Aplicación del análisis del ciclo de vida de las mezclas bituminosas en caliente con áridos cerámicos

Abstract

[EN] The construction sector has a big impact on the environment, causing energy losses and a considerable consumption of natural resources. In particular, road construction involves the use of vast quantities of aggregate, so we must aim to reduce the consumption of this raw material minimizing the waste generation and using recycled aggregate. Following the sustainability policy, it is proposed to restrain and rationalize the use of natural resources to promote a sustainable development. An alternative would be to introduce the use of ceramic waste as a substitute of natural aggregate in the bituminous hot mixtures. The proposal was boosted by the scarcity of quartzitic bulk aggregate in the Valencian Community and the excess of ceramic waste produced by the tiling industry in the province of Castellón. The use of ceramic waste, coming from the tiling industry eliminates waste management costs and reduces the consumption of natural aggregate coming from natural deposits (up to 30%). Several authors have studied the incorporation of ceramic waste as fine aggregate or mineral dust but, due to their technical features, the bulk aggregate is especially adequate in intermediate and wearing courses. Therefore, it was of great interest to determine and quantify the viability of the mixture with ceramic aggregate verifying that it was more sustainable, economical and environmentally friendly than the conventional mixture. For this purpose, a methodology of Life Cycle Assessment was developed (LCA) to determine the deficiencies and critical stages of the process under environmental criteria. The greenhouse gases emissions were quantified during the life cycle of the hot bituminous mix (HBM). Practical and useful environmental solutions were established through reliable data and by comparing these results with other mixtures. The whole process included the following phases fabrication, construction, maintenance, use and deconstruction. Once the environmental viability was studied, the economic viability was analyzed through the Life-cycle Cost Assessment (LCCA), posing several assumptions. The cost of the different alternatives was quantified, taking into account the temporary value of the money. This enabled us to evaluate the profitability of the different investment options. Finally, an isochrone map of the Valencian Community was developed to obtain the area of application of the different mixtures for the same journey time. A variable like distance can determine the selection of a mixture. For this analysis, not only the cost generated in the process of fabrication and construction was considered but the cost of the whole life cycle of the mixture. The variable of distance must be considered in all the stages that take part in the process.

[CA] El sector de la construcció produïx grans efectes mediambientals, pèrdues energètiques i un consum considerable de recursos naturals. La construcció de carreteres en particular, porta amb si l'ocupació de grans quantitats d'àrid i s'ha d'optar per reduir el consum d'esta matèria primera, minimitzant els residus generats i emprant àrids reciclatges. Es planteja, seguint la política de sostenibilitat, contribuir a la utilització prudent i racional dels recursos naturals en pro d'un desenrotllament sostenible introduint, com una de les alternatives, l'ús de residus ceràmics com substitutiu dels àrids naturals en les mescles bituminoses en calent. La proposta va vindre impulsada per l'escassetat de l'àrid gros cuarcítico a la Comunitat Valenciana i per l'excés de residus ceràmics produïts per la indústria del taulellet en la província de Castelló. L'ús del residu ceràmic permet eliminar els excedents industrials de la indústria del taulellet que com residu, deuen de pagar per gestionar-ho i reduïxen el consum d'àrids naturals procedents dels jaciments naturals (fins en un 30%) . Diversos autors han estudiat la incorporació de residus ceràmics com àrid fi o pols mineral però, per les seues característiques tècniques, els àrids grossos són especialment adequats en capes intermèdies i de rodament. Per tant, era de gran interés determinar i quantificar la viabilitat de la mescla amb àrids ceràmics comprovant que era més sostenible, econòmica i mediambientalment que la mescla convencional. Per a això, es va desenrotllar la metodologia de l'Anàlisi del Cicle de Vida (ACV) determinant les deficiències i etapes crítiques del procés baix criteris mediambientals. Es van quantificar les emissions de gasos de l'efecte hivernacle durant el cicle de vida de les MBC establint solucions ambientals pràctiques i útils per mitjà de dades fiables i amb resultats comparables a altres mescles. Van conformar el dit procés la fase de fabricació, construcció, manteniment i ús i desconstrucció. Una vegada estudiada la viabilitat mediambiental, es va analitzar la seua viabilitat econòmica per mitjà de l'Anàlisi del Cost del Cicle de Vida (ACCV) plantejant diverses hipòtesis de partida. Es van quantificar econòmicament les distintes alternatives tenint en compte el valor temporal dels diners per a així poder avaluar la rendibilitat de les distintes opcions d'inversió. Finalment, es va desenrotllar un mapa d'isòcrones a la Comunitat Valenciana per a l'obtenció de l'àrea d'aplicació de les distintes mescles a igualtat de temps de viatge. Una variable com és la distància pot ser determinant en l'elecció d'una mescla i per a esta anàlisi es van considerar els costos corresponents al cicle de vida complet de la mescla, no sols el generat en el procés de fabricació i construcció, ja que la variable de la distància ha de tindre's en compte en totes les etapes que conformen el procés.

[ES] El sector de la construcción produce grandes efectos medioambientales, pérdidas energéticas y un consumo considerable de recursos naturales. La construcción de carreteras en particular, lleva consigo el empleo de grandes cantidades de árido y se debe optar por reducir el consumo de esta materia prima, minimizando los residuos generados y empleando áridos reciclados. Se plantea, siguiendo la política de sostenibilidad, contribuir a la utilización prudente y racional de los recursos naturales en pro de un desarrollo sostenible introduciendo, como una de las alternativas, el uso de residuos cerámicos como sustitutivo de los áridos naturales en las mezclas bituminosas en caliente. La propuesta vino impulsada por la escasez del árido grueso cuarcítico en la Comunidad Valenciana y por el exceso de residuos cerámicos producidos por la industria azulejera en la provincia de Castellón. El uso del residuo cerámico permite eliminar los excedentes industriales de la industria azulejera que como residuo, deben de pagar por gestionarlo y reducen el consumo de áridos naturales procedentes de los yacimientos naturales (hasta en un 30%). Diversos autores han estudiado la incorporación de residuos cerámicos como árido fino o polvo mineral pero, por sus características técnicas, los áridos gruesos son especialmente adecuados en capas intermedias y de rodadura. Por tanto, era de gran interés determinar y cuantificar la viabilidad de la mezcla con áridos cerámicos comprobando que era más sostenible, económica y medioambientalmente que la mezcla convencional. Para ello, se desarrolló la metodología del Análisis del Ciclo de Vida (ACV) determinando las deficiencias y etapas críticas del proceso bajo criterios medioambientales. Se cuantificaron las emisiones de gases del efecto invernadero durante el ciclo de vida de las MBC estableciendo soluciones ambientales prácticas y útiles mediante datos fiables y con resultados comparables a otras mezclas. Conformaron dicho proceso la fase de fabricación, construcción, mantenimiento y uso y desconstrucción. Una vez estudiada la viabilidad medioambiental, se analizó su viabilidad económica mediante el Análisis del Coste del Ciclo de Vida (ACCV) planteando varias hipótesis de partida. Se cuantificaron económicamente las distintas alternativas teniendo en cuenta el valor temporal del dinero para así poder evaluar la rentabilidad de las distintas opciones de inversión. Por último, se desarrolló un mapa de isócronas en la Comunidad Valenciana para la obtención del área de aplicación de las distintas mezclas a igualdad de tiempo de viaje. Una variable como es la distancia puede ser determinante en la elección de una mezcla y para este análisis se consideraron los costes correspondientes al ciclo de vida completo de la mezcla, no sólo el generado en el proceso de fabricación y construcción, ya que la variable de la distancia ha de tenerse en cuenta en todas las etapas que conforman el proceso.