Nuevos conglomerantes sostenibles de activación con residuos de tierra de diatomeas y cenizas de cáscara de almendra

Abstract

[EN] The present study describes the use of various industrial and agricultural wastes for the manufacture of alkaline-activated binders. Almond shell ash is used as agricultural waste, while blast furnace slag has been used as industrial waste and a diatomaceous earth residue from the wine industry has been used as a source of silica. This residue that comes from the filtering of the wine, could replace the source of silica in the activator, for the preparation of geopolymeric binders, thus improving sustainability and reducing the carbon footprint of the binder. In a first stage, control mortars are made with blast furnace slag (precursor) and using commercial silicates and hydroxides as activators; second, both sodium and potassium silicates are replaced by the residue of diatomaceous earth as a source of silica for the activator; and in a third stage, the commercial hydroxides are replaced by almond shell ash, a residue that contains a high alkali content. With all this, we obtain binders made with 100% waste. For all this, various manufacturing technologies are used: on the one hand, the residues that act as activators are previously mixed in a thermostatized container with hot water, and on the other hand, ¿one-part¿ technology is used (a mixture of all solids that are part of the precursor and activator). Of all this, macrostructural studies (determination of mechanical resistance) and microstructural (X-ray diffraction, thermogravimetry and electron microscopy) are carried out. The tests are also carried out at different curing times and temperatures.

[ES] En el presente estudio se describe el uso de diversos residuos industriales y agrícolas para la fabricación de conglomerantes de activación alcalina. Como residuo agrícola se usan la ceniza de cáscara de almendra, mientras que como residuos industriales se ha utilizado la escoria de alto horno y como fuente de sílice un residuo de tierra de diatomeas procedente de la industria del vino. Este residuo que procede del filtrado del vino, podría sustituir a la fuente de sílice en el activador, para la preparación de los conglomerantes geopoliméricos mejorando así la sostenibilidad y disminuyendo la huella de carbono del conglomerante. En una primera etapa se realizan morteros control con la escoria de alto horno (precursor) y utilizando silicatos e hidróxidos comerciales como activadores; en segundo lugar, se sustituyen los silicatos tanto sódico como potásico por el residuo de la tierra de diatomeas como fuente de sílice para el activador; y en una tercera etapa, se sustituyen los hidróxidos comerciales por ceniza de cáscara de almendra, residuo que contiene un alto contenido en álcalis. Con todo ello, obtenemos conglomerantes fabricados con un 100% de residuos. Para todo esto, se utilizan diversas tecnologías de fabricación: por una parte, los residuos que actúan como activadores se mezclan previamente en un recipiente termostatizado con agua caliente, y por otra parte se utiliza la tecnología "one-part" (mezcla de todos los sólidos que forman parte del precursor y del activador). De todo ello, se realizan estudios macroestructurales (determinación de resistencias mecánicas) y microestructurales (difracción de rayos X, termogravimetría y microscopía electrónica). Los ensayos también se realizan a distintos tiempos y temperaturas de curado. En definitiva, de acuerdo con los resultados obtenidos, se demuestra que el residuo de tierra de diatomeas de la industria del vino puede ser utilizado satisfactoriamente como activador en mezclas geopoliméricas, como fuente de sílice, y combinado con otros residuos como la ceniza de cáscara de almendra (fuente de álcalis), usando la escoria de alto horno como material precursor. De esta manera se logra desarrollar nuevos conglomerantes sostenibles.