La industria de la construcción es una de las más grandes del mundo, y el cemento y el hormigón son, literalmente, los componentes básicos de su éxito. Evolucionando desde cuevas prehistóricas hasta los rascacielos de hoy, las estructuras de concreto han sido y seguirán siendo componentes vitales de la civilización moderna, brindando un soporte confiable y duradero para edificios, carreteras, puentes, túneles y represas. Tanto es así que el hormigón es el material más consumido en la Tierra, solo superado por el agua, mientras que el acero utilizado para el refuerzo es, con diferencia, el metal más utilizado. Pero esto no está exento de altos costos ambientales: el concreto es responsable del 8% de las emisiones globales de CO2, muchas de las cuales provienen de la extracción y el transporte de materiales agregados como arena, grava y piedra triturada.
Una gran parte de la construcción de ciudades más saludables es hacer que el concreto sea más sostenible, pero eso conlleva muchos desafíos. Detener la producción de concreto simplemente no es posible, y reemplazarlo por completo es más un enfoque a largo plazo que aún parece fuera de alcance. Así que hoy en día, se trata de encontrar formas de disminuir los efectos ambientales del material sin comprometer su alto rendimiento. Pero, ¿dónde mirar? Investigaciones recientes sugieren que se puede encontrar una solución en los desechos industriales reciclados, particularmente un subproducto de la fabricación de acero llamado escoria de acero. A continuación, revelaremos su prometedor potencial en la industria de la arquitectura y la construcción.
Sustitución de áridos naturales por residuos industriales
El agregado es uno de los componentes más cruciales del concreto; alrededor de las tres cuartas partes de su volumen se componen de agregados finos y gruesos unidos con cemento. Esto significa que todas las propiedades fundamentales del hormigón – durabilidad, resistencia mecánica, mantenimiento, etc. – están muy ligados a la calidad y tipo de árido. Usados incesantemente durante décadas, la mayoría de los agregados naturales tradicionalmente utilizados para las mezclas de concreto son escasos, muestran problemas relacionados con la durabilidad y su extracción ha causado una gran cantidad de contaminación. Como sugiere este estudio de 2021, "el uso descontrolado de los recursos naturales ha traído serios problemas ambientales durante muchos años. Por ejemplo, la arena y la grava extraídas de los lechos de los arroyos causaron daños ambientales". La sustitución del árido natural se convierte en una alternativa de solución para combatir la sostenibilidad.
Aunque su potencial arquitectónico a gran escala aún se está estudiando y probando, la escoria de acero podría tener un futuro prometedor en la industria de la construcción como reemplazo parcial del cemento o los agregados. Varias investigaciones han explorado esto a lo largo de los años, y muchos investigadores e ingenieros ahora han descubierto que es posible usar escoria de acero como agregado de concreto adecuado. Considerado uno de los desechos más alentadores, la escoria de acero es un subproducto inevitable de la producción de acero. Se produce en grandes cantidades durante la separación del acero fundido de las impurezas en los hornos siderúrgicos. La escoria se presenta como un líquido fundido y es una solución compleja de silicatos y óxidos que se solidifica al enfriarse, dando como resultado un material granular vítreo que luego se tritura al tamaño adecuado para su uso como agregado en el concreto (o se procesa más para producir otros productos) .
La escoria es abundante y potencialmente valiosa. "La industria siderúrgica mundial produce más de 130 millones de toneladas de escoria de acero cada año", dice el ingeniero Biplob Pramanik de la Universidad RMIT de Melbourne. Según datos de la Asociación Mundial del Acero, solo en Europa surgen como subproducto 15,7 millones de toneladas de esta escoria siderúrgica, de las cuales 11,5 millones de toneladas se reciclan. La gran cantidad de escoria de acero producida por las acerías de todo el mundo es un motivador importante para reciclar el material, más aún sabiendo que sería desechado.
Resistencia, durabilidad y sostenibilidad medioambiental mejoradas
El uso de escoria de acero en el hormigón reduce en última instancia la cantidad de residuos generados por la industria siderúrgica. Los residuos industriales son altamente contaminantes, por lo que darles un nuevo valor es una gran manera de contribuir a la economía circular. Al mismo tiempo, el concreto con escoria de acero reduce la necesidad de materiales agregados vírgenes, evitando la extracción de recursos naturales limitados y reduciendo las emisiones de CO2 mientras mantiene las excelentes cualidades físicas del concreto.
Debido a que no es posible detener la producción de cemento y concreto, lo mejor sería volcarse hacia el reciclaje de los desechos industriales, que es otro problema ambiental, como una solución alternativa al problema actual. – Gencel et al., 2021
Otra razón por la que el hormigón de escoria de acero ha llamado mucho la atención en los últimos años es que proporciona una serie de beneficios más allá de su sostenibilidad medioambiental. Una vez curadas, las partículas de escoria de acero se convierten en parte integral de la matriz de hormigón, actuando como relleno y ayudando a mejorar la densidad del hormigón, lo que a su vez mejora su resistencia a la carga y su durabilidad.
Debido a que la escoria de acero es un material muy denso y duro, es resistente a la intemperie y al desgarro y puede soportar más carga y presión que los agregados tradicionales como la grava y la piedra caliza triturada. De hecho, los científicos australianos fabricaron hormigón nuevo con residuos de acero y los resultados fueron un 17% más resistentes. Otros encontraron que las muestras con agregado de escoria de acero tenían una resistencia a la compresión significativamente mayor que las muestras con piedra caliza triturada, y que el volumen de poros permeables disminuyó con el aumento de la tasa de escoria de acero, lo que otorga una mejor trabajabilidad y facilita la colocación y el acabado. También tiene un coeficiente de expansión térmica más bajo que los agregados tradicionales, lo que significa que puede reducir el agrietamiento por contracción en estructuras de concreto.
La escoria de acero puede proporcionar grandes beneficios tanto en términos ambientales, económicos y de desarrollo sostenible. Puede reemplazar el cemento portland en proporciones de reemplazo de hasta el 45% con valores significativos de resistencia a la compresión. – Gencel et al., 2021
Un material disruptivo con un potencial extraordinario
Debido a su resistencia mecánica, porosidad, resistencia al desgaste y absorción de agua, la escoria de acero ya se está utilizando como agregado fino y grueso para mezclas asfálticas para carreteras, así como materia prima para clinker, balasto para vías férreas y material de relleno en varios excavaciones. Gracias a investigaciones y pruebas avanzadas, su uso en concreto es cada vez más reconocido por sus propiedades ambientales y físicas, lo que probablemente significa que pronto podría expandirse a otros usos. Por ejemplo, como material adecuado para estructuras de hormigón de alta resistencia, como tableros de puentes y losas de rascacielos, o para cualquier otro edificio que tradicionalmente se construiría con hormigón tradicional y podría utilizar la durabilidad y la sostenibilidad adicionales. Ingenieros, arquitectos y diseñadores pueden aprovechar estas prometedoras cualidades y utilizar el material en la búsqueda de mejores edificios y más saludables.
Es importante señalar, sin embargo, que el hormigón de escoria de acero no está tan bien estudiado como el hormigón tradicional, y la forma en que se desarrolla hoy en día todavía tiene algunas limitaciones –entre ellas, el potencial de expansión debido a la presencia de hierro metálico en el escoria y otras reacciones con componentes del concreto que pueden ser indeseables a largo plazo. Aún así, es un material con un potencial extraordinario. Y a medida que el mundo se vuelve cada vez más cálido, siempre valdrá la pena explorar materiales innovadores de esta naturaleza.
