Mineralización del CO2 con residuos industriales para la fabricación de nuevos materiales de construcciónestructura y propiedades

Resumen

En esta tesis se realiza la identificación y caracterización de diferentes materiales (fosfoyeso, residuo líquido de la industria del aluminio, residuo de aceituna, sosa grado reactivo y sosa comercial), con el fin de abordar el problema del reciclaje de residuos y mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero, en particular, de dióxido de carbono. Para ello se ha planteado un proceso químico que ha consistido en generar materiales con capacidad de secuestrar mineralmente CO2 atacando los fosfoyesos con líquidos ricos en sosa cáustica procedentes de diversas industrias (procesado de aluminio y tratamiento de la aceituna de mesa), así como soluciones de sosa comercial, de forma que se consiga mitigar el problema medioambiental generado por estos residuos mediante su uso como materia prima de muy bajo coste. Del tratamiento de los fosfoyesos con el residuo del procesado de aluminio se ha conseguido sintetizar katoita y, además, se ha evaluado su potencial como agente secuestrante de CO2. Se ha calculado su rendimiento mediante dos métodos: por burbujeo de un flujo de CO2 en medio acuoso y por meteorización. Además, se ha realizado un estudio del balance de masa y de los factores de transferencia para las principales especies químicas implicadas en las etapas disolución y carbonatación del proceso (Al2O3, Na2O, SO3 y CaO). Finalmente, se determina el flujo y el balance de elementos tóxicos y radiactivos. Además el trabajo se ocupa de la revalorización del fosfoyeso mediante su transformación en hidróxido de calcio (Ca(OH)2) o cal apagada por su potencial uso como material de construcción. Así, se han testado probetas de morteros de cal normalizadas. La calidad técnica de las probetas se ha determinado mediante el seguimiento de sus prestaciones mecánicas que se discuten en términos de la calcita formada por carbonatación de la portlandita, sea por exposición al CO2 ambiental, sea en una cámara ad hoc en condiciones controladas para una carbonatación acelerada. Para el estudio del comportamiento mecánico se han medido las resistencias a la flexión y a la compresión, la variación de la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas a través del material y la modificación de la porosidad tras distintos tiempos de curado (28 días y 90 días). Por último, se ha establecido el posible impacto ambiental que generan los residuos identificados y subproductos para cada proceso químico a partir de las características de toxicidad por lixiviación. Para ello se han desarrollado e implementado procedimientos de lixiviación característica de toxicidad TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure).