Las cenizas de orujo de aceituna se perfilan como un sustituto ecológico del cemento

Un nuevo estudio ha analizado el uso de cenizas de orujo de aceituna como sustituto parcial sostenible del cemento Portland convencional en el mortero. 

Dado que la producción de cemento es uno de los principales responsables de las emisiones globales de dióxido de carbono, la investigación tiene como objetivo reducir el impacto medioambiental de la industria.

Publicado en un número especial de la revista Materials, el estudio evalúa cómo la incorporación de cenizas de orujo afecta a las propiedades físicas, mecánicas y de durabilidad del mortero para determinar su idoneidad para un uso a gran escala.

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La ceniza de orujo de aceituna se obtiene de la incineración del orujo de aceituna (residuos de piel, pulpa y huesos de aceituna). Una vez molida, el polvo resultante contiene cantidades significativas de dióxido de carbono, sílice y cal. 

En comparación con el cemento Portland ordinario, su menor peso y el tamaño más fino de sus partículas influyen en las características del mortero, como la densidad y la trabajabilidad (la facilidad con la que el mortero se puede mezclar, colocar y compactar).

Se crearon muestras de mortero sustituyendo el cemento Portland por ceniza de orujo en incrementos del 10 % hasta alcanzar el 50 %. 

Cada mezcla se sometió a pruebas de fluidez (la capacidad de la mezcla para fluir y extenderse en su lugar al verterla), resistencia, absorción de agua y resistencia a los ciclos de congelación-descongelación durante periodos de siete, 28 y 90 días.

Los investigadores observaron que la trabajabilidad y la fluidez del mortero disminuían a medida que aumentaban los niveles de ceniza de orujo. 

A niveles de hasta el diez por ciento, las muestras de mortero mostraron cambios mínimos tanto en la densidad aparente en húmedo como en el tiempo de fluidez, lo que indica su idoneidad para aplicaciones prácticas.

Entre el 10 % y el 20 %, las mezclas se volvieron más difíciles de trabajar, pero mantuvieron un flujo aceptable. Por encima del 20 %, las velocidades de flujo se vieron drásticamente afectadas.

Tanto las pruebas de resistencia a la compresión como a la flexión arrojaron resultados similares, con niveles de orujo de hasta un 20 % que mostraban una resistencia reducida, pero que se mantenían dentro del rango aceptable para morteros estructurales. 

Los investigadores observaron que la resistencia siguió aumentando a lo largo de 90 días, lo que concuerda con la actividad de las reacciones pozzolánicas —los procesos químicos mediante los cuales ciertos materiales, como las cenizas, reaccionan con el agua y el cemento para formar compuestos aglutinantes que mejoran la resistencia y la durabilidad del hormigón con el paso del tiempo.

Las pruebas de resistencia a la congelación-descongelación confirmaron además el límite del 20 % para los niveles de cenizas de orujo. Más allá de este umbral, las mezclas mostraron una vulnerabilidad considerable.

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La absor­ción de agua, que puede pro­vo­car da­ños rel­acionados con la dura­bi­lidad y la de­gra­da­ción del rinde, a­um­entó en las mu­stras con ni­veles de cenizas de orujo por encima del diez por­ciento. 

Todas las muestras mostraron una absorción máxima del 6,92 %, lo que se encuentra dentro del rango del 10 al 15 % considerado aceptable para un rendimiento adecuado a largo plazo.

Curiosamente, la mezcla al 10 % mostró una absorción ligeramente inferior a la de la mezcla de control de cemento Portland ordinario. Esto se atribuyó a que las finas partículas de ceniza rellenaban los huecos y, de otro modo, refinaban la estructura porosa de la mezcla.

Un análisis medioambiental comparó el consumo de energía y las emisiones de dióxido de carbono de la producción de mortero de cenizas de orujo con los de la mezcla de control, que está compuesta íntegramente por cemento Portland ordinario. 

Las emi­siones de dióxido de carbono se ca­lcularon basándose en la ge­ne­ra­ción de elek­tri­ci­dad en Argelia, donde se rea­lizó el estudio.

La producción de la mezcla de control consumió 1.000 kilovatios-hora por tonelada (kWh/t) y emitió 500 kilogramos de dióxido de carbono por tonelada (kg CO2/t). 

En cambio, la producción de la mezcla con un 10 % de cenizas de orujo consumió 953,5 kWh/t y generó 476,75 kg CO2/t, mientras que la de la mezcla con un 20 % consumió 907 kWh/t y generó 453,5 kg CO2/t.

Los autores concluyen que las mezclas al 10 % y al 20 % se asocian a una disminución significativa del impacto ambiental, al tiempo que mantienen un rendimiento mecánico aceptable, lo que respalda su candidatura como materiales de construcción respetuosos con el medio ambiente. 

Sin embargo, consideran que se necesitan más estudios para examinar la durabilidad a largo plazo, el comportamiento microestructural y el rendimiento en entornos reales. 

También señalan que una adopción más amplia requeriría que dichos materiales se incorporaran a los códigos y especificaciones de construcción actualizados.

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