Cenizas procedentes de la incineración de biomasa

Sustitución de cemento

Algunos estudios han evaluado la utilización de las cenizas de fondo para la fabricación de morteros^{[2][8][12][13][21][23]}, en general como sustitutivo de pequeñas cantidades de cemento.

La mayoría de los estudios limitan el contenido de cenizas de hogar como sustitución del cemento entre un 5-10% ^[12][13], después de un proceso de trituración hasta lograr un cierto tamaño de grano.

Según la Ref. 12, limitando al 5% el contenido de cenizas de hogar (prodecentes de la quema de virutas de abeto) trituradas hasta un tamaño máximo de 0,30 mm, se consigue mantener las propiedades físicas y mecánicas de los morteros. Hay que resaltar que en este estudio se han obtenido descensos importantes en las propiedades de los morteros a edades vanzadas, debido al desarrollo de reacción álcali-sílice producido por un elevado contenido de potasio en las cenizas.

Tabla 7. Caracterización de morteros con diferentes porcentajes de cenizas de fondo [12]

En otros estudios^[13] también se han utilizado sustituciones hasta un 10%, y también en este caso no se presentaron cambios destacables en los morteros (densidad y resistencia a flexión), salvo  ligeros descensos de la resistencia a compresión a edades tempranas.

Algunos estudios han realizado una investigación sobre la influencia del tamaño de partícula de la ceniza de hogar junto con el porcentaje utilizado en el comportamiento mecánico, microestructural del mortero, así como aspectos ambientales (lixiviación) ^[23]. Este estudio concluyó que es viable la utilización hasta un 20% de cenizas de hogar, si previamente las cenizas han sido tratadas para obtener un tamaño máximo de 0,15 mm. Al utilizar tamaños mayores, los descensos en resistencia pueden ser importantes, incluso para reducidos porcentajes de cenizas (del 10%).

Debido al elevado contenido en cloruros, MgO y K que pueden presentar las cenizas de fondo, algunos estudios recomienda la realización de un tratamiento previo por lavado para evitar el riesgo de expansiones ^[4] y disminuir de forma importante el contenido de cloruros ^[37].

Con respecto a los ensayos de lixiviación, los ensayos realizados cumplen la normativa correspondiente ^[11].

Finalmente, también en estudios específicos se ha explorado la utilización de este material como materia prima en la fabricación de cemento Portland [10], debido a que la ceniza de madera tiene un potencial considerable para su uso como una adición mineral puzolánica y como un activador en materiales tratados con cemento.

Árido para morteros y hormigones ^{[8] [21] [33][34]}

En otros estudios ^[8][21], las cenizas de fondo (procedentes de biomasa forestal) han sido utilizadas como sustitución parcial de la arena para la fabricación de morteros de baja resistencia (10 N/mm²), con reemplazamientos de hasta un 100% en peso de ceniza (con un 90% del material dentro de la fracción 0,5-1,0 mm), muestran características mecánicas similares a los morteros de control, aunque presentan un aumento de consistencia considerable y tiempos de fraguado algo inferiores.

Algunos estudios han evaluado la posibilidad de producir hormigones con cenizas de fondo de biomasa como sustitución de los áridos naturales.

Sustituciones hasta un 20% de arena por cenizas de fondo no producen disminuciones importantes en las propiedades mecánicas del hormigón, especialmente a edades avanzadas [34].

Los valores de contenido en sulfatos solubles que suelen presentar las cenizas de fondo suelen ser inferiores al límite que establece la Instrucción EHE-08 para los áridos utilizados en hormigón. Sin embargo, el contenido de cloruros solubles puede oscilar entre 0,15% y 0,35%, valor muy superior al límite establecido para hormigón armado en la Instrucción (0,05%), aspecto fundamental a controlar en la utilización de las cenizas en la fabricación de hormigones armados.

Piezas de albañilería silicocalcáreas ^[35]

Algunas investigaciones han evaluado el efecto de la adición de cenizas de fondo del proceso de combustión de plantas de biomasa a las muestras de calcio-silicato para su uso como material de construcción con propiedades de aislamiento térmico.

Las piezas silicocalcáreas se han fabricado mediante la mezcla de las cenizas de fondo (CF) con diferentes fuentes de cal (óxido de calcio e hidróxido de calcio) y cemento Portland (CEM). La cantidad de ceniza de fondo añadida varió entre el 10% y el 90% del peso seco de las mezclas.

El programa experimental incluyó una amplia gama de métodos de prueba del material desarrollado, como la absorción de agua, resistencia mecánica, porosidad, microestructura, congelación-descongelación y la conductividad térmica.

En general, las mezclas con un porcentaje inferior al 50% de cenizas de fondo con óxido de calcio e hidróxido de calcio fueron las que presentaron un mejor comportamiento.