Aplicaciones
La tecnología para la utilización del fosfoyeso se ha desarrollado principalmente en países con escasos recursos naturales de yeso o escasas zonas de almacenamiento para el residuo. Japón y Australia reutilizan prácticamente el 100% del fosfoyeso. Su empleo se ve restringido dependiendo del grado de impurezas que contenga, tales como fluorudo (F-), ácido fosfórico (H3PO4), y radionucleidos naturales, que dependen del origen de la roca fosfórica, el proceso de extracción adoptado o del pretratamiento dado al fosfoyeso. En esta reutilización es muy importante la proximidad de las industrias en donde se produzca el reproceso debido a la influencia negativa de los costes de transporte.
En general, se estima que tan solo el 15% de la producción mundial de fosfoyesos se utilizan en agricultura, en tableros de yeso y en la industria del cemento(4). Las aplicaciones del fosfoyeso que se están empleando a nivel mundial son las siguientes:
· El 70% del fosfoyeso reprocesado, se utiliza en la fabricación de tableros de yeso. En este caso es necesario eliminar la mayoría de las impurezas solubles del fosfoyeso, ya que una pequeña cantidad de ellas afecta de manera significativa al tiempo de fraguado y a la resistencia del yeso.
· El 19% del fosfoyeso reprocesado, se utiliza en la fabricación del cemento, si bien es necesario eliminar las impurezas orgánicas, como los fosfatos, que afectan a la calidad del cemento, en particular al tiempo de fraguado y de endurecimiento. La eliminación de las impurezas se consigue a través de modificaciones de los procesos de fabricación de ácido fosfórico y procesos de limpieza suplementarios. Añadiendo entre 3% y 5% de fosfoyeso reprocesado se retrasa el tiempo de fraguado del cemento, contrarresta la retracción, proporciona un amplio desarrollo de la resistencia inicial y alta resistencia a lago plazo(2).
· El 7% del fosfoyeso reprocesado se utiliza en la agricultura como nutriente, de las siguientes formas:
- Para la recuperación de suelos salinos y sódicos;
- Para el tratamiento de suelos ácidos;
- Para mejorar la infiltración de agua;
- Para reducir la costra en suelos meteorizados y mejorar la retención de agua.
- Para resolver la deficiencia de azufre en los suelos. El azufre, en forma de sulfato en el fosfoyeso, se convierte fácilmente en azufre disponible para las plantas.
· Un porcentaje muy bajo, próximo al 3% de fosfoyeso, se utilizó en la recuperación de azufre.
· De manera experimental se ha utilizado el fosfoyeso en diferentes unidades de obra en carreteras.
En el pasado, en Estados Unidos el fosfoyeso se incorporaba en la mezcla de cemento Portland para su uso en construcción de carreteras. Actualmente, el empleo de fosfoyesos para tales propósitos está prohibido bajo la resolución final de la Agencia de Protección Ambiental, editada en junio de 1992, que enmienda la 40 CFR 62 Subparte R. En general la US-EPA limita el empleo de fosfoyeso que contenga concentraciones de 226Ra superiores a 370 Bq.Kg-1. Actualmente, las aplicaciones aprobadas que empleen fosfoyesos consumen una cantidad anual aproximada de 500.000 toneladas. Dada la enorme cantidad anual producida de fosfoyeso en Estados Unidos, más de 40 millones de toneladas, y en respuesta a la necesidad de encontrar nuevas vías de emplear este material, la US-EPA ha creado un proceso mediante el cual investigadores pueden solicitar la aprobación por parte de la Agencia de nuevos usos del fosfoyeso(5).
En China, mayor productor mundial de fosfoyesos en la actualidad, se está impulsando la investigación para dar a este material un mayor uso, además de establecer las condiciones necesarias para su empleo de forma segura y sostenible. Debido al fuerte incremento de la construcción, junto a la presión medioambiental, el consumo de fosfoyeso en China pasó del 10% en 2005 al 20% en 2010, con el objetivo de alcanzar el 30% en 2015(13).
En España, se le ha dado una aplicación alternativa en la agricultura como corrector de suelos salinos-sódicos en el suroeste español, aunque en cantidades no superior al 10% de la producción anual de fosfoyeso.
En cuanto a la búsqueda de posibles usos y aprovechamiento en España, el grupo MAR (Medio Ambiente y Reciclado) y el grupo TECNO-ECO del CSIC, http://www.cenim.csic.es/index.php/es/grupos/110-tecnoeco), están llevando a cabo proyectos de investigación en este sentido.
Científicos del CSIC, de la Universidad de Huelva y del CIEMAT han desarrollado y patentado(14,15) un procedimiento de estabilización de fosfoyesos para la disminución de radionucleídos naturales. En el procedimiento, que comprende varias etapas, básicamente se incorpora fosfoyeso a una mezcla de áridos, azufre elemental y un polímero de azufre. Se obtiene un nuevo material de construcción (cemento modificado) para usos en ingeniería civil, denominado cemento polimérico de azufre (SPC), con niveles de radionucleídos naturales por debajo de los límites permitidos por la legislación de la Unión Europea. Durante la fabricación de SPC la masa se deposita en moldes cuyas dimensiones dependerán de las aplicaciones a las que se vayan a destinar. El SPC presenta unas propiedades fisico-químicas, como son una elevada resistencia mecánica a la compresión y baja porosidad, adecuadas para su empleo como materiales de construcción.
En la Universidad de Huelva se está investigando el empleo de fosfoyeso en mezcla asfáltica(16). Con una proporción de 10% de fosfoyeso y 90% de betún más aditivo se observa que mejoran las propiedades de la mezcla asfáltica, debido a que el óxido de fósforo contenido en el fosfoyeso mejora la elasticidad del betún, consiguiendo, por tanto, un asfalto más maleable y más resistente. Aplicado en carreteras se conseguiría mayor resistencia al agrietamiento y a la formación de roderas, como consecuencia de temperaturas extremas.
Otra investigación(17), que se está llevando a cabo en el CSIC junto a las universidades de Sevilla, Huelva y Cádiz, tiene como objeto la mejora ambiental de Huelva y de su entorno, poniendo solución a dos problemas ambientales, el de los fosfoyesos y el de las emisiones industriales de dióxido de carbono, al emplear los fosfoyesos depositados en las balsas como fuente de calcio para la captura del CO2. Brevemente, el procedimiento consistiría en la disolución de fosfoyeso en una solución de hidróxido de sodio (NaOH) (sosa caústica) generándose portlandita (Ca(OH)2) y tenhardita (Na2SO4), y por otro lado, la carbonatación de la portlandita en un sistema acuoso mediante inyección gaseosa de CO2, formando calcita (CaCO3).
Otra posible aplicación sería su empleo como material de cubierta en vertederos. El fosfoyeso podría acelerar el proceso de biodegradación de los residuos sólidos urbanos (RSU) lo que alargaría la vida útil del vertedero(18).
En el campo de la construcción uno de los posibles usos que se le podría dar sería su empleo en el núcleo de terraplenes en obras lineales.