Lodos de depuradoras

Fabricación de ladrillos

Algunos investigadores recomiendan el uso de cantidades limitadas de ceniza en las mezclas ⁽⁵⁸⁾. La alta capacidad de absorción y la posibilidad de presentar importantes contenidos de calcio, producen una elevada demanda de agua para mantener la trabajabilidad de la mezcla de ladrillo en estado fresco.

A la vista de los estudios realizados en laboratorio por equipos españoles ⁽³⁰⁾, la adición óptima de cenizas de lodos de depuradoras a la pasta cerámica podría ser aproximadamente un 5%. Los valores obtenidos con este porcentaje de cenizas cumplen las normas españolas que están establecidas sobre materiales cerámicos.

A su vez, esta adición produce una disminución de la resistencia y de la densidad de los ladrillos, y un aumento de la succión y la absorción. Como valores orientativos produce una reducción aproximada del 17% en la resistencia a compresión, un aumento de casi el 60% en la succión, aumento del 15% en la absorción y reducción del 5% en la densidad aparente.

Otros estudios han obtenido resultados favorables incorporando a los ladrillos hasta un 50% de cenizas. Con este porcentaje la densidad de los ladrillos aumenta ligeramente al aumentar el contenido de ceniza y la resistencia es elevada (casi el 80% con un 50% de cenizas). Como aspecto negativo el alto valor de la absorción podría indicar problemas de durabilidad. La siguiente tabla refleja las propiedades de los ladrillos en función del porcentaje de cenizas añadidas ⁽²²⁾:

Tabla 10: Propiedades de ladrillos con cenizas⁽²²⁾

Fabricación de morteros

Algunos estudios experimentales sobre la adición de CLD en morteros^(59)(60), indican el carácter puzolánico de las mismas ya que al mezclarse con el Ca(OH)₂ endurecen en pocos días⁽⁵⁰⁾.

Durante los primeros días se observa una reducción tanto de la resistencia a compresión como a flexión del mortero, aunque a partir del sexto día esta tendencia cambia, pudiéndose llegar a alcanzar un incremento del 15% en la resistencia a compresión y hasta un 5% en la resistencia a flexión a los 28 días para una sustitución del 15% de cemento por cenizas ⁽⁶¹⁾.

Como parte negativa hay que constatar una reducción de la trabajabilidad, aunque esta reducción se puede compensar utilizando un superfluidificante comercial. Esta reducción se puede deber a dos factores: la forma irregular de las partículas de cenizas que impide su comportamiento como lubricante sólido, y la absorción de agua sobre la superficie de las partículas de ceniza^(49)(62).

El producto obtenido tras añadir entre un 10 y un 30% de ceniza presenta una baja porosidad, similar a la del producto inicial, lo que puede indicar que la durabilidad de dichos productos es similar. Además, se observa una alta capacidad de inmovilización de los contaminantes de las cenizas ⁽⁶¹⁾.

Según los ensayos realizados se considera que la mezcla de cemento/CLD es estable, que la presencia de sulfatos por parte de las cenizas no desestabiliza la matriz cementante y que las probetas con cemento blanco no experimentan expansión con las cenizas ⁽⁴⁹⁾.

En los morteros con sustitución parcial de cemento Portland por CLD aumenta el proceso de corrosión del acero embebido en los mismos cuando el porcentaje de sustitución es mayor del 10%. La reducción de la concentración de sales en la CLD mediante lavado mejora el comportamiento frente a la corrosión de los morteros reforzados que la contienen y permite el uso de porcentajes de sustitución mayores siempre que sean admisibles las pérdidas de características mecánicas que ello conlleva⁽⁶⁴⁾.

Los diferentes estudios recomiendan limitar a un 10-15% en contenido de cenizas CLD ^(59)(63)(64).

Fabricación de hormigón ^(29)(65)(66)

Existen estudios de laboratorio sobre la posibilidad de utilización de las cenizas procedentes de la incineración de lodos para sustituir una parte del árido fino en la fabricación de hormigón.

Los resultados obtenidos son bastante favorables, mientras que la resistencia a compresión sufre pocos cambios (una disminución del 20% con un 30% de cenizas), la resistencia a tracción experimenta una mayor reducción. Según estos estudios, aunque la ceniza es un material absorbente, no experimenta cambios de volumen (no son expansivas). El exceso de agua que incorporan produce, no obstante, una considerable reducción de la resistencia y se debería tener en cuenta en la dosificación del hormigón, aunque lo preferible es secar las cenizas antes de incorporarlas al hormigón.

Aunque el análisis químico de las cenizas demuestra la existencia de sulfatos y cloro, su concentración es tan reducida que no parece que puede tener efectos negativos en el hormigón. Los ensayos de lixiviación realizados tanto al hormigón fresco como al hormigón endurecido han demostrado que las cenizas son inertes.

En la siguiente tabla se muestran los efectos en la resistencia que produce la incorporación de distintas cantidades de cenizas en el hormigón⁽²⁹⁾ en valores absolutos y como relación con el hormigón de referencia (sin cenizas):

Tabla 11: Propiedades del hormigón con cenizas

Se ha estudiado además, la utilización de las CLD adicionadas en bloques de hormigón prefabricados, utilizando por tanto una matriz con una consistencia seca necesaria en el proceso de fabricación industrial ⁽⁶⁶⁾. Se utilizaron porcentajes de sustitución de arena del 5, 10 y 15%, cuyos resultados se compararon con bloques de referencia (sin adición). Los ensayos realizados sobre los bloques son los preceptivos para su comercialización según normativa europea (marcado CE), lo que permite comprobar las características físicas y mecánicas de los hormigones.

Las conclusiones obtenidas en este estudio fueron las siguientes:

·         La fabricación industrial de bloques de hormigón donde se ha sustituido parcialmente arena por CLD, es comercialmente viable y permite fabricar productos con el marcado CE obligatorio.

·         La utilización del CLD, con un porcentaje de sustitución de arena del 15%, permite mejorar características de los bloques como la resistencia a compresión, y no mermar sustancialmente otras como la densidad y la absorción capilar.

Fabricación de aglomerantes con cemento/ceniza volante (CV)/CLD

Las cenizas volantes (CV) proceden de las centrales termoeléctricas del carbón y son residuos pulverulentos con carácter puzolánico que al dosificarlos con los morteros y hormigones del cemento Portland dan un aumento relativo de las resistencias mecánicas a largo plazo. Al añadir CV al cemento en cantidades superiores al 30% en masa se producen conglomerantes con bajas resistencias en los primeros 28 días de curado. Las cenizas procedentes de la incineración de lodos de depuradoras (CLD) poseen una puzolanidad importante incrementando las resistencias mecánicas de los morteros entre los 7 y los 28 días.  Así mismo, las CLD reducen la fluidez de los morteros mientras que las CV la mejoran ^(67)(68).

Al realizar la mezcla de cemento, CV y CLD junto con la arena o grava, se observan los siguientes resultados  ^(29)(57):

 - La CLD utilizada en morteros y hormigones demanda una gran cantidad de agua pero si se utilizan mezclas de CV/CLD se disminuye dicha demanda de agua debido al efecto lubricante de las CV.

 - Generalmente las mezclas en igual proporción CV/CLD al incorporarlas a morteros presentan mayor resistencia mecánica que los morteros con CV e igual porcentaje de sustitución. Si se sustituye hasta un 30% la resistencia aumenta en tiempos cortos de curado y en cambio si se añade entre un 50 y un 60%  dicho efecto se notará aproximadamente a los 28 días de curado, ya que la cal disponible ha disminuido.

 – Al aumentar la temperatura de los morteros en su curado de 20 a 40ºC se obtienen mayores resistencias, a causa del incremento de la actividad puzolánica de los residuos.

 – Generalmente la puzolanidad de las CV/CLD a 40ºC es mayor en tiempos cortos de curado que las de las CV, pero a tiempos largos de curado las CV actúan mayormente.

Observando los resultados de la mezcla ternaria se puede concluir que la adición de CLD al mortero con CV daría como resultado un producto que alcanzaría resistencias más elevadas a edades más cortas, manteniendo elevadas reducciones de la cantidad de cemento y con un coste similar al del producto inicial.

Fabricación de lana de roca

En Europa se realizan algunos proyectos para la protección del medio ambiente. En uno de esos  proyectos, en los que colaboran países de toda Europa, Dinamarca está desarrollando nuevas técnicas para convertir las cenizas de lodo en lana de roca, que se emplea para aislamiento tanto acústico como del fuego⁽⁵⁷⁾.