Los materiales industriales reciclados están abriéndose paso en la construcción de autopistas, carreteras y puentes. Esto toma productos derivados de fabricación fuera de la corriente de desechos y reduce la fabricación de nuevos productos y la extracción de los recursos.

En muchas industrias, los fabricantes producen innumerables productos de los que dependemos en nuestra vida cotidiana. Estos procesos también crean algo más: los residuos  —  una gran cantidad de ellos. De acuerdo con la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos de América, las instalaciones industriales en los Estados Unidos generan 7.6 mil millones de toneladas de residuos no peligrosos al año.¹

Para ayudar a evitar que estos residuos acaben en vertederos, muchos fabricantes líderes están replanteando su enfoque con respecto al reciclaje y la reutilización. En General Motors, todo, desde chatarra de acero hasta residuos de pintura y neumáticos desgastados, es visto como un recurso que puede reutilizarse o venderse para el reciclaje. En 2011, GM desvió 2.5 millones de toneladas métricas de residuos de los vertederos a través de la reutilización y el reciclaje, lo que equivale a 38 millones de bolsas de basura. A nivel mundial, el 90 por ciento de los residuos de fabricación de GM se reutiliza o recicla  —  más que cualquier otro fabricante de automóviles.²

Fabricantes similares como Unilever, una marca mundial líder en alimentación, higiene personal y otros productos de consumo, están obteniendo un progreso similar. En 2013, el 75 por ciento de los centros de producción de la compañía consiguieron llevar el número de su entrega de residuos no peligrosos en los vertederos a cero. Incluido entre la amplia gama de iniciativas de recuperación, reciclaje y reutilización global de residuos de Unilever, se encuentra el uso de aguas residuales de desbordamiento en productos para la construcción y como materia prima alternativa en la producción de cemento.³

Materiales Industriales  —  Un Recurso Vital para la Infraestructura

Cada vez más, los residuos generados a partir de los procesos de fabricación de empresas como estas y otras también se está abriendo paso en grandes proyectos de infraestructura en todo el país. Los derivados de la fabricación, así como otros procesos industriales tales como la generación de energía, ofrecen un valioso recurso para su uso en la infraestructura civil.

Derivados industriales, tales como materiales de combustión de carbón, de construcción y escombros de demolición, arenas de fundición gastadas, escoria de acero y caucho usado sirven como alternativas sustentables a los materiales vírgenes y los productos de construcción (véase el recuadro, Uso de Materiales Industriales en la Construcción de Infraestructura). Con sus propiedades químicas y físicas únicas, muchos de estos derivados pueden mejorar la durabilidad y el rendimiento de las carreteras, disminuir el uso de energía y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Reutilización Beneficiosa de Derivados Industriales

De acuerdo con Green Highways Partnership [Asociación Autopistas Verdes], una red pública/privada centrada en la innovación del transporte verde, la construcción de carreteras y autopistas en los Estados Unidos consume entre 500 y 800 millones de toneladas métricas de roca virgen triturada, grava y arena anualmente como agregados. Reemplazar estos materiales no renovables, que deben extraerse y procesarse, con materiales reciclados conserva los recursos naturales.

La reutilización de los derivados industriales reduce aún más el impacto ambiental al disminuir la necesidad de la fabricación de alto consumo energético de nuevos productos y la extracción de materiales vírgenes. Por ejemplo, sustituir cenizas volantes de carbón para el cemento portland en hormigón ahorra el consumo energético y evita las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la producción de cemento.⁴

Para los propietarios de los proyectos de infraestructura, contratistas y accionistas, el uso de materiales industriales también resulta conveniente en términos económicos. La EPA destaca que los derivados industriales suelen ser menos costosos que los materiales vírgenes que reemplazan, y reciclar o reutilizar los materiales in situ puede reducir los costos de transporte y eliminación.

Los expertos de la industria también destacan que una gran cantidad de materiales reciclados rinden mucho mejor que los materiales vírgenes que sustituyen. La escoria de acero, por ejemplo, cuando se utiliza como un agregado para el asfalto de las carreteras, aumenta la fricción de la superficie y hace que la conducción sea más segura. El uso de cenizas volantes como sustituto parcial del cemento portland en hormigón mejora la durabilidad de la superficie de hormigón. Incluso los neumáticos de caucho reciclado tienen utilidad: como un modificador de ligante asfáltico, a veces se utilizan para reemplazar polímeros y pueden ayudar a que los pavimentos de asfalto sean más silenciosos y menos propensos a agrietarse.¹

El Éxito del Reciclaje con Cenizas Volantes de Carbón

Entre los materiales industriales reciclados más utilizados en la construcción de infraestructura están las cenizas volantes de carbón. Un producto natural del proceso de combustión de carbón, las cenizas volantes son elogiadas en todo el mundo por sus beneficios como un material de construcción verde que reduce la demanda de cemento portland intensivo en carbono.

Reemplazar una parte del cemento con cenizas volantes crea un material cementoso que, cuando se utiliza con otros agregados, se adapta bien a carreteras, pistas de aeropuerto y a la construcción de puentes. A largo plazo, el hormigón con cenizas volantes ha aumentado su resistencia y durabilidad, lo que resulta en un menor desgaste y deterioro vial y una reducción de los gastos de reparación.⁵ (Ver recuadro, Las Cenizas Volantes y la Escoria de Carbón Mejoran la Arcada del Puente de California, para un ejemplo de su uso.)

Estas características son la base del éxito notable de las cenizas volantes de carbón en el mercado de la construcción de transporte. De acuerdo con la American Road and Transportation Builders Association (ARTBA) [Asociación de Constructores de Transportes y Carreteras Estadounidenses], el hormigón representa alrededor del 15 por ciento del gasto total de la construcción y el mantenimiento de la infraestructura de transporte en los Estados Unidos cada año. Más del 75 por ciento de ese hormigón —  un valor económico de USD 9.9 mil millones —  utiliza las cenizas volantes como un reemplazo de la mezcla de cemento parcial. La ARTBA estima que el uso de cenizas volantes de carbón en carreteras y puentes ahorra USD 5.2 mil millones al año en gastos de construcción en los Estados Unidos.

Las cenizas volantes de carbón constituyen una verdadera historia sobre el éxito de reciclaje que se utiliza prácticamente en todas partes del sector de construcción y transporte, dice John Ward, portavoz de la American Coal Ash Association [Asociación de Cenizas de Carbón Estadounidense], Farmington Hills, Michigan. Si bien el uso de cenizas volantes como aditivo en la producción de hormigón ofrece el mayor rendimiento y los mejores beneficios ambientales, sus propiedades químicas y físicas hacen que sea altamente efectivo como un relleno mineral en el asfalto, en las carreteras y en materiales de base del terraplén, así como en otras aplicaciones de relleno estructural mecanizadas.

Pavimento Asfáltico más Resistente y Seguro con Materiales Reciclados

Según la National Asphalt Pavement Association [Asociación Nacional de Pavimento de Asfalto], el pavimento asfáltico recuperado se recicla a un ritmo mayor que cualquier otro material en los Estados Unidos. Es vital para extender la vida de los servicios de infraestructura al mismo tiempo que reduce los gastos generales.

La grava asfáltica reciclada a partir de los desechos de los fabricantes y la grava recuperada a partir de los desechos del pos-consumo proporcionan una utilidad similar. El uso de RAP y RAS en pavimentos asfálticos promueve la sustentabilidad al disminuir la cantidad de material que va a los vertederos y reducir la cantidad de un nuevo ligante asfáltico y agregados necesarios en las mezclas.⁶

Otros materiales reciclados que se incorporan en los pavimentos asfálticos incluyen neumáticos de caucho, escoria de acero, escoria de alto horno y otros. La escoria de acero, un derivado de la conversión de hierro al acero, es particularmente adecuada para proyectos de ingeniería e infraestructura civil. Utilizada como sustituto de agregados naturales, la escoria de acero promueve un fuerte vínculo entre la escoria y el asfalto, lo que resulta en una resistencia al deslizamiento y durabilidad superiores (véase el recuadro Vroom Vroom).

El uso de materiales reciclados ha permitido a la industria del pavimento asfáltico mejorar la calidad de la infraestructura en formas sostenibles nunca antes pensadas;, señala Kent Hansen, director de ingeniería de NAPA y presidente del Subcomité D04.23 de ASTM sobre Superficies y Bases de Asfalto Mezclado en Plantas, parte del Comité D04 sobre Materiales para Calles y Pavimentos. A través de la innovación, nuestra industria encuentra continuamente maneras de desarrollar productos que respeten el medio ambiente y sean económicamente razonables, sin dejar de mantener o mejorar el rendimiento. Esto incluye la recuperación de pavimentos asfálticos viejos y el rejuvenecimiento de sus partes componentes para utilizarlas en pavimentos nuevos, la incorporación de materiales reciclados y la adopción de tecnologías de ahorro de energía para el hormigón asfáltico.

El Uso de Materiales Industriales en la Construcción de Infraestructura

Productos de Combustión de Carbón:
• Hormigón y pavimento asfáltico reciclado
• Ceniza volante
• Escoria de caldera
• Material de desulfurización de gas de combustión
• Cenizas de residuales

Usos de reciclaje: Cemento Portland y hormigón, rellenos fluidos y estructurales, estabilización de suelos

Desechos de Construcción y Demolición
• Hormigón y pavimento asfáltico reciclado
• Yeso y paneles de yeso
• Ladrillo y bloque

Usos de reciclaje: Añadido al asfalto y al pavimento de hormigón, mezclas de hormigón, base y sub-base de la carretera

Arena verde
• Arena desechada utilizada en la fundición de metales

Usos de reciclaje: Terraplenes de carreteras, suelos fabricados, rellenos fluidos y estructurales, base y sub-base de carreteras

Materiales de Producción de Acero
• Escoria de alto horno y arco eléctrico

Usos de reciclaje: Añadido al hormigón como agregado para la base y sub-base de la carretera

Derivados del Consumidor
• Caucho de neumáticos triturado
• Vidrio triturado

Usos de reciclaje: Añadido al asfalto y como agregado para mezclas de material de carretera

Fuente: Green Highways Partnership

Las Cenizas Volantes y Escoria de Carbón Mejoran la Arcada del Puente de California

Entre los proyectos de transporte hito en los EE.UU. que han utilizado cenizas volantes de carbón se encuentra el trabajo de construcción en curso sobre el nuevo tramo este del puente de San Francisco Oakland Bay. Según el Departamento de Transporte de California (Caltrans), el tramo este es uno de los más grandes proyectos de obras públicas en la historia de California, con un costo estimado de USD 6,4 mil millones.

El proyecto se está aprovechando de las propiedades únicas de las cenizas volantes y la escoria de alto horno granulada para mejorar la durabilidad y resistencia del hormigón utilizado. Caltrans comenzó el nuevo tramo en 2002 para sustituir la arcada antigua y sísmicamente vulnerable que fue dañada en un terremoto de 1989 y posteriormente reparada. Las propiedades físicas y químicas de la ceniza volante de hormigón ayudan a mitigar los efectos corrosivos del agua de mar y la sal de la niebla y cumplen con los requisitos estructurales de una zona sísmica.

Caltrans utiliza más de 30 diseños de mezcla de hormigón en el nuevo puente, y algunos contienen más del 50 de cenizas volantes.¹sup>

Vroom Vroom

La escoria de acero tiene un lugar destacado no sólo en las carreteras de asfalto que utilizamos todos los días, sino también en las pistas de carreras donde compiten los conductores profesionales. En el Indianapolis Motor Speedway, sede de la famosa carrera de 500 millas de Indianápolis, la pista de asfalto debe estar en óptimas condiciones para tolerar a los conductores que alcanzan velocidades de más de 200 millas por hora. En 2004, cuando el principal óvalo de la pista de carreras requirió una repavimentación, la organización IMS pavimentó la pista por completo con escoria de acero. Diez años más tarde, la pista de asfalto sigue ofreciendo una excelente resistencia al deslizamiento y durabilidad con al menos cinco años  más de vida útil de lo previsto.⁷

Normas: Innovación Continua en Infraestructura Sostenible

A través de una amplia gama de actividades de desarrollo de normas, varios comités técnicos de ASTM International están ayudando a avanzar en el uso beneficioso de derivados industriales y materiales reciclados en la construcción de infraestructura. Entre las muchas actividades y normas destacadas se encuentran:

• El Comité C09 sobre Hormigón y Agregados de Hormigón ha desarrollado varias normas para ayudar a los interesados del sector industrial a seleccionar, probar y mezclar ceniza volante en la producción de hormigón, para respaldar un mayor uso del hormigón y fomentar prácticas sustentables a largo plazo. Estas normas incluyen la C311 para el muestreo y las pruebas de cenizas volantes para su uso en hormigón de cemento Portland, y la C618 para el uso de cenizas volantes de carbón en hormigón.
• El Subcomité D18.14 sobre Geotecnia de Construcción Sostenible, parte del Comité D18 de ASTM sobre Suelo y Roca, ofrece la norma D7765 para el uso de arena verde en el relleno estructural y terraplenes, y está desarrollando otras normas para el uso de derivados industriales junto con materiales de la tierra para la construcción de infraestructura sostenible.
• El Subcomité E50.03 sobre Uso Beneficioso, parte del Comité E50 sobre Evaluación Ambiental, Gestión de Riesgos y Acción Correctiva, guía a las partes interesadas de la industria en el uso de las cenizas de carbón a través de la E2277 para el diseño y la construcción de rellenos estructurales con cenizas de carbón.
• El Subcomité D04.99 sobre Construcción y Materiales de Pavimentación Asfáltica Sostenible, parte del Comité D04 de ASTM sobre Materiales para Calles y Pavimentos, está desarrollando un trío de nuevas normas que involucren materiales bituminosos sostenibles y construcciones que tengan en cuenta y mejoren el impacto medioambiental. Estas incluyen una especificación para el uso de escoria de alto horno y de acero y guías para el uso de grava de asfalto reciclado y pavimento asfáltico reciclado en mezclas bituminosas.

Referencias
1. Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos, Guía para la Gestión de Residuos Industriales.
2. Muller, Joann, Cómo GM Genera USD 1 Mil Millones al Año al Reciclar Residuos, Forbes.
3. Unilever, Reducción de Residuos de la Fabricación.
4. Green Highways Partnership.
5. Transportation Development Foundation, American Road and Transportation Builders Association, Los Impactos Económicos de la Prohibición del Uso de Cenizas Volantes de Carbón en la Construcción de Infraestructura de Transporte, 09 2011.
6. National Asphalt Pavement Association, Encuesta Anual de la Industria del Pavimento Asfáltico sobre Materiales Reciclados y el Uso del Hormigón Asfáltico: 2009-2013.
7. National Slag Association, Indianapolis. Motor Speedway Elige Escoria de Acero por su Durabilidad, Resistencia y Fricción.

Doug Clauson es escritor independiente y vive en Wynnewood, Pensilvania.