La industria cementera representa un importante eslabón en la economía nacional. Andrés Almeida Guano / Unimedios

Residuo petrolero mejora calidad del cemento

Por: Jeinst Campo Rivera, Unimedios

Según la Unidad de Planeación Minero Energética del Ministerio de Minas y Energía, durante el 2008 se produjeron en Colombia 588 mil barriles de crudo por día, extraídos de los pozos petroleros del país y que en gran parte administra Ecopetrol.

Con la elaboración de gasolina a partir del petróleo crudo, las industrias petroquímicas generan residuos calculados en 15 mil toneladas al año, que van a parar a los ecosistemas, afectando los suelos, fauna y flora aledaños a las empresas, según un estudio del Grupo de Investigación en Materiales y Medio Ambiente (Gimma) de la Universidad Nacional de Colombia en Palmira.

Mientras intentaban identificar su peligrosidad y generar una estrategia de aprovechamiento y disminución del impacto negativo, la UN y el Grupo de Investigación en Materiales Compuestos de la Universidad del Valle encontraron en su composición metales pesados, que al ser mezclados con el cemento tradicional podrían mejorar la calidad de los materiales cementantes, y asimismo los elementos tóxicos quedarían encapsulados.

Desecho útil

"Al evaluar las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de los residuos sólidos, de textura arenosa y color blanco grisáceo, los análisis de laboratorio demostraron que contienen peligrosos metales como cinc, arsénico, plomo, cadmio, níquel, entre otros, que van a parar a los rellenos sanitarios y pueden filtrarse en los suelos, pasando a aguas subterráneas", detalla la profesora Janneth Torres, directora del Gimma.

Según la investigadora, se halló un contenido total de sílice y alúmina (óxido de aluminio) cercano al 80%, y una proporción aceptable de material amorfo, características que contribuyen a las reacciones de hidratación y desarrollo resistente del concreto, además de garantizar la compatibilidad entre ambos compuestos.

En ese sentido, se prepararon mezclas agregando 20% del derivado petroquímico con respecto a la cantidad de cemento portland (constituyente del hormigón), para identificar si esta unión mejoraría la calidad del producto final y la reacción de los metales pesados al convertirse en material endurecido.

Con el objetivo de determinar la migración de los metales desde el desecho hacia el medio exterior, una vez transformada la mixtura en ocho bloques de cemento, cada uno de 6 cm de alto por 3 cm de diámetro, se aplicó la técnica Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP), desarrollada por la Environmental Protection Agency (EPA) de Estados Unidos. 

Esta consistió en reducir el tamaño de partícula de los bloques para mezclarla con una solución que simula la lluvia ácida. "Al examinar el líquido resultante, se obtuvo un lixiviado con metales pesados que se encuentran por debajo de los límites establecidos en la normatividad colombiana e internacional, lo cual indica que el residuo endurecido no presenta peligrosidad", destaca Carolina Martínez, estudiante de noveno semestre de Ingeniería Ambiental de la Sede Palmira, quien lideró el estudio.

Igualmente, se hicieron evaluaciones de durabilidad y resistencia a la compresión, sometiendo el material a ambientes agresivos como sulfatos, cloruros, CO₂, medios ácidos, carbonatación, corrosión de aceros estructurales, entre otros, y se expuso bajo agua saturada con cal, por periodos de uno a 360 días.

"A partir de los ensayos encontramos que el residuo mejora sustancialmente las propiedades mecánicas de morteros y concretos de cemento, supera ligeramente las características de resistencia a la compresión hasta en 20% y optimiza notablemente su desempeño frente a la durabilidad", asegura la directora del Gimma, quien agrega que el comportamiento del material es comparable con el metacaolín, reconocido en el mundo por su alta resistencia.

Aporte a la industria

En Colombia, la fabricación de cemento, concreto y ladrillo se clasifica en el sector de minerales no metálicos, siendo el primero el de mayor participación, con el 56% de la producción.

La industria cementera nacional representa un importante eslabón en la economía; su participación en el PIB de las últimas décadas es creciente, así como su manufactura, pues en septiembre del 2011 ascendió a 937 mil toneladas, cifra superior en 19,4% a la de septiembre del 2010.

Empero, la profesora Janneth Torres aclara que "en la elaboración del cemento las emisiones de gases tales como dióxido de carbono, responsable en gran parte del cambio climático, son muy altas, así como el consumo energético y de recursos naturales".

Ruby Mejía de Gutiérrez, de la Univalle, sostiene: "Aprovechando un residuo petrolero que presenta un impacto negativo sobre el ambiente y mezclándolo con el cemento, hemos demostrado que la calidad del concreto aumentaría, minimizando así recursos en producción y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero".

La directora del Gimma concluye que el estudio abre las posibilidades para trabajar con otros residuos contaminantes como los de aguas residuales y de la industria de baterías, entre otros, contribuyendo así a su aprovechamiento, con perspectiva ambiental y productiva.