De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda

El impacto medioambiental del hormigón , su fabricación y aplicaciones son complejos. Algunos efectos son dañinos; otros son bienvenidos. Muchos dependen de las circunstancias. Un componente importante del hormigón es el cemento , que tiene sus propios impactos ambientales y sociales y contribuye en gran medida a los del hormigón.

La industria del cemento es uno de los principales productores de dióxido de carbono , un potente gas de efecto invernadero . [1] El hormigón daña la capa más fértil de la tierra, la capa superior del suelo . El hormigón se utiliza para crear superficies duras que contribuyen a la escorrentía superficial que puede causar erosión del suelo , contaminación del agua e inundaciones . Por el contrario, el hormigón es una de las herramientas más poderosas para el control adecuado de las inundaciones, mediante la construcción de represas , desvío y desvío de aguas de inundación, corrientes de lodo y similares. El hormigón de color claro puede reducir el efecto de isla de calor urbano , debido a su mayoralbedo . [2] Sin embargo, la vegetación original resulta en un beneficio aún mayor . El polvo de hormigón liberado por la demolición de edificios y los desastres naturales puede ser una fuente importante de contaminación atmosférica peligrosa . La presencia de algunas sustancias en el hormigón, incluidos los aditivos útiles y no deseados, puede causar problemas de salud debido a la toxicidad y la radiactividad (normalmente de origen natural) . [3] El hormigón húmedo es muy alcalino y siempre debe manipularse con el equipo de protección adecuado. El reciclaje de hormigón está aumentando en respuesta a la mejora de la conciencia medioambiental, legislación y consideraciones económicas. Por el contrario, el uso de hormigón mitiga el uso de materiales de construcción alternativos como la madera, que es una forma natural de secuestro de carbono . Las estructuras de hormigón también duran mucho más que las estructuras de madera.

Emisiones de dióxido de carbono y cambio climático [ editar ]

La industria del cemento es uno de los dos mayores productores de dióxido de carbono (CO 2 ) y genera hasta el 8% de las emisiones antropogénicas de este gas en todo el mundo, de las cuales el 50% proviene del proceso químico y el 40% de la quema de combustible. [1] [4] El CO
2producido para la fabricación de hormigón estructural (utilizando ~ 14% de cemento) se estima en 410 kg / m 3 (~ 180 kg / tonelada @ densidad de 2,3 g / cm 3 ) (reducido a 290 kg / m 3 con 30% de cenizas volantes reemplazo de cemento). [5] La emisión de CO 2 de la producción de hormigón es directamente proporcional al contenido de cemento utilizado en la mezcla de hormigón; Se emiten 900 kg de CO 2 para la fabricación de cada tonelada de cemento, lo que representa el 88% de las emisiones asociadas a la mezcla promedio de concreto. [6] [7] La fabricación de cemento aporta gases de efecto invernadero tanto directamente a través de la producción de dióxido de carbono cuando el carbonato de calciose descompone térmicamente, produciendo cal y dióxido de carbono , [8] y también mediante el uso de energía, particularmente de la combustión de combustibles fósiles .

Un área del ciclo de vida del hormigón que cabe destacar es el hecho de que el hormigón tiene una energía incorporada por unidad de masa muy baja . Esto es principalmente el resultado del hecho de que los materiales utilizados en la construcción de hormigón, como agregados, puzolanas y agua, son relativamente abundantes y, a menudo, pueden obtenerse de fuentes locales. [9] Esto significa que el transporte solo representa el 7% de la energía incorporada del concreto, mientras que la producción de cemento representa el 70%. Con una energía incorporada total de 1,69 GJ / tonelada, el hormigón tiene una energía incorporada por unidad de masa más baja que la mayoría de los materiales de construcción comunes además de la madera. Sin embargo, las estructuras de hormigón tienen una gran masa, por lo que esta comparación no siempre es directamente relevante para la toma de decisiones. Vale la pena señalar que este valor se basa en proporciones de mezcla para concreto de no más del 20% de cenizas volantes. Se estima que la sustitución del uno por ciento del cemento por cenizas volantes representa una reducción del 0,7% en el consumo de energía . Con algunas mezclas propuestas que contienen hasta un 80% de cenizas volantes , esto representaría un ahorro de energía considerable. [7]

Mejoras de diseño [ editar ]

Existe un creciente interés en reducir las emisiones de carbono relacionadas con el hormigón tanto del sector académico como del industrial, especialmente con la posibilidad de una futura implementación del impuesto al carbono . Se han sugerido varios enfoques para reducir las emisiones.

Producción y uso de cemento [ editar ]

Una de las razones por las que las emisiones de carbono son tan altas es que el cemento debe calentarse a temperaturas muy altas para que se forme el clínker . Uno de los principales culpables de esto es la alita (Ca 3 SiO 5 ), un mineral en el hormigón que cura a las pocas horas de vertido y, por lo tanto, es responsable de gran parte de su resistencia inicial. Sin embargo, la alita también debe calentarse a 1.500 ° C en el proceso de formación de clínker. Algunas investigaciones sugieren que la alita puede ser reemplazada por un mineral diferente, como la belita (Ca 2 SiO 4). La belita también es un mineral que ya se utiliza en el hormigón. Tiene una temperatura de tueste de 1200 ° C, que es significativamente más baja que la del alite. Además, la belita es realmente más fuerte una vez que el concreto cura. Sin embargo, la belita tarda unos días o meses en fraguar por completo, lo que deja el hormigón débil durante más tiempo. La investigación actual se centra en encontrar posibles aditivos de impurezas, como el magnesio, que podrían acelerar el proceso de curado. También vale la pena considerar que la belita requiere más energía para moler, lo que puede hacer que su vida útil total de impacto sea similar o incluso mayor que la de la alita. [10]

Otro enfoque ha sido el reemplazo parcial del clínker convencional con alternativas tales como cenizas volantes, cenizas de fondo y escoria, todos los cuales son subproductos de otras industrias que de otra manera terminarían en vertederos . Las cenizas volantes y las cenizas de fondo proceden de las centrales termoeléctricas , mientras que la escoria es un residuo de los altos hornos de la industria siderúrgica. Estos materiales están ganando popularidad lentamente como aditivos, especialmente porque potencialmente pueden aumentar la resistencia, disminuir la densidad y prolongar la durabilidad del concreto. [11]

El principal obstáculo para una implementación más amplia de cenizas volantes y escoria puede deberse en gran medida al riesgo de construcción con nueva tecnología que no ha sido expuesta a pruebas de campo prolongadas. Hasta que se implemente un impuesto al carbono, las empresas no están dispuestas a arriesgarse con nuevas recetas de mezclas de concreto, incluso si esto reduce las emisiones de carbono. Sin embargo, hay algunos ejemplos de hormigón “verde” y su implementación. Un ejemplo es una empresa de hormigón llamada Ceratech que ha comenzado a fabricar hormigón con un 95% de cenizas volantes y un 5% de aditivos líquidos. [10] Otro es el puente I-35W Saint Anthony Falls , que fue construido con una nueva mezcla de hormigón que incluía diferentes composiciones de cemento Portland., cenizas volantes y escoria según la parte del puente y los requisitos de las propiedades del material. [12]

Además, la producción de hormigón requiere grandes cantidades de agua y la producción mundial representa casi una décima parte del uso de agua industrial en todo el mundo. [13] Esto equivale al 1,7 por ciento de la extracción total de agua a nivel mundial. Un estudio que apareció en Nature Sustainability en 2018 predice que la producción de concreto en el futuro aumentará la presión sobre los recursos hídricos en regiones susceptibles a condiciones de sequía: "En 2050, el 75% de la demanda de agua para la producción de concreto probablemente ocurrirá en regiones que se espera experimentar estrés hídrico ". [14]

Hormigón de carbono [ editar ]

La carbonatación en el hormigón es la formación de carbonato de calcio (CaCO3) por reacción química. [15] La velocidad de carbonatación depende principalmente de la porosidad del hormigón y el contenido de humedad. La carbonatación en los poros del hormigón ocurre solo a una humedad relativa (RH) del 40-90%, cuando la RH es superior al 90%, el dióxido de carbono no puede entrar en los poros del hormigón , y también cuando la RH es inferior al 40% CO
2no se puede disolver en agua [16]

Estructuras de poros en hormigón fresco y hormigón con aire incorporado

El hormigón puede someterse en su mayor parte a dos tipos de carbonatación: carbonatación por intemperie y carbonatación a edad temprana. [17]

Carbonatación por intemperie , ocurre en el hormigón cuando los compuestos de calcio reaccionan con el dióxido de carbono CO
2de la atmósfera y el agua en los poros del hormigón. La reacción es la siguiente:

Primero, a través de la meteorización química CO
2reacciona con el agua en los poros del hormigón para formar ácido carbónico :

dióxido de carbono + agua → ácido carbónico

El ácido carbónico luego reacciona con el carbonato de calcio :

Ca (OH) 2 + H 2 CO 3 → CaCO 3 + 2H 2 O

ácido carbónico + carbonato de calcio → bicarbonato de calcio

Tercero Una vez que el hidróxido de calcio (Ca (OH) 2) se ha carbonatado, el componente principal del gel de silicato de calcio hidratado de cemento (también mostrado como CSH) se puede descalcificar, permitiendo que el CaO liberado se carbonice:

H 2 CO 3 + CaO → CaCO 3 + H 2 O

La carbonatación a temprana edad es cuando introducimos CO
2en las primeras etapas del concreto premezclado fresco o en el curado inicial, puede ser tanto natural a través de la exposición como acelerado al aumentar la ingesta directa de CO
2. [17] El dióxido de carbono gaseoso se convierte en carbonatos sólidos y puede almacenarse permanentemente en el hormigón para reducir las emisiones. La reacción general del CO2 y el silicato cálcico hidratado en el cemento se describió en 1974 [18] como:

C3S + 3 CO2 + H2O → CSH + 3CaCO3 + 347 kJ / mol

C2S + 2 CO2 + H2O → CSH + 2CaCO3 + 184 KJ / mol

Una empresa canadiense patentó y comercializó una tecnología novedosa que utiliza el tipo de carbonatación de edad temprana para secuestrar CO
2. Esto se logra inyectando directamente dióxido de carbono líquido reciclado de emisores industriales de terceros, en la etapa de mezcla húmeda del concreto durante el proceso de fabricación. Por lo que una reacción química CO
2se convierte en mineral, secuestrando el gas de efecto invernadero contaminante en infraestructuras de hormigón, edificios, carreteras, etc. durante largos periodos de tiempo. Además, en un estudio publicado en la revista de producción más limpia, los autores realizaron un modelo en el que demostraron que el CO
2mejoró la resistencia a la compresión del hormigón al tiempo que redujo el CO
2como resultado, al permitir una reducción de la carga de cemento y al mismo tiempo tener una "reducción del 4,6% en la huella de carbono" [19]

Otro método propuesto para capturar emisiones es absorber CO 2 en el proceso de curado, mediante el uso de un aditivo (una fase y de silicato dicálcico) a medida que el concreto cura. El uso de ceniza de carbón u otro sustituto adecuado, teóricamente podría tener emisiones de CO 2 por debajo de 0 kg / m 3 , en comparación con el hormigón de cemento Portland a 400 kg / m 3 . El método más eficaz de producción de este hormigón sería utilizar los gases de escape de una central eléctrica, donde una cámara aislada podría controlar la temperatura y la humedad. [20]

En agosto de 2019, se anunció cemento con reducción de CO 2 que "reduce la huella de carbono general en el hormigón prefabricado en un 70%". [21] La base de este cemento es principalmente de wollastonita ( Ca Si O 3 ) y rankinita (3CaO · 2SiO 2 ) en contraste con el cemento Portland tradicional alita (3CaO · SiO 2 ) belita (2 CaO · SiO 2 ).

El proceso patentado de fabricación de hormigón comienza con la unión de partículas a través de la sinterización en fase líquida, también conocida como densificación hidrotermal en fase líquida (rHLPD). [22] Una solución mezclada de H
2O y CO
2penetra en las partículas, en reacción con las condiciones ambientales para crear una unión que crea el cemento de silicato de calcio no hidráulico (CSC) reducido en cal. Además, la diferencia entre el hormigón Portland tradicional y el hormigón de silicato cálcico carbonatado (CSC-C) radica en la reacción final del proceso de curado entre agua y CO
2solución y una familia de silicato de calcio: "El curado CSC-C es una reacción ligeramente exotérmica en la que los silicatos cálcicos bajos en cal del CSC reaccionan con dióxido de carbono en presencia de agua para producir calcita (CaCO 3 ) y sílice ( Si O 2 ) como se muestra en las Reacciones II y III.

II. CaO.SiO2 + CO2 → H2O CaCO3 + SiO2

III: 3CaO.2SiO2 + 3CO2 → H2O 3CaCO3 + 2SiO2 " [23]

Sin embargo, a medida que los métodos de carbonatación de edades tempranas han ganado reconocimiento debido a sus habilidades sustanciales en el secuestro de carbono, algunos autores argumentan el efecto del curado de carbonatación de edades tempranas bajo carbonatación de intemperie para el hormigón prefabricado "Los resultados experimentales sugieren que los concretos de carbonatación de edades tempranas con altas proporciones a / c (> 0,65> 0,65) son más propensos a verse afectados por la carbonatación por intemperie ", [24] y advierten que esto puede debilitar sus capacidades de resistencia en las etapas de corrosión durante la vida útil.

La empresa italiana Italcementi diseñó una especie de cemento que supuestamente alivia la contaminación del aire al descomponer los contaminantes que entran en contacto con el hormigón, mediante el uso de dióxido de titanio que absorbe la luz ultravioleta . Sin embargo, algunos expertos en medio ambiente siguen siendo escépticos y se preguntan si el material especial puede "comer" suficientes contaminantes para hacerlo económicamente viable. La Iglesia del Jubileo de Roma está construida con este tipo de hormigón. [25]

Otro aspecto a considerar en el hormigón al carbono es la incrustación superficial debido a las condiciones climáticas frías y la exposición a la sal de deshielo y el ciclo de congelación-descongelación ( meteorización por heladas ). El hormigón producido por curado por carbonatación también muestra un rendimiento superior cuando está sujeto a degradaciones físicas, por ejemplo, daño por congelación-descongelación, particularmente debido al efecto de densificación de los poros que permite la precipitación de los productos de carbonatación [26].

Algunos estudios relacionan una reducción de CO 2 con la producción de hormigón, pero en su mayoría están escritos por autores asociados con la solución propuesta o la industria del hormigón. [27] [28] Esto debería dar lugar a la preocupación de que estas soluciones sean un lavado verde . Las emisiones de CO 2 del hormigón provienen del cemento en la mezcla, los métodos para reducir la cantidad de cemento son los únicos métodos probados para reducir las emisiones.

Fotocatálisis para reducir el smog [ editar ]

El TiO 2 , un material semiconductor que muestra un comportamiento fotocatalítico, se ha utilizado para eliminar el NOx de la atmósfera. Las especies NO x , o el óxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno (x = 1 y 2 respectivamente), son gases atmosféricos que contribuyen a la lluvia ácida y la formación de smog, los cuales son el resultado de la contaminación urbana. Dado que la formación de NO x solo ocurre a altas temperaturas, los óxidos de nitrógeno se producen típicamente como un subproducto de la combustión de hidrocarburos . Además de contribuir a los eventos de contaminación urbana, NO xtambién se ha demostrado que causa una amplia variedad de efectos adversos para la salud y el medio ambiente; Estos efectos incluyen provocar dificultad respiratoria, reaccionar con otras sustancias químicas atmosféricas para formar productos nocivos como ozono, nitroarenos y radicales de nitrato, y contribuir al efecto invernadero. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha recomendado una concentración máxima de NO x de 40 ug / m 3 . [29] Una ruta propuesta para disminuir las concentraciones de NO x , especialmente en entornos urbanos, es usar un TiO 2 fotocatalítico mezclado con concreto para oxidar NO y NO 2 para formar nitrato. En presencia de luz, TiO 2genera electrones y huecos que permiten que el NO se oxide en NO 2 y NO 2 para luego formar HNO 3 a través de un ataque de radicales hidroxilo. Adsorción de moléculas:

O 2 + sitio → O anuncios
H 2 O + sitio → Anuncios H 2 O
NO + sitio → NO anuncios
NO 2 + sitio → NO 2ads

Generación de huecos y electrones mediante activación de TiO 2 :

TiO 2 + hν → e - + h +

Captura de electrón / hueco:

Anuncios h + + H 2 O → OH · + H +
e - + O 2ads → O 2 -

Ataque de radicales hidroxilo:

NO anuncios + OH · → HNO 2
HNO 2 + OH · → NO 2ads + H 2 O
NO 2ads + OH · → NO 3 - + H +

Recombinación de electrones y huecos:

e - + h + → calor

Otra vía para la oxidación del nitrógeno utiliza la irradiación UV para formar NO 3 . [30]

Células solares integradas [ editar ]

En los Estados Unidos, la tasa de expansión del hormigón es de más de 250.000 millones de acres / año. Se han propuesto células solares sensibilizadas por colorante incrustadas en hormigón como un método para reducir la huella de carbono y energía de los edificios. El uso de celdas solares integradas permite la generación de energía en el sitio, que cuando se combina con baterías, proporcionaría energía constante durante todo el día. La capa superior del hormigón sería una capa delgada de células solares sensibilizadas con colorante. Las células solares sensibilizadas por colorante son particularmente atractivas debido a su facilidad de producción en masa, ya sea mediante impresión en rollo o pintura, y una eficiencia razonablemente alta del 10%. [31]Un ejemplo de la comercialización de este concepto es la empresa alemana Dyscrete, que produce un producto de hormigón incrustado con células solares sensibilizadas con colorante. Su proceso utiliza un método de recubrimiento por pulverización para aplicar tintes orgánicos que generan electricidad sobre el concreto. [32]

Almacenamiento de energía [ editar ]

El almacenamiento de energía se ha convertido en una consideración importante para muchos métodos de generación de energía renovable, especialmente para métodos populares como la energía solar o eólica, los cuales son productores de energía intermitentes que requieren almacenamiento para su uso constante. Actualmente, el 96% del almacenamiento de energía mundial proviene de bombeo hidroeléctrico., que utiliza el exceso de electricidad generada para bombear agua a una presa y luego dejar caer y hacer girar turbinas que producen electricidad cuando la demanda excede la generación. Sin embargo, el problema con la energía hidroeléctrica de bombeo es que la configuración requiere geografías específicas que pueden ser difíciles de encontrar. Energy Vault, una startup suiza, ha realizado un concepto similar que utiliza cemento en lugar de agua. Crearon una configuración que utiliza una grúa eléctrica rodeada de pilas de bloques de hormigón de 35 toneladas, que se pueden producir con productos de desecho, para almacenar energía utilizando el exceso de generación de energía para impulsar la grúa para levantar y apilar los bloques de hormigón. Cuando se necesita energía, se permite que los bloques caigan y el motor girado enviaría energía de regreso a la red. La instalación tendría una capacidad de almacenamiento de 25 a 80 MWh. [33]

Otras mejoras [ editar ]

Hay muchas otras mejoras del hormigón que no se ocupan directamente de las emisiones. Recientemente, se han realizado muchas investigaciones sobre los hormigones “inteligentes”: hormigones que utilizan señales eléctricas y mecánicas para responder a los cambios en las condiciones de carga. Una variedad utiliza un refuerzo de fibra de carbono que proporciona una respuesta eléctrica que se puede utilizar para medir la tensión. Esto permite monitorear la integridad estructural del concreto sin instalar sensores. [34]

La industria de la construcción y el mantenimiento de carreteras consume toneladas de hormigón con alto contenido de carbono todos los días para proteger la infraestructura urbana y al costado de las carreteras. A medida que las poblaciones crecen, esta infraestructura se vuelve cada vez más vulnerable al impacto de los vehículos, creando un ciclo cada vez mayor de daños y desperdicios y un consumo cada vez mayor de hormigón para reparaciones (ahora se ven obras viales en nuestras ciudades casi a diario). Un desarrollo importante en la industria de la infraestructura implica el uso de desechos de petróleo reciclados para proteger el concreto de daños y permitir que la infraestructura se vuelva dinámica, capaz de mantenerse y actualizarse fácilmente sin alterar los cimientos existentes. Esta simple innovación preserva las bases para toda la vida útil de un desarrollo.

Otra área de investigación concreta implica la creación de ciertos hormigones "sin agua" para su uso en la colonización extraplanetaria. Por lo general, estos hormigones utilizan azufre para actuar como un aglutinante no reactivo, lo que permite la construcción de estructuras de hormigón en entornos con poca o ninguna agua. Estos hormigones son en muchos aspectos indistinguibles del hormigón hidráulico normal: tienen densidades similares, se pueden utilizar con el refuerzo metálico existente en la actualidad y, de hecho, ganan resistencia más rápido que el hormigón normal [35] Esta aplicación aún no se ha explorado en la Tierra, pero con la producción de hormigón representa hasta dos tercios del uso total de energía de algunos países en desarrollo, [9] vale la pena considerar cualquier mejora.

Escorrentía superficial [ editar ]

La escorrentía superficial , cuando el agua se escurre de superficies impermeables , como el concreto no poroso, puede causar una erosión severa del suelo e inundaciones. La escorrentía urbana tiende a recoger gasolina, aceite de motor , metales pesados , basura y otros contaminantes de las aceras, carreteras y estacionamientos. [36] [37] Sin atenuación , la cubierta impermeable en un área urbana típica limita la percolación del agua subterránea y causa cinco veces la cantidad de escorrentía generada por un bosque típico del mismo tamaño. [38] Un informe de 2008 del Consejo Nacional de Investigaciones de los Estados Unidos.identificó la escorrentía urbana como la principal fuente de problemas de calidad del agua . [39]

En un intento por contrarrestar los efectos negativos del hormigón impermeable, muchos proyectos nuevos de pavimentación han comenzado a utilizar hormigón permeable , que proporciona un nivel de gestión automática de las aguas pluviales. El hormigón permeable se crea mediante la colocación cuidadosa de hormigón con proporciones de agregado específicamente diseñadas, lo que permite que la escorrentía de la superficie se filtre y regrese al agua subterránea. Esto evita las inundaciones y contribuye a la reposición de las aguas subterráneas. [40] Si se diseña y coloca en capas correctamente, el concreto permeable y otras áreas discretamente pavimentadas también pueden funcionar como un filtro de agua automático al evitar que ciertas sustancias nocivas como aceites y otras sustancias químicas pasen. [41]Desafortunadamente, todavía existen desventajas en las aplicaciones a gran escala de concreto permeable: su resistencia reducida en relación con el concreto convencional limita su uso en áreas de baja carga, y debe colocarse adecuadamente para reducir la susceptibilidad a daños por congelación-descongelación y acumulación de sedimentos. [40]

Calor urbano [ editar ]

Tanto el hormigón como el asfalto son los principales contribuyentes a lo que se conoce como el efecto isla de calor urbano . [13] Según el Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas, el 55% de la población mundial reside en áreas urbanas y se prevé que el 68% de la población mundial sea urbana para 2050; Además, "se proyecta que el mundo agregará 230 mil millones de m2 (2.5 billones de pies2) de edificios para 2060, o un área igual a todo el parque de edificios global actual. Esto es el equivalente a agregar una ciudad de Nueva York completa al planeta cada 34 días durante los próximos 40 años ". [42] Como resultado, las superficies pavimentadas representan una gran preocupación debido al consumo adicional de energía y la contaminación del aire que causan. [43]

El potencial de ahorro de energía dentro de un área también es alto. Con temperaturas más bajas, la demanda de aire acondicionado disminuye teóricamente, ahorrando energía. Sin embargo, la investigación sobre la interacción entre los pavimentos reflectantes y los edificios ha descubierto que, a menos que los edificios cercanos estén equipados con vidrio reflectante, la radiación solar reflejada en los pavimentos puede aumentar la temperatura de los edificios, aumentando la demanda de aire acondicionado. [44]

Además, la transferencia de calor de los pavimentos, que cubren alrededor de un tercio de una ciudad típica de EE. UU., [2] también puede influir en las temperaturas locales y la calidad del aire. Las superficies calientes calientan el aire de la ciudad a través de la convección, por lo que el uso de materiales que absorben menos energía solar, como los pavimentos de alto albedo , puede reducir el flujo de calor hacia el entorno urbano y moderar el UHIE. [45] Los albedos varían de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,35 para las superficies de material de pavimento que se utilizan actualmente. Durante un servicio de vida típico, los materiales de pavimento que comienzan con un albedo alto tienden a perder reflectancia, mientras que aquellos con un albedo inicial bajo pueden ganar reflectancia [46]

Design Trust for Public Space descubrió que al aumentar ligeramente el valor del albedo en la ciudad de Nueva York, se podrían lograr efectos beneficiosos como el ahorro de energía [47] mediante el reemplazo del asfalto negro con concreto de color claro. Sin embargo, en invierno esto puede ser una desventaja, ya que el hielo se formará más fácilmente y permanecerá más tiempo en superficies de colores claros, ya que estarán más frías debido a la menor cantidad de energía absorbida por la cantidad reducida de luz solar en invierno. [48]

Otro aspecto a considerar es el efecto de confort térmico , así como la necesidad de más estrategias de mitigación, que no amenacen la salud y el bienestar de los peatones, particularmente durante las olas de calor. [49]Un estudio que apareció en Building and Environment en 2019 realizó experimentos para proyectar el impacto de las olas de calor y las interacciones de materiales de alto albedo en la ciudad de Milán, en el norte de Italia. Calculando el "Índice Mediterráneo de Confort Exterior" (MOCI) en presencia de una ola de calor, donde se utilizaron materiales de alto albedo en todas las superficies. El estudio identificó un deterioro del microclima donde se ubicaron altas cantidades de materiales de alto albedo. Se descubrió que el uso de materiales de alto albedo "conduce al establecimiento de múltiples interreflexiones y al consiguiente aumento de las variables micrometeorológicas, como las temperaturas radiantes promedio y las temperaturas del aire. Para ser más detallados, estos cambios conducen a un aumento en el MOCI que en horas de la tarde puede llegar incluso a 0,45 unidades ”. [50]

Las configuraciones urbanas generales deben seguir siendo una preocupación al tomar decisiones, ya que las personas están expuestas a condiciones climáticas y de confort térmico. El uso de materiales de alto albedo dentro de un entorno urbano puede tener un efecto positivo con la combinación adecuada de otras tecnologías y estrategias como: vegetación, materiales reflectantes, etc. Las medidas de mitigación del calor urbano podrían minimizar los impactos en el microclima, así como en los hábitats humanos y de vida silvestre. [51]

Polvo de hormigón [ editar ]

La demolición de edificios y los desastres naturales, como los terremotos, a menudo liberan una gran cantidad de polvo de hormigón a la atmósfera local. Se concluyó que el polvo de hormigón era la principal fuente de contaminación atmosférica peligrosa tras el gran terremoto de Hanshin . [52]

Contaminación tóxica y radiactiva [ editar ]

La presencia de algunas sustancias en el hormigón, incluidos los aditivos útiles y no deseados, puede causar problemas de salud. Los elementos radiactivos naturales ( K , U , Th y Rn ) pueden estar presentes en diversas concentraciones en viviendas de hormigón, dependiendo de la fuente de las materias primas utilizadas. Por ejemplo, algunas piedras emiten radón de forma natural, y el uranio alguna vez fue común en los desechos de las minas. [53] Las sustancias tóxicas también pueden utilizarse involuntariamente como resultado de la contaminación de un accidente nuclear . [54]El polvo de los escombros o el concreto roto al ser demolido o desmoronado puede causar serios problemas de salud dependiendo también de lo que se haya incorporado al concreto. Sin embargo, incrustar materiales nocivos en el hormigón no siempre es peligroso y, de hecho, puede ser beneficioso. En algunos casos, la incorporación de ciertos compuestos como los metales en el proceso de hidratación del cemento los inmoviliza en un estado inofensivo y evita que se liberen libremente en otros lugares. [55]

Precauciones de manejo [ editar ]

Más información sobre problemas de seguridad asociados con el cemento: Cemento § Problemas de seguridad

La manipulación de hormigón húmedo debe realizarse siempre con el equipo de protección adecuado. El contacto con el hormigón húmedo puede provocar quemaduras químicas en la piel debido a la naturaleza cáustica de la mezcla de cemento y agua. De hecho, el pH del agua de cemento fresco es muy alcalino debido a la presencia de hidróxidos de sodio y potasio libres en la solución (pH ~ 13,5). Los ojos, manos y pies deben protegerse correctamente para evitar cualquier contacto directo con el hormigón húmedo y lavarse sin demora si es necesario.

Reciclaje de hormigón [ editar ]

Artículo principal: Reciclaje de hormigón
Hormigón triturado reciclado que se carga en un camión semi-volquete para ser utilizado como relleno granular

El reciclaje de hormigón es un método cada vez más común para eliminar estructuras de hormigón. Los escombros de concreto alguna vez se enviaban de manera rutinaria a los vertederos para su eliminación, pero el reciclaje está aumentando debido a la mejora de la conciencia ambiental, las leyes gubernamentales y los beneficios económicos.

El concreto, que debe estar libre de basura, madera, papel y otros materiales similares, se recolecta de los sitios de demolición y se pasa por una máquina trituradora , a menudo junto con asfalto , ladrillos y rocas.

El hormigón armado contiene barras de refuerzo y otros refuerzos metálicos, que se eliminan con imanes y se reciclan en otros lugares. Los trozos de agregado restantes se clasifican por tamaño. Los trozos más grandes pueden volver a atravesar la trituradora. Las piezas más pequeñas de hormigón se utilizan como grava para nuevos proyectos de construcción. Base agregadaLa grava se coloca como la capa más baja en una carretera, con concreto fresco o asfalto sobre ella. El concreto reciclado triturado a veces se puede usar como agregado seco para concreto nuevo si está libre de contaminantes, aunque el uso de concreto reciclado limita la resistencia y no está permitido en muchas jurisdicciones. El 3 de marzo de 1983, un equipo de investigación financiado por el gobierno (VIRL research.codep) calculó que casi el 17% de los vertederos en todo el mundo eran subproductos de desechos de hormigón .

Ver también [ editar ]

  • Longship , un proyecto de CCS que almacena las emisiones de CO2 de una fábrica de cemento

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b The Cement Sustainability Initiative: Our agenda for action , Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible , página 20, publicado el 1 de junio de 2002
  2. ^ a b "Informe de pavimento fresco" (PDF) . Agencia de Protección Ambiental . Junio ​​de 2005 . Consultado el 6 de febrero de 2009 .
  3. ↑ CDC (7 de diciembre de 2015). "Radiación de materiales de construcción" . Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades . Consultado el 25 de febrero de 2019 .
  4. ^ https://www.chathamhouse.org/sites/default/files/publications/research/2018-06-13-making-concrete-change-cement-lehne-preston.pdf
  5. ^ A. Samarin (7 de septiembre de 1999), "Residuos en hormigón: conversión de pasivos en activos" , en Ravindra K. Dhir; Trevor G. Jappy (eds.), Explotación de desechos en concreto: actas del seminario internacional celebrado en la Universidad de Dundee, Escocia, Reino Unido , Thomas Telford, p. 8, ISBN 9780727728210
  6. ^ Mahasenan, Natesan; Steve Smith; Kenneth Humphreys; Y. Kaya (2003). "La industria del cemento y el cambio climático global: emisiones de CO 2 actuales y potenciales de la industria del cemento en el futuro ". Tecnologías de Control de Gases de Efecto Invernadero - VI Congreso Internacional . Oxford: Pérgamo. págs. 995–1000. doi : 10.1016 / B978-008044276-1 / 50157-4 . ISBN 978-0-08-044276-1.
  7. ↑ a b Nisbet, M., Marceau, M., VanGeem, M. (2002). Inventario del ciclo de vida ambiental del hormigón de cemento Portland. http://www.nrmca.org/taskforce/item_2_talkingpoints/sustainability/sustainability/sn2137a.pdf
  8. ^ EIA - Emisiones de gases de efecto invernadero en los EE. UU. 2006-Emisiones de dióxido de carbono Archivado el 23 de mayo de 2011 en la Wayback Machine.
  9. ^ a b Edificio verde. (1993). Cemento y hormigón: consideraciones medioambientales. Consultado el 2 de noviembre de 2015. http://www.wbcsdcement.org/pdf/tf2/cementconc.pdf
  10. ↑ a b Amato, Ivan (2013). "Cemento verde: Soluciones concretas" . Naturaleza . 494 (7437): 300–301. Código bibliográfico : 2013Natur.494..300A . doi : 10.1038 / 494300a . PMID 23426307 . Consultado el 26 de mayo de 2013 . 
  11. ^ Kim, H .; Lee, H. (2013). "Efectos de altos volúmenes de cenizas volantes, escoria de alto horno y cenizas de fondo sobre las características de flujo, densidad y resistencia a la compresión del mortero de alta resistencia". J. Mater. Civ. Eng . 25 (5): 662–665. doi : 10.1061 / (asce) mt.1943-5533.0000624 .
  12. ^ Fuente, Henry (30 de marzo de 2009). "El hormigón se remezcla teniendo en cuenta el medio ambiente" . The New York Times . Consultado el 26 de mayo de 2013 .
  13. ↑ a b Watts, Jonathan (25 de febrero de 2019). "Hormigón: el material más destructivo de la Tierra" . The Guardian . ISSN 0261-3077 . Consultado el 25 de febrero de 2019 . 
  14. ^ Miller, Sabbie A .; Horvath, Arpad; Monteiro, Paulo JM (enero de 2018). "Impactos del auge de la producción de hormigón en los recursos hídricos en todo el mundo" . Sostenibilidad de la naturaleza . 1 (1): 69–76. doi : 10.1038 / s41893-017-0009-5 . ISSN 2398-9629 . S2CID 134065012 .  
  15. ^ Ahmad, Shamsad (mayo de 2003). "Corrosión de armaduras en estructuras de hormigón, su monitorización y predicción de la vida útil - una revisión". Composites de cemento y hormigón . 25 (4–5): 459–471. doi : 10.1016 / S0958-9465 (02) 00086-0 .
  16. ^ Evaluación no destructiva de estructuras de hormigón armado. Volumen 1, Procesos de deterioro y métodos de prueba estándar . Prensa CRC. 2010. págs. 28–56. ISBN 9781845699536.
  17. ^ a b Aggarwal, Paratibha; Aggarwal, Yogesh (2020). "7 - Carbonatación y corrosión de SCC". Hormigón Autocompactante: Materiales, Propiedades y Aplicaciones . Woodhead Publishing. págs. 147-193. doi : 10.1016 / B978-0-12-817369-5.00007-6 . ISBN 978-0-12-817369-5.
  18. ^ Joven, JF; Berger, RL; Breese, J. (1974). "Curado acelerado de morteros de silicato de calcio compactados por exposición al CO2". Revista de la Sociedad Americana de Cerámica . 57 (9): 394–397. doi : 10.1111 / j.1151-2916.1974.tb11420.x . ISSN 1551-2916 . 
  19. ^ Monkman, Sean; MacDonald, Mark (noviembre de 2017). "Sobre la utilización de dióxido de carbono como medio para mejorar la sostenibilidad del hormigón premezclado". Revista de producción más limpia . 167 : 365–375. doi : 10.1016 / j.jclepro.2017.08.194 .
  20. ^ Higuchi, Takayuki (30 de septiembre de 2014). "Desarrollo de un nuevo hormigón ecológico con emisiones de CO2 bajo cero". Materiales de construcción y edificación . 67 : 338–343. doi : 10.1016 / j.conbuildmat.2014.01.029 .
  21. ^ Alter, Lloyd (15 de agosto de 2019). LafargeHolcim comercializa cemento succionador de CO2 para prefabricados, reduce las emisiones en un 70 por ciento ” . TreeHugger . Consultado el 17 de agosto de 2019 .
  22. ↑ Vakifahmetoglu, Cekdar; Ira, Jean Francois; Atakan, Vahit; Quinn, Sean; Gupta, Surojit; Li, Qinghua; Tang, Ling; Riman, Richard E. (2016). "Densificación hidrotermal reactiva en fase líquida (rHLPD) de cerámica: un estudio del sistema compuesto BaTiO3 [TiO2]". Revista de la Sociedad Americana de Cerámica . 99 (12): 3893–3901. doi : 10.1111 / jace.14468 . ISSN 1551-2916 . 
  23. ^ Meyer, Vincent; de Cristofaro, Nick; Bryant, Jason; Sahu, Sada (enero de 2018). "Solidia Cement un ejemplo de captura y utilización de carbono". Materiales de ingeniería clave . 761 : 197-203. doi : 10.4028 / www.scientific.net / KEM.761.197 . S2CID 139847915 . 
  24. ^ Zhang, Duo; Liu, Tianlu; Shao, Yixin (abril de 2020). "Comportamiento de carbonatación a la intemperie del hormigón sujeto a curado por carbonatación en edades tempranas". Revista de Materiales en Ingeniería Civil . 32 (4): 04020038. doi : 10.1061 / (ASCE) MT.1943-5533.0003087 .
  25. ^ La iglesia de Roma devoradora de smog
  26. ^ Zhang, Duo; Shao, Yixin (1 de octubre de 2018). "Escalado superficial de hormigón curado con CO2 expuesto a ciclos de congelación-descongelación" . Revista de utilización de CO2 . 27 : 137-144. doi : 10.1016 / j.jcou.2018.07.012 . ISSN 2212-9820 . 
  27. ^ "Informes sobre la absorción de CO2 de la carbonatación del hormigón - balance de CO2" . www.dti.dk . Consultado el 15 de noviembre de 2019 .
  28. ^ "Redirigiendo ..." cta-redirect.hubspot.com . Consultado el 15 de noviembre de 2019 .
  29. ^ Chen, Haihan; Nanayakkara, Charith E .; Grassian, Vicki H. (14 de noviembre de 2012). "Fotocatálisis de dióxido de titanio en química atmosférica". Revisiones químicas . 112 (11): 5919–5948. doi : 10.1021 / cr3002092 . ISSN 0009-2665 . 
  30. ^ Ballari, MM; Yu, QL; Brouwers, HJH (17 de marzo de 2011). "Estudio experimental de la degradación de NO y NO2 por hormigones fotocatalíticamente activos". Contribuciones seleccionadas del VI Encuentro Europeo de Química Solar y Fotocatálisis: Aplicaciones Ambientales (SPEA 6), 13 al 16 de junio de 2010 . 161 (1): 175–180. doi : 10.1016 / j.cattod.2010.09.028 . ISSN 0920-5861 . 
  31. ↑ Hosseini, T .; Flores-Vivian, I .; Sobolev, K .; Kouklin, N. (25 de septiembre de 2013). "Célula solar fotovoltaica sintetizada con colorante incrustado en hormigón" . Informes científicos . 3 (1): 2727. doi : 10.1038 / srep02727 . ISSN 2045-2322 . 
  32. ^ "Discreto" . Heike Klussmann .
  33. ↑ Rathi, Akshat (18 de agosto de 2018). "Apilar bloques de hormigón es una forma sorprendentemente eficaz de almacenar energía" . Cuarzo .
  34. ^ Chen, PW; Chung, DDL; (1996). Hormigón reforzado con fibra de carbono como hormigón intrínsecamente inteligente para la evaluación de daños durante cargas estáticas y dinámicas. http://wings.buffalo.edu/academic/department/eng/mae/cmrl/Carbon%20fiber%20reinforced%20concrete%20as%20an%20intrinsically%20smart%20concrete%20for%20damage%20assessment%20during%20static%20and% 20dynamic% 20loading.pdf
  35. ^ PRODUCCIÓN DE HORMIGÓN LUNAR UTILIZANDO AZUFRE FUNDIDO Informe de investigación final para la beca JoVe NASA Grant NAG8 - 278 por el Dr. Husam A. Omar
  36. ^ Federación de medio ambiente acuático , Alexandria, VA; y Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles , Reston, VA. "Gestión de la calidad de la escorrentía urbana". WEF Manual de Prácticas No. 23; Manual e informe de la ASCE sobre prácticas de ingeniería núm. 87. 1998. ISBN 978-1-57278-039-2 . Capítulo 1. 
  37. ↑ G. Allen Burton, Jr .; Robert Pitt (2001). Manual de efectos de las aguas pluviales: una caja de herramientas para administradores de cuencas, científicos e ingenieros . Nueva York: CRC / Lewis Publishers. ISBN 978-0-87371-924-7. Capitulo 2.
  38. ^ Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA). Washington DC. "Protección de la calidad del agua de la escorrentía urbana". Documento No. EPA 841-F-03-003. Febrero de 2003.
  39. ^ Estados Unidos. Consejo nacional de investigación. Washington DC. "Gestión de aguas pluviales urbanas en los Estados Unidos". 15 de octubre de 2008. págs. 18–20.
  40. ^ a b "Pavimento de hormigón permeable" . EPA de EE . UU . 6 de agosto de 2014.
  41. ^ "Atlanta es el hogar del proyecto de adoquines permeables más grande de Estados Unidos" . news.wabe.org . 2 de noviembre de 2015 . Consultado el 3 de noviembre de 2015 .
  42. ^ Naciones Unidas (2019). Perspectivas de urbanización mundial: la revisión de 2018 . ISBN 978-92-1-148319-2.
  43. ^ Akbari, Hashem; Cartalis, Constantinos; Kolokotsa, Denia; Muscio, Alberto; Pisello, Anna Laura; Rossi, Federico; Santamouris, Matheos; Synnef, Afroditi; WONG, Nyuk Hien; Zinzi, Michele (18 de diciembre de 2015). "Técnicas de mitigación del cambio climático local y las islas de calor urbano: el estado del arte" . Revista de Ingeniería y Gestión Civil . 22 (1): 1–16. doi : 10.3846 / 13923730.2015.1111934 .
  44. ↑ Yaghoobian, N .; Kleissl, J. (2012). "Efecto de los pavimentos reflectantes en el uso de energía de los edificios" . Clima Urbano . 2 : 25–42. doi : 10.1016 / j.uclim.2012.09.002 .
  45. ^ Pomerantz, Melvin (1 de junio de 2018). "¿Son las superficies más frías una mitigación del efecto de costos de las islas de calor urbanas?" . Clima Urbano . 24 : 393–397. doi : 10.1016 / j.uclim.2017.04.009 . ISSN 2212-0955 . OSTI 1377539 .  
  46. ^ Gilbert, Haley E .; Rosado, Pablo J .; Ban-Weiss, George; Harvey, John T .; Li, Hui; Mandel, Benjamin H .; Millstein, Dev; Mohegh, Arash; Saboori, Arash; Levinson, Ronnen M. (15 de diciembre de 2017). "Consecuencias energéticas y medioambientales de una campaña de pavimento frío" . Energía y Edificación . 157 : 53–77. doi : 10.1016 / j.enbuild.2017.03.051 . ISSN 0378-7788 . OSTI 1571936 .  
  47. ^ Sabnis, Gajanan M. (2015). Edificación ecológica con hormigón: diseño y construcción sostenibles, segunda edición . Prensa CRC. pag. 12. ISBN 978-1-4987-0411-3.
  48. ^ Steffen, Alex (abril de 2011). Worldchanging: una guía del usuario para el siglo XXI (Ed. Revisada y actualizada). ISBN 978-0810997462.
  49. ^ Bloch, Sam. "¿Los pavimentos fríos de Los Ángeles harán demasiado calientes a los peatones?" . CityLab .
  50. ^ Falasca, Serena; Ciancio, Virgilio; Salata, Ferdinando; Golasi, Iacopo; Rosso, Federica; Curci, Gabriele (octubre de 2019). "Materiales de alto albedo para contrarrestar las olas de calor en las ciudades: una evaluación de la meteorología, las necesidades energéticas de los edificios y el confort térmico de los peatones". Edificación y Medio Ambiente . 163 : 106242. doi : 10.1016 / j.buildenv.2019.106242 .
  51. ^ Hulley, ME (1 de enero de 2012). "5 - El efecto isla de calor urbano: causas y posibles soluciones" . Sostenibilidad Metropolitana . Woodhead Publishing: 79–98. doi : 10.1533 / 9780857096463.1.79 .
  52. ^ Yamamoto, Ryoji; Nobuhiko, Nagai; Koizumi, Naoko; Ninomiya, Ruriko (1999). "Concentración de polvo alrededor de los sitios de demolición después del gran terremoto de Hanshin-Awaji" . Salud Ambiental y Medicina Preventiva . 3 (4): 207–214. doi : 10.1007 / BF02932260 . PMC 2723556 . PMID 21432527 .  
  53. ^ Ademola, JA; Oguneletu, PO (2005). "Contenido de radionúclidos de bloques de hormigón y tasas de dosis de radiación en algunas viviendas en Ibadan, Nigeria". Revista de radiactividad ambiental . 81 (1): 107-113. doi : 10.1016 / j.jenvrad.2004.12.002 . PMID 15748664 . 
  54. ^ Fujita, Akiko (16 de enero de 2012). "El hormigón radiactivo es el último susto para los supervivientes de Fukushima" .
  55. ^ PK Mehta: Tecnología del hormigón para el desarrollo sostenible: descripción general de los elementos esenciales, OE Gjorv, K. Sakai (Eds.), Tecnología del hormigón para un desarrollo sostenible en el siglo XXI, E&FN Spon, Londres (2000), págs. 83–94