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Ladrillos con propiedades aislantes a partir de residuos de la fabricación de biodiésel

Investigadores de Jaén y Sevilla reutilizan los desechos de glicerina resultantes de la obtención de biocombustible para mejorar la tecnología de los materiales cerámicos

F. Descubre/DICYT Investigadores del grupo ‘Materiales Avanzados’ del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS-CSIC) y de la Universidad de Jaén, en colaboración con la Universidad de Patras (Grecia) y expertos del Instituto de Innovación, Ciencia y Empresa han encontrado utilidad a uno de los residuos que se genera durante la producción de biodiésel. Se trata de la glicerina, un subproducto orgánico graso que las empresas productoras acumulan sin encontrarle hasta ahora valorización posible para la gran cantidad total generada.

LAdrillo fabricados con glicerina

En el artículo ‘Ceramics from clays and by-product form biodiesel production: Processing, properties and microstructural characterization’, publicado en la revista Applied Clay Science, los investigadores andaluces han demostrado que la incorporación de glicerina a la arcilla con la que se fabrican los ladrillos aporta propiedades aislantes, especialmente térmicas, debido a la porosidad que es capaz de proporcionar.

La glicerina, a partir de los 100 ºC de temperatura de cocción, libera CO2 que queda atrapado dentro de la arcilla, ocasionando huecos o poros en su interior. En los ladrillos aislantes la conductividad térmica se obtiene precisamente mediante poros distribuidos uniformemente en su estructura interna. A mayor cantidad de pequeños poros y menor interconexión entre éstos, menor es la conductividad térmica y, por tanto, mayor es el aislamiento y el ahorro energético.

Según los investigadores, aunque el uso de energías renovables y, en concreto el uso de biodiésel, puede reducir los gases de efecto invernadero entre un 57% y un 88% por cada kilómetro recorrido en comparación con el diésel fósil, aún quedan residuos del proceso que se pueden reciclar. “Estos nuevos combustibles generan una serie de desechos que no se pueden volver a integrar en el mismo proceso de fabricación. Para estos casos, la cerámica de ladrillos no sólo sirve como depósito para el residuo inerte, sino que puede tener un efecto positivo en el material, como es el caso de la glicerina, que además permite controlar la porosidad y hacerla a medida”, comenta a la Fundación Descubre el investigador del departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales de la Universidad de Jaén Luis Pérez-Villarejo, uno de los autores del estudio.

Mejora de las propiedades

Los investigadores prepararon compuestos cerámicos a base de arcillas a las que les añadieron glicerina en distintas proporciones para después someter la mezcla a métodos de moldeo y procesamiento convencionales, así como de cocción y enfriamiento. Las arcillas fueron extraídas de una cantera situada en Bailén, mientras que la glicerina fue facilitada por la empresa de biodiésel de Linares LIBITEC (Linares Biodiesel Technology) que trabaja con aceites de soja, girasol y palma.

Los resultados constataron que la adición de este residuo mejoraba las propiedades tecnológicas de los productos cerámicos. Concretamente, tal y como señala Pérez-Villarejo, durante la fase de investigación se añadieron a la arcilla porcentajes de glicerina que oscilaron entre el 5% y el 20%. En los compuestos obtenidos se evaluó la conductividad térmica, el tipo de porosidad generada, la resistencia a la compresión, la absorción y succión de agua o la densidad, entre otras propiedades.

Así, los autores del estudio concluyeron que con la incorporación de entre un 10% y un 15% de glicerina a la arcilla se generaba la suficiente plasticidad como para, manteniendo los valores de resistencia que se exige a los materiales destinados a la construcción, lograr aumentar notablemente su capacidad aislante, especialmente a efectos térmicos. “Sólo con una adición del 15% de glicerina, la conductividad térmica del ladrillo cae hasta la mitad”, señala el investigador, quien además apunta también una mejora en el aislamiento acústico.

El investigador destaca de este estudio los beneficios medioambientales que aporta, ya que da salida a gran cantidad de los residuos generados por la creciente industria del biodiésel, al tiempo que aporta nuevos materiales que hacen más viable la construcción sostenible y facilitan el ahorro energético.


Fuente: DICYT
Website: dicyt.com


Diseñan el primer método para calcular la huella de carbono en un plan urbanístico

Una herramienta creada por investigadores españoles calcula la huella de carbono dentro de la planificación urbanística

UCM/DICYT Para reducir las emisiones de efecto invernadero que genera una localidad, investigadores de la Universidad Complutense de Madrid y de la Antonio de Nebrija han desarrollado una herramienta que calcula la huella de carbono dentro de la planificación urbanística. Este método pionero se ha probado en 33 municipios de Madrid y Toledo, y podría aplicarse en núcleos urbanos similares.

Hasta ahora no existía ningún método que calculara la huella de carbono global a la hora de diseñar el plan urbanístico de una localidad. Este concepto ambiental identifica y cuantifica los gases de efecto invernadero emitidos por los productos o actividades humanas de forma individual.

“Nuestro método es novedoso porque, a nivel de diseño urbanístico, resulta muy sencillo implementar medidas preventivas de las emisiones sostenibles en el tiempo”, afirma Sergio Zubelzu, profesor de la facultad de Ciencias Económicas y Empresariales de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

HUella de carbono del urbanismo

En un estudio en colaboración con la Universidad Antonio de Nebrija, Zubelzu ha definido las actividades que generan gases de efecto invernadero propias del planurbanístico, como la potabilización de agua, la gestión de aguas residuales, el tratamiento de residuos, el transporte y el suministro eléctrico y gasístico. El modelo clasifica las diferentes actividades industriales en categorías y divide el uso del suelo en urbano, urbanizable y no urbanizable.

Los datos utilizados proceden de 33 localidades de tamaño medio entre Madrid y Toledo, como Chinchón, Villaconejos o Titulcia. “Se trata de un conjunto de municipios con un sector industrial relevante y muy dependientes en términos económicos tanto de Madrid como, en menor medida, de Toledo”, añade el
profesor.

Las mayores fuentes contaminantes

El trabajo, publicado en Energy Policy, revela que las industrias químicas son las más contaminantes, como consecuencia de su elevado consumo energético, con 1.110,71 kg de dióxido de carbono por metro cuadrado.

Las industrias de muebles y otros productos manufacturados son las que menos
emisiones generan, con 43,5 kgCO2/m2. La media de la huella de carbono de todas las actividades industriales se situó en 469,89 kgCO2/m2.

El gas y la electricidad son las mayores fuentes contaminantes en la industria química y de productos minerales no metálicos (como el cemento), mientras que el transporte es el mayor agente de emisiones en las demás actividades industriales.

El nuevo método se puede emplear en municipios semejantes a los estudiados. “La herramienta se puede aplicar en cualquier zona con características similares a las analizadas, especialmente, si se sitúan en el entorno de un gran centro económico y cuentan con actividades industriales”, asegura Zubelzu.

En opinión de los autores, los municipios pueden influir de forma decisiva en la huella de carbono industrial porque la mayoría de las reducciones se pueden conseguir tomando decisiones en la planificación urbanística.

Referencia bibliográfica
Sergio Zubelzu y Roberto Álvarez. “Urban planning and industry in Spain: a novel methodology for calculating industrial carbón footprints”. Energy Policy 83, 2015. DOI: 10.1016/j.enpol.2015.03.025.

Fuente: DICYT
Website: dicyt.com


El fuego tras un terremoto puede ser más dañino que el propio terremoto

“Cuando la tierra deja de temblar después de un terremoto importante, puede que el destrozo no haya  hecho más que empezar” afirma Brian Meacham, pofessor asociado de de ingeniería contra incendios del Instituto Politécnico de Worcester (WPI) e investigador principal del estudio sobre el fuego tras los terremotos. “históricamente, los fuegos que han seguido a los grandes terremotos han sido tan devastadores como el temblor en sí y a veces más todavía. De hecho los mayores incendios ocurrido en grandes ciudades en tiempos de paz (San Francisco 1906 y Tokio 1923) fueron incendios posteriores a un terremoto. Más recientemente, el fuego también causó daños significativos tas el terremoto de Kobe (Japón) en 1995”.

Pruebas sobre terremotos e incendios en edificios

Mientras que el daño producido por los incendios que se extienden tras un terremoto es bastante bien conocido, se sabe bastante menos sobre cómo afectan los terremotos a la capacidad de los edificios para enfrentarse y resistir a un incendio o sobre cómo evoluciona el fuego en los edificios en los instantes posteriores al seísmo. Meacham explica que “aunque se ha llevado a cabo una considerable investigación con respecto a la resistencia de las construcciones a los movimientos sísmicos, hasta ahora no se había llevado ningún estudio de entidad sobre el comportamiento de los elementos no estructurales del edificio y su comportamiento frente al fuego que puede seguir al temblor”.

Para ayudar en la comprensión de todos estos fenómenos, se llevó a cabo un experimento bastante costoso construyendo un edificio de cinco plantas sobre la plataforma de simulación de terremotos de la Universidad de California-San Diego, la mayor de las existentes en el mundo para este tipo de pruebas. En el edificio se incorporaron todo tipo de instalaciones corrientes, como escaleras,  ascensores, conductos de calefacción y refrigeración, instalaciones eléctricas y otras específicas de hospitales como una unidad de cuidados intensivos o un almacén de insumos médicos. La tercera planta se configuró para hacer mediciones exactas sobre los efectos del fuego, instalando todo tipo de materiales antiincendios, sistemas de detección de humos, puertas pirorresistentes, etc.

En una primera fase se sometió al edificio a sacudidas similares a las mayores que se han medido hasta la fecha en la costa oeste estadounidense y se verificó después de cada terremoto simulado el daño estructural del edificio.

En una segunda fase se hicieron experimentos con fuego para comprobar si el terremoto había afectado a las capacidades ignífugas y/o pirorresistentes de los materiales y de las instalaciones y observaron lo siguiente:

  • los daños estructurales son significativos en los edificios modernos pero son capaces de resistir terremotos considerables
  • el daño en el interior y el exterior del edificio crea agujeros en muros y paredes que pueden favorecer la propagación del fuego de un modo no previsto en las normativas antiincendios, que se hace pensando en fuegos no precedidos de terremotos
  • un número considerable de puertas quedan bloqueadas por el terremoto y cortan las vías de salida previstas en los planes de evacuación por fuego
  • la mayor parte de los materiales de protección contra el fuego (detectores de humos, materiales pirorresistentes, etc.)cumplieron su función razonablemente

Junto a la experiencia obtenida de los casos de terremotos reales, los datos de este experimento y otros muchos que se están llevando a cabo en el laboratorio, se elaborarán una serie de propuestas para incorporarlas en las normas de construcción de zonas sísmicas para evitar que nunca más el fuego pueda causar más víctimas y daños materiales que el terremoto en sí.

Patentan un hormigón más eficiente

Un equipo de la Escuela Universitaria de Arquitectura Técnica de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) propone un nuevo procedimiento para fabricar hormigón con el que se consigue un material más ligero, más aislante acústicamente y con mayor resistencia térmica que el utilizado en la actualidad.

El método, ideado y patentado por dos investigadores, consiste en añadir poliestireno expandido tratado al mortero de picón. El resultado es un hormigón mejorado que se ajusta a las exigencias básicas del Código Técnico de la Edificación (CTE) respecto a las cualidades térmicas y acústicas.

Patentan un hormigon mas eficienteCon la aprobación de este código en el año 2007 se establecen, entre otros, los requisitos básicos contra el ruido y la demanda energética necesaria para alcanzar el bienestar térmico y acústico, lo que hace necesario estudiar soluciones constructivas que cumplan con la nueva normativa. Una de estas líneas es el estudio para mejorar la resistencia acústica y térmica de los bloques de hormigón vibrado aligerados con picón.

El picón de Canarias

El picón es un árido de origen volcánico que se utiliza en las islas Canarias para elaborar elementos prefabricados para la construcción (bloques bovedillas y placas) pero estos elementos, por sí solos, no cumplen los requisitos básicos contra el ruido y la demanda energética exigidos en el CTE.

Para resolver estos problemas, y cumplir la normativa vigente, se realizan estudios relativos al ruido aéreo y a la resistencia térmica en las tabiquerías interiores y fachadas de los edificios construidos con este material, que dan lugar a soluciones constructivas que casi siempre coinciden en añadir ‘trasdosados’ de bloques (placas delgadas fijadas a muros rígidos y gruesos para mejorar las prestaciones de aislamiento térmico y acústico) o paneles de yeso. Pero esto supone un incremento en el coste respecto a la mano de obra y los materiales, así como una disminución en la superficie construida debido al aumento del espesor de las paredes perimetrales.

Mejores bloques, bovedillas y placas con el nuevo material

Otra solución al problema es mejorar el hormigón y aplicarlo a los bloques bovedillas y placas, que es lo que se ha hecho en este trabajo. Para ello, se han utilizado y mezclado dos materiales completamente diferentes: el picón, que se formó de manera natural debido a las erupciones volcánicas al enfriarse la lava hace más de veinte millones de años, y el poliestireno expandido, un material sintético que se empezó a comercializar a nivel industrial el año 1950.

La mezcla de estos dos elementos da como resultado un mortero de picón mejorado que presenta notorias ventajas frente a los morteros de picón tradicional. Así, los bloques, bovedillas y placas elaborados con este nuevo material presentan unas características notablemente mejoradas. Estas incluyen la  disminución de peso , resultando ser un 32.82 % más ligeros y  un aumento del 103.64 % en la resistencia térmica

También se ofrece una mayor resistencia acústica. Una placa de 5 cm de espesor y revestida de yeso en ambas caras resultó tener el mismo aislamiento acústico que una pared construida con bloques de hormigón vibrado de 15 cm de espesor y revestida de yeso en ambas caras.

De este modo, al añadirle al mortero de picón tradicional poliestireno expandido tratado, los bloques de hormigón vibrado construidos con este material cumplirían con el CTE sin tener que colocar trasdosados de bloques o paneles de yeso. Este procedimiento ha dado lugar a la patente que se encuentra en proceso de comercialización.