En el Centro Universitario de la Costa Sur (CUCSur) de la Universidad de Guadalajara (UdG) desarrollan un material de construcción que utiliza restos de biomasa extraída de la ceniza del bagazo de azúcar que lo hacen más sustentable, ecológico y ligero, además de economizar su traslado.
La agroindustria de la caña de azúcar es un importante motor económico para México. Prueba de ello son las más de 800,000 hectáreas cultivadas con caña de azúcar en más de 267 municipios de 15 entidades federativas del país, de acuerdo con el Programa Nacional de la Agroindustria de la Caña de Azúcar 2021-2024.
Sin embargo, uno de los retos de esta agroindustria es reducir el impacto ambiental que ocasiona el bagazo de caña resultante de la producción de azúcar.
Tan solo en el periodo 2020-2021 se obtuvieron en México casi 15 millones de toneladas de bagazo de caña de azúcar por zafra, revela el 8º Informe Estadístico del Sector Agroindustrial de la Caña de Azúcar en México del Comité Nacional para el Desarrollo Sustentable de la Caña de Azúcar.
“En la agroindustria tenemos desde lo que queda en la cosecha o después, todo lo que ya no es aprovechado, como plásticos, acolchados y demás utensilios que se requieren para los cultivos, que son de un solo uso y que en lugar de ir a un vertedero se aprovechan y se meten a la cadena de valor de la caña de azúcar como materia prima. Por ejemplo, en los campos agrícolas después de una cosecha quedan hojas, residuos de caña y demás; eventualmente se hacen quemas para reincorporar las cenizas o para usarlas como abono, pero se ha demostrado que esos ciclos son efectivos hasta cuatro veces porque después ocurre el efecto contrario, se erosionan y disminuyen ciertos elementos del suelo, además de que la planta deja de aprovechar ciertos nutrientes”, explica en entrevista César Sedano de la Rosa, académico del Departamento de Ingenierías del CUCSur.
“Este tipo de materiales son concretos modificados, así se les llama. Entran en la categoría de concretos verdes en los que se reemplaza alguno de los componentes del concreto por un material de desecho. Nosotros estamos usando materiales de desecho de la agroindustria y desechos domésticos”.
César Sedano de la Rosa, académico del Departamento de Ingenierías del CUCSur.
Precisamente para aprovechar los restos de la biomasa extraída de la ceniza del bagazo de azúcar, académicos del CUCSur desarrollan un material de construcción sustentable, ecológico y ligero.
El también coordinador del Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales del CUCSur comenta que la investigación que realizan les permite experimentar para realizar los llamados geopolímeros o concretos geopoliméricos y los concretos verdes, que buscan sustituir ciertos componentes del cemento tradicional para hacerlo menos pesado y menos contaminante. “Este tipo de materiales son concretos modificados, así se les llama. Entran en la categoría de concretos verdes en los que se reemplaza alguno de los componentes del concreto por un material de desecho. Nosotros estamos utilizando desecho de la agroindustria y desechos domésticos. En nuestra región la industria azucarera es altamente predominante, por lo que uno de los materiales que usamos es el bagazo de caña de azúcar. Al incinerar el bagazo obtenemos la ceniza que ayuda a crear concretos especiales y más amigables con el medioambiente”.
Los geopolímeros o concretos geopoliméricos los obtienen adicionando los polímeros espumados y polímeros (o plásticos sintéticos) en forma de hojuelas para sustituir el agregado grueso que es la grava y para que el concreto se active alcalinamente. En el caso de los concretos verdes se sustituye una parte del cemento tipo Portland con ceniza que produce la quema de biomasa como el bagazo de la caña de azúcar.
“La gran ventaja de los materiales no convencionales o concretos no convencionales es que su materia prima proviene de una fuente de desecho, lo que abarata los costos de adquisición de materia prima y se disminuyen las grandes cantidades de los vertederos de desechos de todo tipo de industria”, puntualiza el académico.
Los académicos han logrado aligerar el costo de la producción del material para tener resultados similares a los ladrillos de construcción. Al ser materiales más ligeros, al momento de transportarlos se gasta menos combustible, lo que ayuda a dañar menos el medioambiente por las emisiones de dióxido de carbono. Además, los geopolímeros se desarrollan a partir de arcillas o la arena que no necesita ser quemada como el cemento o los ladrillos y, por ende, no produce dióxido de carbono.
Los académicos han logrado aligerar el costo de la producción del material para tener resultados similares a los ladrillos de construcción.
¿Concretos verdes?
La industria cementera, una de las más grandes en México, también realiza investigación y desarrollo, por lo que ve con buenos ojos a los concretos verdes, los cuales llevan cemento Portland, pero en menor proporción, expresa César Sedano de la Rosa.
“Lo importante es conocer el uso final que se le dará al material constructivo, de tal manera que hoy tenemos concretos de ultraalto desempeño con resistencias siete veces mayores a un concreto convencional y que se utilizan en obras como puentes vehiculares o edificios con una cantidad de pisos considerable, desde luego que ahí lo más importante es la seguridad. Aunque hay elementos constructivos, por ejemplo, de mampostería, lo que se conoce como 'muros tapón' que no están bajo demandas estructurales significativas, por lo que ahí es donde los materiales no convencionales pueden entrar en acción. La industria ha focalizado sus esfuerzos donde no hay solicitaciones estructurales importantes y se puede brindar seguridad a los usuarios”, agrega el académico del Departamento de Ingenierías del CUCSur.
Asimismo, detalla que la investigación que realizan les permite analizar hasta qué porcentaje de desechos es el ideal para no comprometer mecánicamente el concreto, y qué tan permeable lo hace para evitar la corrosión en el acero de refuerzo. “Al agregar un material extraño a uno convencional se pueden comprometer en cierto porcentaje las características que brinda de manera normal; sin embargo, en ciertos porcentajes logramos encontrar mejoras al menos en la parte de corrosión”.
Cabe mencionar que el Doctorado en Ciencia e Ingeniería en Materiales surgió en octubre del 2021 como un posgrado de investigación cuyo objetivo es formar investigadores, profesores y profesionales altamente capacitados en el conocimiento de materiales convencionales para la investigación y desarrollo de nuevos materiales.
“Actualmente, en el doctorado trabajamos con cuatro líneas de investigación: ingeniería de polímeros; ingeniería de superficies y tribología; modelado y simulación; materiales complejos y cerámicos. En esta cuarta línea encaminamos esfuerzos en los materiales cerámicos compuestos o modificados que es una gama de concretos verdes y geopoliméricos. Desde un inicio hemos trabajado con concretos aligerados y ya tenemos 10 años como grupo de trabajo y apenas estamos empezando a cosechar algunos frutos. Una de nuestras primeras publicaciones en revistas internacionales fue en 2015 y habla de concretos aligerados donde reemplazamos el agregado grueso por partículas de desechos domésticos, específicamente de polietileno de alta densidad, de residuos de botes de leche y de yogur, con el fin de aligerar este tipo de concretos que comprometen un poco la resistencia, es decir, son un poco de menor resistencia, sin embargo, son más ligeros porque se utiliza material plástico reciclado y son un poco más económicos, y hay un ahorro en el transporte, ya que al ser más ligeros requieren de menos combustible para ser transportados”, precisa Sedano de la Rosa.
Declara que los concretos verdes y concretos geopoliméricos que desarrollan los académicos aún siguen en fase de pruebas. “Para poder aplicarlos, sobre todo en la industria de la construcción en la que se deben complementar ciertas normas técnicas, por ejemplo, las que vienen especificadas en los reglamentos de construcción y se enfocan en diferentes tipos de estructuras, de mampostería de concreto y demás. Hay que hacerles ensayos mecánicos, de tensión, conversión, flexión, de corrosión si es que se van a usar como concretos de refuerzo y, desde luego, el tipo de reacción que se genera en la producción de este nuevo material, lo cual es parte importante de la investigación”.
