05/05/2016 - Nueva y eficiente solución a los residuos producidos por la minería del carbón

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La industria del carbón no es ajena a la generación de grandes volúmenes de residuos industriales. Éstos atienden a la denominación estériles de carbón. De acuerdo con la ficha técnica elaborada por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX, 2007), se denominan estériles de carbón a los residuos procedentes de la separación del carbón y el estéril, originados en la explotación de pozos y minas (10% del total) y en los procesos de lavado del carbón (90%).

La composición química media de los estériles de carbón españoles son: SiO₂ (43-49%), Al₂O₃ (22-24%), Fe₂O₃ (5-7%), K₂O (2,9-3,2%), MgO (1,2-1,5%), TiO₂ (1,1-1,2%), CaO (1,1-2,0%) y S_total (0,6-1,4%). Su composición mineralógica predominante es el cuarzo y las arcillas de naturaleza caolinítica.

Las investigaciones realizadas sobre el tratamiento de los residuos del carbón son muy escasas y están focalizadas en las siguientes líneas: (1) relleno de galerías ya explotadas, (2) aplicaciones en construcción de terraplenes de carreteras y autovías, y (3) fabricación de ladrillos o pavimentos cerámicos.

A pesar de ello, ninguna de estas líneas de actuación o “soluciones” alcanza una aprobación global, ya que cada campo de aplicación posee una normativa reguladora independiente en temáticas de contaminación y/o reducción de estériles sobre el stock total acumulado n.

Por eso, la mayor parte de los residuos de carbón se han ido almacenando, desde hace décadas, en escombreras, que ha generado una problemática especialmente compleja desde el punto de vista técnico, económico y medioambiental (contaminación de suelos y aguas por Hidrocarburos policíclicos aromáticos --PAHs, siglas en inglés-- y elementos pesados como el cadmio, el selenio o el níquel).

Transformar e incorporar los «estériles del carbón» en nuevas matrices de cemento

Raquel Vigil De La Villa Mencía y Rosario García Giménez, del “Departamento de Geología y Geoquímica” de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM); Moisés Frías, del IETcc “Eduardo Torroja” --Centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-- e Íñigo Vegas, de la Fundación TECNALIA RESEARCH & INNOVATION; han desarrollado una nueva técnica que permite deshacerse de los estériles del carbón de una manera mucho más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.

Para ello, han puesto en práctica la transformación de estos estériles contaminantes en productos puzolánicos no-peligrosos. Es decir, los han transformado en materiales que contienen, sobre todo, silicio y/o aluminio, proporcionándoles una gran afinidad debido a la cal del cemento.

Esta transformación parece garantizar, de manera simultánea, (1) la activación puzolánica de los estériles de carbón, (2) el aprovechamiento de los recursos energéticos embebidos, (3) la captación/inertización de partículas nocivas y (4) el secuestro de parte del CO₂ que se puede liberar en la combustión de estos residuos.

Con muestras procedentes de La Robla, Santa Lucía (León, España) y proporcionadas por la Sociedad Anónima Hullera Vasco-Leonesa, las investigadoras han constatado que los estériles de carbón generados en los procesos de extracción y lavado del carbón están constituidos por compuestos minerales tales como caolinita, ilita y cuarzo, cuya composición varía en función de las condiciones geológicas y los métodos de extracción y purificación.

Por consiguiente, a partir de la caolinita, y mediante activación térmica controlada, se puede obtener metacaolín, un producto con propiedades altamente puzolánicas.

Por otro lado, la utilización de los productos silico-aluminosos resultantes de la activación térmica controlada de estériles de carbón en la fabricación de cementos y derivados, contribuye a la generación de resistencias y a la mejora de la durabilidad en determinados ambientes de exposición.

Asimismo, la activación térmica de estériles de carbón para su uso en cementos no genera mayor impacto ambiental que la producción de clínker de cemento Portland (desde una perspectiva de análisis del ciclo de vida) y, además, elimina residuos del entorno.

Por lo tanto, y según concluyen las investigadoras, “una solución para el empleo de los estériles de los residuos del carbón es su utilización como adición puzolánica al cemento”.

Referencia bibliográfica:

García Giménez, R.; Vigil De La Villa, R. & Frías, M. (2016). From coal-mining waste to construction material: a study of its mineral phases. Environmental Earth Science. Doi: 10.1007/s12665-016-5494-8

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Universidad Autónoma de Madrid

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