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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA
DEPARTAMENTO DE INGENÍERIA DE OBRAS CIVILES
DESARROLLO DE UN PROCESO DE CARBONATACIÓN EN FASE ACUOSA PARA LA
TRANSFORMACIÓN DE SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES EN MATERIAS PRIMAS DE HORMIGÓN
El hormigón es el material más utilizado globalmente en la construcción debido a sus propiedades físico-mecánicas. No obstante, su producción implica una alta extracción de recursos naturales y una significativa generación de dióxido de carbono (CO₂). En 2021, la extracción de áridos alcanzó las 240 mil millones de toneladas, mientras que la producción de cemento, esencial para el hormigón, emite en promedio 616 kgCO₂/ton y representa cerca del 7% de las emisiones antropogénicas globales. En 2020 se produjo 14 mil millones de m³ de hormigón y 4,2 mil millones de toneladas de cemento a nivel mundial; en Chile, estas cifras fueron de 7 millones de m³ y 4 millones de toneladas en 2022 (CChC).
Ante esta problemática, la Asociación Mundial de Productores de Cemento y Hormigón (GCCA) propone una hoja de ruta climática hacia la neutralidad en carbono al 2050, centrada en siete acciones clave, como se muestra en la Figura 1 . Entre ellas, la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) representa la mayor contribución potencial (36%), dada su capacidad para mitigar directamente las emisiones de CO₂ (Olajire, 2013; Reddy et al., 2019).
Las tecnologías CCUS permiten capturar CO₂ desde fuentes industriales, transportarlo e inyectarlo en reservorios subterráneos. Sin embargo, su implementación implica altos costos y una disponibilidad geológica limitada. En Chile, estas tecnologías aún no se han adoptado, principalmente por razones económicas, como indicó Pablo Vásquez Tejos, Gerente Técnico de Melón.
Por último, aunque la carbonatación gaseosa ha demostrado potencial en el secuestro de CO₂, su aplicación en la industria del hormigón es compleja debido a la necesidad de cámaras selladas y tiempos de exposición prolongados, lo que dificulta su escalabilidad industrial.
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Figura 1. Contribuciones para alcanzar las cero emisiones hoja de ruta GCCA
En la búsqueda de una construcción más sostenible, ha crecido el interés por reutilizar residuos de construcción y demolición (RCD) y subproductos industriales en hormigones, promoviendo la economía circular. Aunque estos materiales suelen tener propiedades inferiores a las materias primas vírgenes, las normativas internacionales —como en Alemania— permiten su uso hasta en un 45%, mientras que en Chile la norma NCh163 está en proceso de modificación. Algunos subproductos, como los áridos reciclados de hormigón (ARH), presentan capacidad de capturar CO₂ (8–20 kgCO₂/t), mejorando sus propiedades físicas (Kaliyavaradhan y Ling, 2017; Liu y Meng, 2021). Otros residuos como escorias de horno de arco eléctrico (hasta 210 kgCO₂/t) y cenizas volantes (40–55 kgCO₂/t) también muestran este potencial (Kim y Azimi, 2021; Ngo et al., 2023). En Chile, el volumen disponible de RCD supera los 1,1 millones de m³ anuales (Ossio, 2021), lo que, junto con iniciativas privadas, refuerza la viabilidad de su valorización.
Objetivo general
Desarrollar un proceso de carbonatación en fase acuosa de subproductos industriales nacionales para ser utilizados como reemplazo de cemento y agregados en hormigones.
Objetivos específicos
1. Determinar las condiciones operativas y eficiencia de la carbonatación en fase acuosa en los diferentes subproductos industriales.
2. Analizar el reemplazo de cenizas y escorias sometidas al proceso de carbonatación en fase acuosa como reemplazo de cemento en hormigones.
3. Evaluar el reemplazo de agregados reciclados y artificiales sometidos al proceso de carbonatación en fase acuosa como reemplazo de agregados naturales en hormigones.
4. Evaluar el impacto ambiental y costo-beneficio de las soluciones propuestas.
Dra. Viviana Letelier