Demuestran que añadir ceniza volcánica a la arcilla al fabricar ladrillos los hace más resistentes y duraderos

Un científico de la Universidad de Granada (UGR) ha demostrado que añadir ceniza volcánica a la tierra arcillosa durante el proceso de fabricación de ladrillos hace que estos sean menos porosos y más resistentes. El trabajo de Giuseppe Cultrone, investigador del departamento de Mineralogía y Petrología de la UGR, ha sido publicado en la revista Ceramics International, y supone una de las pocas investigaciones realizadas hasta la fecha sobre la eficacia de la ceniza volcánica en la fabricación de productos cerámicos.

La deposición y acumulación de grandes cantidades de ceniza volcánica, como la que actualmente está teniendo en lugar en la isla de La Palma, puede ocasionar daños importantes a infraestructuras y edificaciones como pueden ser la reducción de la tracción de vehículos en carreteras y aviones en pistas de aeropuertos, o el colapso de viviendas por el peso de las partículas en los tejados. También es la posible causa de contaminación de acuíferos y daños en cultivos.

Imagen del volcán Etna (Sicilia) arrojando una nube de cenizas, como las empleadas en este trabajo (Salvo Gambuzza).

Por esta razón, se deben adoptar operaciones de eliminación, sin duda caras, para garantizar el mantenimiento de las áreas urbanas. Asimismo, la exposición de los seres humanos a la ceniza volcánica es potencialmente peligrosa porque puede dar lugar a problemas respiratorios e/o irritaciones en ojos y piel. Y si esta ceniza no se elimina pueden surgir complicaciones en nuestra salud por la re-movilización de las partículas por parte del viento y la circulación vehicular.

Además de los problemas mencionados, otro punto a tener en cuenta es cómo deshacerse de este tipo de residuo. “Actualmente, la ceniza volcánica se desecha en vertederos y no existe una legislación clara con respecto a su reciclaje. La Unión Europea clasifica las cenizas volcánicas dentro del grupo genérico de “residuos municipales” y más específicamente como “residuos de limpieza viaria”. Varios estudios han tratado la reutilización de cenizas volcánicas como aditivo en la elaboración de diversos materiales de construcción, sobre todo morteros y hormigones. Sin embargo, rara vez se ha ensayado su eficacia en la fabricación de productos cerámicos”, explica Giuseppe Cultrone, autor del estudio.

Ceniza del Etna

En esta investigación, el científico de la UGR ha estudiado la adición de ceniza volcánica procedente del volcán Etna (Sicilia, Italia) a una tierra arcillosa de la provincia de Granada con el fin de evaluar la calidad de nuevos ladrillos desde los puntos de vista físico y mecánico.

Combinación de la tierra acillosa, la ceniza volcánica y los nueve tipos de ladrillos preparados por el investigador de la UGR.

Para ello, se elaboraron ladrillos añadiendo un 10 y 20% en peso de ceniza volcánica a la tierra arcillosa y se cocieron entre 800 y 1100 ºC. La cocción dio lugar a cambios en la mineralogía de las piezas y a la vitrificación de la matriz arcillosa en la que las partículas de ceniza fundieron parcialmente. La adición de ceniza volcánica redujo la cantidad de agua de amasado requerida en el proceso de producción hasta en un 14%.

Desde un punto de vista físico, la adición de ceniza volcánica redujo la porosidad de los ladrillos, tendencia que se intensificó a medida que aumentaba el contenido en ceniza. Los ladrillos se volvieron más compactos y su resistencia a la compresión aumentó a medida que aumentaba la temperatura de cocción. La adición de ceniza volcánica redujo tanto la compacidad como la resistencia mecánica de las piezas cocidas. Sin embargo, los valores medidos se mantuvieron por encima de los recomendados para estos materiales en obras de construcción.

Los ladrillos elaborados con ceniza volcánica resultaron ser más duraderos con respecto a los mismos ladrillos sin este aditivo frente al deterioro producido por la cristalización de sales y eran más resistentes cuanto más alto era el contenido en ceniza. La temperatura de cocción también incrementó la durabilidad de los ladrillos, especialmente a 1100 ºC, gracias a la elevada vitrificación de las piezas.

Ceniza del volcán Etna.

Este estudio ha demostrado cómo la ceniza volcánica tiene un gran potencial de reutilización para el sector de la industria cerámica. “Por una parte, su adición reduciría el consumo de recursos no renovables como son las materias primas arcillosas y, por otra, su eliminación de los vertederos beneficiaría al medioambiente. Por tanto, la ceniza volcánica no debería considerarse más como un residuo a desechar, sino más bien un recurso en la producción de nuevos materiales de construcción eficientes y duraderos contribuyendo al desarrollo de una economía circular”, señala Cultrone.

Referencia bibliográfica:

Cultrone G. (2022). The use of Mount Etna volcanic ash in the production of bricks with good physical-mechanical performance: converting a problematic waste product into a resource for the construction industry. Ceramics International, D.O.I.: 10.1016/j.ceramint.2021.11.119