Investigadores de la Universidad de Granada obtienen ladrillos más duraderos usando fibra de carbono reciclada

En el ámbito de la edificación, existe la necesidad de avanzar hacia un modelo económico más sostenible y en los últimos años se están explorando alternativas orientadas a reducir el consumo de recursos naturales y minimizar la acumulación de residuos.

Prueba de ello es la investigación llevada a cabo por un equipo del departamento de Mineralogía y Petrología de la Universidad de Granada que ha conseguido desarrollar un tipo de ladrillo poroso más duradero frente a la cristalización de la sal, mediante la utilización de residuos de fibra de carbono provenientes de palas de aerogeneradores desechadas, usados como aditivos en su fabricación.

El objetivo de este estudio, publicado recientemente en la revista científica Ceramics International, es el desarrollo de un ladrillo respetuoso con el medio ambiente, que utilice menos materias primas y cumpla con los estándares requeridos para su uso en la construcción. Este descubrimiento no solo permite disminuir la dependencia de recursos no renovables como la arcilla, sino que plantea además beneficios económicos y medioambientales muy significativos.

Un proceso menos contaminante y con muchos beneficios

Los ladrillos elaborados en el marco de este estudio se han fabricado de manera manual, siguiendo la metodología tradicional. En un esfuerzo por maximizar el aprovechamiento de residuos sin comprometer la consistencia de la mezcla arcillosa, se ha incorporado el 5% y 10% en peso de polvo de fibra de carbono, ya que una adición mayor dificultaría el correcto amasado teniendo en cuenta la ligereza del residuo en relación con su volumen. Una vez secos, los ladrillos se cocieron a 800, 950 y 1100ºC.

Detalle de las fibras de carbono, vista general de la textura y la porosidad de los ladrillos con fibra de carbono y «huellas» dejadas por las fibras de carbono en la matriz de los ladrillos.

Se realizaron diferentes técnicas analíticas para determinar la influencia de la fibra de carbono en la calidad de los ladrillos, desde la determinación de la importancia de los tamaños de partícula de las fibras y del material arcilloso, hasta el análisis microtextural mediante microscopía electrónica de alta resolución, mostrando resultados muy relevantes.

Mejora de la conductividad térmica y mayor durabilidad

Entre ellos, la investigación ha revelado, por ejemplo, que la fibra de carbono proveniente de las palas de los aerogeneradores contiene además resinas y compuestos termoplásticos. Durante el proceso de cocción de los ladrillos, estos elementos y parte de las fibras se consumen, generando microporos y mejorando significativamente la conductividad térmica de las piezas cerámicas. El uso de fibra de carbono como aditivo en la producción de ladrillos es, además, una alternativa menos perjudicial en cuanto a contaminación atmosférica comparada con otros métodos de «reducción de residuos» empleados en la industria eólica, como la incineración, la pirólisis o el reciclaje químico.

En términos de durabilidad, la investigación ha permitido observar que los ladrillos cocidos a 950 y 1100°C con fibra de carbono experimentan la menor pérdida de material en comparación con los ladrillos elaborados solamente de arcillas, demostrando así una mayor resistencia al ataque de la sal y una mayor durabilidad. Este hallazgo revela además la capacidad de la fibra de carbono para mejorar la resistencia estructural de los ladrillos en condiciones ambientales agresivas, consolidando su posición como una opción duradera en la construcción sostenible.

El proceso de añadir fibra de carbono a la mezcla de arcilla determina también cambios parciales en la mineralogía de los ladrillos. En particular, se observa una disminución significativa en la concentración de hematites a medida que la temperatura de cocción aumenta en las muestras que contienen fibra de carbono. Este fenómeno se atribuye al favorecimiento del desarrollo de un entorno reductor en el horno.

En cuanto al análisis de la textura porosa, se observa que las fibras de carbono tienden a orientarse en la estructura del ladrillo. Este fenómeno puede estar influido tanto por el proceso de amasado y moldeado de los ladrillos en bruto, como por la temperatura de cocción, ya que el cambio de orientación varía en función de la temperatura y dentro de una misma muestra desde el exterior al interior.

Tras el proceso de cocción, se inicia la degradación de las fibras de carbono. Con el aumento de la temperatura, éstas tienden a desvanecerse, dejando una huella cilíndrica, distintiva en la matriz arcillosa.

Los cambios de color derivados de la adición de fibra de carbono no comprometen las propiedades estéticas de los ladrillos. Este aspecto resalta la posibilidad de que estos ladrillos, al mismo tiempo que incorporan fibras de carbono para mejorar su sostenibilidad, mantengan su atractivo visual. Esta dualidad hace de los ladrillos con fibra de carbono una valiosa contribución como materiales de construcción alternativos, promoviendo la sostenibilidad sin sacrificar la estética, una consideración clave en la evolución de la construcción moderna.

Optimización de recursos para un proceso sostenible

Los resultados obtenidos por el grupo de investigación del Departamento de Mineralogía y Petrología de la Universidad de Granada muestran que la integración de fibra de carbono en la producción de ladrillos supone una gran oportunidad para abordar dos aspectos cruciales en la industria de la construcción, en el contexto de la llamada «economía circular». En primer lugar, por la posibilidad de reducir significativamente el consumo de una materia prima no renovable como la arcilla, y en segundo término, porque se presenta como una vía efectiva para la reutilización de la fibra de carbono proveniente de las palas de aerogeneradores que, en la actualidad, se acumulan en los «vertederos» de palas eólicas.

Referencia:

Laura Crespo-López et al., ‘Use of recycled carbon fibre as an additive in the manufacture of porous bricks more durable against salt crystallization’ Ceramics International