Transforman residuos de yeso en materiales de construcción sostenibles

Unos científicos han ideado y probado una técnica capaz de transformar el yeso, abundante y barato, en vaterita, escaso y muy valorado en distintas industrias. Además, el equipo demuestra que la vaterita obtenida mediante este proceso puede emplearse como material de construcción sostenible, ya que su formación consume dióxido de carbono (CO2), el principal gas de efecto invernadero.

El logro es obra de un equipo internacional integrado, entre otros, por Carlos Pimentel, de la Universidad de Grenoble Alpes en Francia, y Alexander Van Driessche, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT) adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España. En la investigación también ha colaborado la empresa química alemana BASF.

El yeso es un residuo muy abundante en multitud de procesos industriales, como la producción de fertilizantes, las actividades de demolición y construcción o la producción de dióxido de titanio (usado ampliamente en pinturas, plásticos, papel y cosméticos). Pese a su abundancia, la reutilización y reciclaje del yeso es mínima. Por ejemplo, en la Unión Europea está en torno a un 15%.

Sin embargo, la vaterita, obtenida en este nuevo proceso de transformación de los residuos de yeso, es un mineral que apenas se encuentra en la naturaleza, pero que por su gran reactividad y otras cualidades tiene interesantes aplicaciones en la industria farmacéutica, la fabricación de papel y el desarrollo de nuevos materiales de construcción.

Sustituto del cemento tradicional

En este estudio, los investigadores han logrado convertir yeso en vaterita utilizando tan solo agua y dióxido de carbono, sin necesidad de usar aditivos químicos y operando en condiciones ambientales. Además, demuestran que la vaterita resultante tiene una aplicación directa como sustituto del cemento tradicional, con una resistencia comparable, pero con la ventaja de que su fabricación consume mucha menos energía, ya que se hace a menor temperatura.

“Esto es crucial porque no solo permite capturar y almacenar carbono en el propio material, sino que también contribuye a reducir de forma indirecta las emisiones asociadas a la industria del cemento convencional, la cual es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de CO2”, explica Alexander Van Driessche.

Según este estudio, los cálculos teóricos señalan que por cada kilogramo de yeso que se procesa, se logra secuestrar (capturar y fijar) unos 0,26 kilogramos de carbono. Esta cifra, que puede parecer modesta, cobra relevancia cuando se considera el volumen masivo de residuos de yeso disponibles a escala global.

Poder transformar residuos de yeso en materiales de construcción sostenibles es un gran avance, más todavía si en el proceso se captura dióxido de carbono. La imagen muestra materiales de construcción en el sitio de una obra. (Foto: Amazings / NCYT)

Captura de carbono

El método, que no necesita de aditivos y puede realizarse a temperatura ambiente, consiste en disolver el polvo de yeso en una solución acuosa rica en carbonatos (solución alcalina) de captura de carbono. El resultado es una vaterita con una pureza superior al 95%, alta superficie específica y gran reactividad, propiedades que abren la puerta a múltiples aplicaciones tecnológicas, no solo en construcción, sino también en farmacia o fabricación de papel.

Para realizar los experimentos, los investigadores han usado diferentes tipos de yeso puro, tanto sintético como natural, lo que les ha permitido obtener un conocimiento detallado del mecanismo de cristalización involucrado. Aunque los experimentos se han usado con yeso de alta pureza, los investigadores señalan que la conversión también funciona con yeso procedente de residuos industriales, ya que el proceso químico implicado es igual en ambos casos.

Los últimos resultados obtenidos en esta línea de investigación y desarrollo son muy prometedores, aunque aún quedan retos por resolver. El primero, en el que ya está trabajando el equipo, es integrar la eliminación eficiente de las impurezas contenidas en los residuos industriales de yeso en el mecanismo de producción de vaterita, de forma que no afecten a la pureza de la misma. Posteriormente trabajarán en la adaptación del proceso para su uso a gran escala que permita consolidar la técnica como una solución efectiva para el tratamiento de grandes volúmenes de residuos de yeso.

Pimentel, Van Driessche y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo método en la revista académica Advanced Functional Materials, bajo el título “From Waste to Value: Conversion of Calcium Sulfate to Vaterite via Carbon Capture and Storage”. (Fuente: CSIC)