Cuando se genera energía con la combustión de carbón se generan residuos que son usualmente conocidos como subproductos de la combustión del carbón. Estos subproductos están conformados por fly ash, bottom ash, boiler slag y gypsum sintético.
El fly ash y el bottom ash se colectan luego de que el carbón pulverizado es calentado en las calderas para generar vapor. El boiler slag se forma cuando se utiliza un proceso específico que puede o no ser parte de algunas plantas, y el gypsum sintético se forma a partir de la desulfuración de los gases generados por la combustión.
Todos estos subproductos tienen usos beneficiosos que han sido identificados a través de investigaciones en países en que la matriz de generación de energía es en buena parte a base de carbón.
El uso sostenible de estos subproductos tendría un gran impacto en la República Dominicana ya que extiende la vida útil del relleno sanitario, modera las emisiones de gases de efecto invernadero y mejora la durabilidad estructural de los materiales a los que se incorpora.
El fly ash es el subproducto más fino y liviano, y es recolectado en un precipitador electroestático o filtro que no permite que salga al ambiente. Por otro lado, el bottom ash es un subproducto más grueso y pesado, que es recolectado en el fondo de dicho precipitador electroestático o filtro.
De estos materiales recolectados en el filtro, el fly ash corresponde al 80-90% y el bottom ash al 10-20%.
El fly ash y el bottom ash son utilizados de manera sostenible en materiales de construcción, a tal punto que se estima que alrededor del 50% del concreto producido en los Estados Unidos contiene fly ash y casi el 50% del bottom ash producido es incorporado eficientemente en diferentes aplicaciones como por ejemplo blocks de mampostería, terraplenes o rellenos estructurales.
Es importante resaltar que el fly ash contiene entre 1-2% de una partícula hueca de forma esférica llamada cenosfera. Esta partícula es ligera, inerte químicamente, altamente resistente a la compresión, baja conductora térmica y es una partícula que mejora la fluidez del material al que se incorpora, lo que la hace de mucho valor para una gran cantidad de industrias que incluyen la fabricación de cerámica, plásticos, pinturas, hormigón liviano, entre otras.
Fly ash en hormigón
El hormigón en su forma más simple es una mezcla de cemento portland, arena, grava y agua, pero desde hacen años el hormigón ha evolucionado y se le incorporan materiales cementosos suplementarios o ingredientes minerales como también se les conoce. Estos materiales suplementarios son generalmente residuos de otros procesos industriales o materiales naturales.
El fly ash es considerado como un material cementoso suplementario que contiene propiedades y características que son beneficiosas al momento de incorporarlo en el hormigón. Para su incorporación en el hormigón es necesario cumplir con los requerimientos de estándares ya establecidos en países que generan una gran cantidad de dicho subproducto.
Estos estándares varían por países y su principal función es la de definir los límites de las propiedades físicas y químicas del subproducto para establecer para que tipo de aplicaciones seria de beneficio.
En general los materiales cementosos suplementarios, incluyendo el fly ash, mejoran la consistencia y trabajabilidad del hormigón fresco. Al igual que retarda el tiempo de fraguado cuando es utilizado en altas cantidades.
Cuando el hormigón con fly ash empieza a curarse y endurecerse la resistencia se desarrolla de manera más lenta en comparación con el hormigón fabricado solamente con cemento portland, pero a largo plazo se ha comprobado que resulta en un hormigón más resistente. En términos de durabilidad, la incorporación de fly ash al hormigón reduce la generación de calor asociada con la hidratación del cemento lo que ayuda a reducir el potencial de fisuras térmicas en estructuras que requieren una alta cantidad de concreto para su construcción como por ejemplo la construcción de presas.
Fly ash en la estabilización de carreteras
En el 2008 el estado de Minnesota en los Estados Unidos junto con empresas privadas y la universidad estatal realizó un estudio a escala real en el que construyó tres sesiones de carreteras de 150 metros. Estas tres sesiones fueron construidas con las misma dimensiones e igual capa asfáltica, subbase y subrasante. La diferencia entre las sesiones estuvo en que la base de una de ellas fue construida con materiales convencionales, la base de otra fue construida con materiales reciclados de pavimentos y la base de la tercera se construyó con materiales reciclados de pavimentos y fly ash con alto contenido de carbón que no podía ser incorporado al hormigón por no cumplir con los estándares establecidos.
Los investigadores de dicho proyecto condujeron pruebas de laboratorio y de campo para caracterizar los materiales colocados y utilizaron dichos resultados para predecir, a través de una metodología de diseño de pavimentos empírico-mecánica, el desempeño a largo plazo de las diferentes sesiones. Los resultados indicaron que la sesión construida con materiales reciclados de pavimentos y fly ash tendría una vida servicio de 23 años, dos veces más que la construida solamente con materiales reciclados de pavimentos y tres veces más que la construida con materiales convencionales.
Esto se debe a que la base preparada con materiales reciclados de pavimentos y fly ash con alto contenido de carbón experimentó menores deformaciones para igual carga. En pocas palabras la base preparada con la incorporación de fly ash fue más resistente.
Como se puede observar es importante tener en cuenta el tipo de fly ash que se produce en Punta Catalina, ya que de eso depende el uso efectivo del mismo. El potencial de la utilización del fly ash de manera eficiente y sostenible ha sido comprobado desde hace décadas, y dicha utilización sólo puede concretarse cuando la composición del fly ash sea determinada cumpliendo con los estándares técnicos ya establecidos en otros países.
Es imperativo estudiar las características de nuestro subproducto e identificar posibles usos, ya que así podemos darle a la población la información que le permita valorar el fly ash como un bien más que un desperdicio contaminante.
