La ecología industrial es una estrategia de gestión que propone optimizar el consumo de materias primas y energía con el fin de mejorar la sostenibilidad de las actividades industriales. En esta investigación se han empleado los principios de esta disciplina para evaluar la viabilidad técnica y los beneficios ambientales asociados a la incorporación de subproductos procedentes de la industria del acero en ladrillos cerámicos.
En este trabajo, realizado por investigadores del Departamento de Ingeniería Energética y Fluidomecánica de la Universidad Politécnica de Madrid y del Departamento de Ingeniería Química y Química Inorgánica de la Universidad de Cantabria, se ha estudiado el residuo Waelz slag, una escoria parcialmente vitrificada que se genera en procesos industriales de reciclado de polvos de acería (Proceso Waelz). La escoria está formada principalmente por óxido de hierro (alrededor de 50%) aunque contiene también pequeñas cantidades de metales pesados como zinc, plomo y cromo. En la actualidad, no existe una aplicación comercial para esta escoria, por lo que se elimina mediante vertido controlado.
En el estudio1 se han fabricado varias series de ladrillos cerámicos en los cuales parte de la arcilla ha sido substituida por escoria Waelz (hasta un 30%). Una de estas series ha sido fabricada a escala laboratorio mientras que otras dos han sido producidas a escala industrial. Se ha realizado un análisis completo de las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los productos cerámicos resultantes con el fin de evaluar su uso en aplicaciones comerciales. Asimismo, se han estudiado las consecuencias ambientales derivadas de la incorporación de la escoria en distintas etapas de su ciclo de vida (durante su vida útil, como residuo y durante el proceso de fabricación).
Los resultados experimentales demuestran que las propiedades mecánicas, físicas y químicas de estos materiales cerámicos no se ven afectadas de forma notable por la incorporación de escoria en proporciones hasta 20-30%. Desde el punto de vista ambiental, se ha observado un aumento en la lixiviación de especies potencialmente tóxicas (cromo, molibdeno, plomo y bario) en ladrillos que contienen elevadas proporciones de escoria. Sin embargo, las concentraciones observadas siguen estando muy por debajo de los niveles máximos marcados por organizaciones internacionales debido a la encapsulación de estos elementos durante el proceso de cocción.
Se ha descrito también que los ladrillos con un contenido de escoria del 30% deberían ser catalogados como residuos no-peligrosos al final de su vida útil, al igual que los ladrillos convencionales fabricados sólo con arcilla natural. La incorporación de escoria Waelz reduce las emisiones de CO2 y NOx durante el proceso de fabricación de los ladrillos. Esto se debe principalmente a la mayor concentración de compuestos orgánicos y nitrogenados en la arcilla natural, así como el menor aporte energético que se necesita debido al carácter inerte de la escoria. Sin embargo, se ha estimado también un aumento en la emisión de otros gases contaminantes como el SO2, HCl y HF.
Los resultados obtenidos suponen un paso más en el avance de la ecología industrial según la cual los residuos generados en un proceso de producción deberían ser asimilados por otras actividades industriales con el fin de minimizar su impacto ambiental y reducir costes.
1Quijorna, N; San Miguel, G; Andres, A. Incorporation of Waelz Slag into Commercial Ceramic Bricks: A Practical Example of Industrial Ecology. INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH 50 (9): 5806-5814. 2011.