¿Puede un residuo de la industria del acero convertirse en un material de construcción inteligente?

Actualmente, el sector del acero es uno de los más dinámicos de la industria manufacturera, debido al gran aumento del uso de este producto en los ámbitos de la construcción y de la ingeniería mecánica. Entre los muchos tipos de aceros existentes, el acero inoxidable es conocido por su excelente resistencia a la corrosión. Por esta especial característica se ha convertido en una parte integral de la vida moderna. Según datos del ISFF (International Stainless Steel Forum), la producción mundial de acero inoxidable en 2019 superó los 52,2 millones de toneladas.

A pesar de que el acero inoxidable es un material reciclable, su producción genera ciertos residuos, siendo la escoria el que se genera en mayor cantidad. Por cada 2-4 toneladas de acero inoxidable producidas, se genera aproximadamente 1 tonelada de escoria. Esta gran cantidad de residuos generados no solo es un problema de cantidad, sino también un riesgo ambiental. Según los datos de producción de acero de la UE para el año 2018, el 73% de estos subproductos se reutiliza como agregados artificiales en la construcción de carreteras y en la producción de cemento, pero estos sectores no pueden absorber la cantidad total de escoria producida. Del 27% restante, el 13% se deposita en vertederos y el 14% aparece como almacenamiento interno. Los vertederos pueden ser una fuente importante de contaminación del aire, el agua y el suelo, y además afectan negativamente al crecimiento de la vegetación y a la salud humana. En este sentido, es imprescindible desarrollar nuevas tecnologías para valorizar las escorias producidas y, definitivamente, conseguir una industria metalúrgica sostenible.

El proyecto 4R Photoslag, impulsado por el programa ComFuturo de la Fundación General CSIC, tiene como objetivo convertir lo que hasta ahora es un residuo (escoria de acero inoxidable) en un nuevo material con propiedades autolimpiadoras y descontaminantes, lo que lo hace ideal para incorporarlo como aditivo en materiales de construcción. De esta forma podríamos tener pavimentos o edificios capaces de reducir la contaminación en las ciudades a la vez que se valoriza un residuo industrial.

En las grandes ciudades persiste la mala calidad del aire, lo que ha derivado en grandes problemas para la salud humana, atribuyéndose a este problema alrededor de 16.000 muertes prematuras al año en España. Además, el medio ambiente contaminado provoca suciedad y deterioro gradual en la arquitectura urbana, lo que implica enormes gastos de mantenimiento.

El acero inoxidable es conocido por su excelente resistencia a la corrosión. Por esta especial característica se ha convertido en una parte integral de la vida moderna.

Para lograr este ambicioso objetivo se consideran cuatro fases:

• evaluación de diferentes rutas de conversión para el acondicionamiento y optimización de las escorias;
• análisis de la eficacia descontaminante y autolimpiadora de los materiales desarrollados;
• fabricación de materiales de construcción, incorporando como aditivos estos materiales transformados;
• validación medioambiental, técnica y económica de los materiales fabricados asociada a cada una de las aplicaciones potenciales.

Los primeros resultados han demostrado que las escorias de acero inoxidable se pueden transformar en adsorbentes efectivos de contaminación de bajo costo aprovechando los componentes mayoritarios (silicio, calcio y magnesio) de las escorias originales. De las diferentes rutas de conversión probadas, dos de ellas, identificadas como tratamientos 1 y 2 en la imagen 1, han permitido obtener materiales con una mayor capacidad de adsorción de contaminantes en su superficie que las escorias originales. Por otro lado, se ha comprobado que se pueden utilizar los diferentes óxidos metálicos (TiO₂, Fe₂O₃ y Mn2O3) presentes en el residuo como posibles catalizadores para transformar los contaminantes en compuestos inocuos. La posible sinergia de ambos procesos, adsorción-catálisis, se convierte en el objetivo clave de este proyecto. Los dos tratamientos, identificados como 4 y 5 en la imagen 1, son un ejemplo de materiales desarrollados con capacidades simultáneas adsorbentes y catalíticas.

*artículo publicado en MadrI+D