El uso adecuado de los recursos naturales es uno de los pilares fundamentales del desarrollo sostenible que requieren las sociedades actuales. En los últimos años, la sostenibilidad del medio ambiente ha estado exigiendo, por un lado, la reducción de la explotación de recursos naturales no renovables y, por otro lado, un aumento progresivo de la recuperación de residuos en diversas actividades.

Información de Fueyo Editores
Artículo de Castorina Silva Vieira
Profesora Auxiliar, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal
Traducido del portugués por Emanuel Ferreira

Siendo la industria de la construcción un fuerte generador de residuos y consumidor al mismo tiempo de grandes cantidades de recursos naturales, la recuperación de residuos en la construcción es una necesidad, y el camino a seguir para la sostenibilidad del medio ambiente.

La necesidad de desarrollar una economia sostenible, hipocarbónica, eficiente en términos de recursos y competitiva es reconocida en el plan de acción de la UE para la economía circular [1]. Este concepto se basa en el principio de que la mayor parte de los residuos que producimos son reutilizables y pueden dar lugar a un nuevo producto, creando un círculo continuo que traerá beneficios ambientales y económicos.

Hacer la economía circular una realidad es, sin embargo, un proceso que requiere una participación a largo plazo en todos los niveles de los Estados miembros, a través de las comunidades y los ayuntamentos, las empresas y los ciudadanos [1].

Debido a las grandes cantidades que se generan y a su alto potencial de reutilización o reciclaje, los residuos de construcción y demolición (RCD) fueron identificados por la Comisión Europea (CE) como una corriente prioritaria de residuos [2]. Si se implementan las medidas pertinentes y efectivas a las políticas de gestión y reciclaje de RCD será posible lograr un uso eficiente de los recursos naturales y mitigar los impactos ambientales provocados por su extracción.

Como sabe la comunidad técnica y científica, la Directiva Quadro “Resíduos” (Directiva 2008/98 / CE [3]) obliga a los Estados miembros a adoptar las medidas necesarias para garantizar que hasta 2020, el 70% (en peso) de los RCD no peligrosos (excluidos los materiales naturales de la categoria 17 05 04 - suelo y rocas - la Lista Europea de Residuos) sean enviados para reciclaje.

En la mayoría de los países de la UE es difícil encontrar estimaciones fiables, ya sea en los valores de producción o tratamiento de RCD. Las especifidades de la construcción, la codificación incorrecta de algunos residuos y la falta de supervisión para garantizar la coherencia entre las cantidades generadas en el trabajo y la cantidad declarada, explican, al menos parcialmente, esta dificultad. Por esta razón, y para resaltar los grandes volúmenes de RCD que se producen, se presentan a continuación los datos proporcionados por Eurostat [4] relativos al total de residuos generados en 2012 en Portugal, España y la Unión Europea (Figura 1).

Es interesante señalar las discrepancias en la distribución de los residuos producidos por los diferentes sectores en los dos países de la Península Ibérica. En Portugal, sólo el 7% de los residuos fue producida por el sector de la construcción, mientras que en España la cifra fue de 22%, más cerca de la media de la UE (33%). Otro sector con diferencias significativas fueron las industrias extractivas: en Portugal representaron sólo el 2% de los residuos, en contraste con el 19% producido en España. Los bajos niveles de residuos asociados a la industria de la construcción en Portugal pueden, al menos en parte, explicarse por la crisis que se vivió en el sector en los últimos años.

El Instituto Nacional de Estadística informó que, en 2012, España generó 27 millones de toneladas de Residuos de Construcción y Demolición, el 99% se clasifican como residuos inertes y el 1% como residuos peligrosos. Del total de RCD generados, 19 millones de toneladas (68%) fueron reciclados, 4 millones de toneladas se utilizaron en rellenos y 4 millones de toneladas fueron depositados en rellenos [5]. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que la Federación Española de Gestores de Residuos de Construcción y Demolición publicó cifras para el periodo 2009-2013, que diferen de los publicados por el Instituto Nacional de Estatística. Esta situación es similar a lo que ocurre en Portugal, donde las cifras presentadas por la Agência Portuguesa do Ambiente y el Instituto Nacional de Estatística no coinciden.

Teniendo en cuenta el alto volumen de RCD producido y su elevado potencial de reciclado o recuperación, sobre todo cuando la adecuada selección se lleva a cabo en la obra, es esencial promover estudios que demuestren la viabilidad de la utilización de estos residuos para ciertos propósitos. La mayoría de los estudios y de las aplicaciones más comunes se refieren a la sustitución de los agregados naturales por agregados de reciclado RCD en la producción de hormigón y bases y subbases de infraestructura de carreteras. Sin embargo, la fracción más fina de los RCD, por lo general con una constitución muy heterogénea (hormigón, mampostería, áridos naturales, suelos, ...), no tiene viabilidad para estas aplicaciones. Fue en este contexto que surgió un proyecto de investigación para evaluar el uso potencial de la fracción más fina de los RCD, en reemplazo del suelo, en la construcción de terraplenes reforzados con geosintéticos (Figura 2).

El uso de RCD en la construcción de terraplenes reforzados con geosintéticos es una doble contribución a la sostenibilidad del medio ambiente. Por un lado promueve la recuperación de los RCD y por otro lado reduce al mínimo el impacto ambiental creado por los puntos de préstamo necesarios para la construcción de tales estructuras. Además, una de las grandes ventajas de la construcción de rellenos reforzados con geosintéticos es la posibilidad de lograr muy altas inclinaciones, reduciendo de manera significativa las áreas de expropiación (Figura 2).

ESTUDIO DESARROLLADO

El proyecto de investigación RCD-VALOR desarrollado en la Universidade do Porto (Portugal) para evaluar la viabilidad de usar RCD reciclados en la construcción de terraplenes reforzados con geosintéticos, ha incluido el estudio de diversos aspectos del rendimiento de este tipo de estructuras, a saber, el comportamiento de las interfaces entre los RCD y los geosintéticos y los efectos potenciales de la degradación de geosintéticos causados por los residuos. También se analizó la caracterización física, mecánica y ambiental de los RCD reciclados.

El estudio ha implicado RCD de diferentes granulometrias y diferentes geosintéticos de refuerzo [6-8]. La Figura 3 ilustra una muestra de los RCD y uno de los geosintéticos que participan en el estudio experimental.

El geosintético ilustrado en la Figura 3 es un geocompuesto de refuerzo, que consiste en un geotextil no tejido de polipropileno (PP) reforzado por filamentos de poliéster (PET) de alta resistencia, con masa por unidad de área de 340 g/m2 y media de resistencia a la tracción de 75 kN/m.

Para evaluar el efecto potencial del daño y la degradación causada por los RCD en la resistencia a la tracción de los geosintéticos, se construyeron rellenos experimentales de reducidas dimensiones, en las que los geosintéticos fueron colocados en contacto con estos residuos en condiciones atmosféricas reales, por un período máximo de 24 meses. Para servir como comparación con los daños causados por los RCD, fue construido también un relleno, en condiciones similares, utilizando un suelo (“saibro o jabre”).

Después de la exhumación de los rellenos experimentales, los geosintéticos fueron sometidos a pruebas de tracción y a microscopía electrónica de barrido para evaluar los daños sufridos. Más detalles sobre estos rellenos se pueden encontrar en los documentos [8, 9].

La figura 4 muestra el aspecto de del geocompuesto de refuerzo 12 meses después de la exposición al RCD, incluyendo una imagen obtenida por microscopía (ampliación 100x). El geotextil mantiene el color siendo visibles algunas raíces de las plantas que se le cruzaron. La microscopía reveló que los filamentos de PET permanecen sustancialmente intactos, asi como sus conexiones al geotextil de base, aunque de forma más dispersa.

Con relacion a su comportamiento a la tracción se encontró que, en media, hubo una pérdida de resistencia del orden de 28% en comparación con las muestras intactas (Figura 5). Sin embargo, en ausencia de daño visible en la muestra después de la exhumación (Figura 4), se cree que esta reducción de la resistencia va a estar relacionada con el diferente posicionamiento de los filamentos de PET, que por estar más sueltos van a romper precozmente. Hay que tener en cuenta que la pérdida de resistencia del geosintetico expuesto al “saibro” fue de la misma magnitud.

El mecanismo de interacción material de relleno/geosintético es uno de los aspectos más importantes en el diseño de terraplenes reforzados, ya que de él depende la transferencia de esfuerzos de tracción para los refuerzos. Este mecanismo depende del material de relleno, de las características de refuerzo geosintético y de cómo interactúan entre ellos.

Para caracterizar la interacción material de relleno / geosintético se hacen pruebas de laboratorio que simulan diferentes movimientos relativos. Cuando se prevê el desliz del terraplenes en relacion al refuerzo o el inverso, la interfaz debe caracterizarse mediante ensayos de corte directo, cuando el geosintético se puede rasgar desde dentro del terraplen, la interfaz debe caracterizarse utilizando las pruebas de “arranque”. Con base en los resultados de estos ensayos se determinan coeficientes de interacción que servirán en el diseño de estas estructuras.

Dependiendo del lote del RCD y de las condiciones de ensayo, se obtuvo coeficientes de interacción RCD/geosintético del mismo orden de magnitud, o incluso superior, a los valores obtenidos con los suelos naturales.

CONSIDERACIONES FINALES

La falta de viabilidad de la utilización de la fracción más fina del RCD en la producción de hormigón o como agregados en la infraestructura de transporte, significa que a menudo estos materiales con el tiempo serán enviados a relleno. En este artículo se resume, muy brevemente, un estudio que muestra la viabilidad del uso de estos materiales en la construcción de terraplenes reforzados con geosintéticos.

Los resultados de las pruebas de lixiviación realizadas en diferentes lotes de RCD concluyeron que el uso de este tipo de RCD como material de relleno no plantea ningún problema desde el punto de vista medioambiental. El efecto perjudicial y la degradación causada por el RCD en geosintéticos no es significativa, sendo similar a la causada por un material de relleno convencional. El RCD, convenientemente seleccionado y compactado, exhibe resistencia a la cizalladura similar a la de los materiales de relleno utilizados comúnmente en la construcción de terraplenes reforzados con geosintéticos. La resistencia de las interfaces RCD/geosintético, esencial para el buen funcionamiento de estos rellenos, ha demostrado ser adecuada y dentro de la gama de valores esperados cuando se utilizan suelos como material de relleno.

Con base en los resultados de la investigación llevada a cabo, es posible que el uso de RCD reciclado como material de relleno en la construcción de estructuras reforzadas con geosintéticos sea una solución prometedora, capaz de equilibrar los requisitos ambientales y económicos impuestos por las sociedades actuales.

AGRADECIMIENTOS

La autora agradece a la Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT, Portugal), por el financiamento asociado al Projeto de Investigação RCD-VALOR (PTDC/ECM-GEO/06-22- /2012), Ref.ª COMPETE: FCOMP-01- 0124-FEDER-028842, a la empresa RCD-SA (Figueira da Foz, Portugal) y a la TenCate Geosynthetics Iberia, S.L. por el suministro de los materiales.

REFERENCIAS

[1] UE (2015), Comunicación de la Comisión al Parlamento Europeo, al Consejo al Comité Económico y Social Europeo y al Comité de Las Regiones. Cerrar el círculo: un plan de acción de la UE para la economía circular, EUR-Lex - 52015DC0614: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/ EN/TXT/?qid=1453384154337 &uri=CELEX:52015DC0614 (julio 2016).

[2] EC DG ENV (2011), European Commission DG ENV. A project under the Framework contract ENV.G.4/FRA/2008/0112. Final Report Task 2 – Management of C&D waste: http://ec.europa.eu/environment/ waste/pdf/2011_CDW_Report. pdf (December 2014).

[3] UE (2008), Directiva 2008/98/EC del Parlamento Europeo y del Consejo de 19 de noviembre de 2008 sobre los residuos y por la que se derogan determinadas Directivas, Diario Oficial de la Unión Europea L312/3 de de noviembre de 2008.

[4] Eurostat (2016). European Commission, Eurostat – Environment, Waste. http://ec.europa.eu/eurostat/ web/waste/key-waste-streams (abril 2016).

[5] DG ENV (2016). Construction and Demolition Waste management in Spain. Report of the European Commission Project “Resource Efficient Use of Mixed Waste” led by BIO by Deloitte in partnership with BRE, ICEDD, VTT, RPS and FCT of NOVA University of Lisbon. http://ec.europa.eu/environment/w aste/studies/mixed_waste.htm (abril 2016).

[6] Vieira CS, Pereira PM. (2015). Interface shear properties of geosynthetics and construction and demolition waste from large-scale direct shear tests. Geosynthetics International, 23(1), pp. 62-70.

[7] Vieira CS, Pereira PM, Lopes ML. (2016). Recycled Construction and Demolition Wastes as filling material for geosynthetic reinforced structures. Interface properties. Journal of Cleaner Production, 124, pp. 299-311.

[8] Vieira CS, Pereira PM. (2015). Damage induced by recycled Construction and Demolition Wastes on the short-term tensile behaviour of two geosynthetics. Transportation Geotechnics, 4, pp. 64-75.

[9] Vieira CS, Lopes ML. (2016). Damage Induced by Recycled Aggregates on the Short-Term Tensile Behaviour of a High-Strength. Procedia Engineering, Advances in Transportation Geotechnics, 3rd International Conference on Transportation Geotechnics, pp. 212-219.

Nota: puede acceder a los cuadros, imagenes y figuras en la revista original: Demolición & Reciclaje 79