De residuo a material de construcción: en Córdoba desarrollaron un adoquín sin arena natural ni cemento
La industria de la construcción está hoy bajo una fuerte presión para reducir las emisiones de dióxido de carbono y el consumo de materias primas no renovables, y al mismo tiempo debe suministrar suficiente material para las crecientes necesidades de vivienda e infraestructura. El cemento es especialmente problemático: su producción es intensiva en energía y está químicamente “anclada” a procesos que generan CO2, por lo que el sector se menciona en numerosas estrategias de descarbonización como uno de los ámbitos más difíciles para reducir emisiones con rapidez. En ese contexto, los investigadores intentan cada vez más combinar dos necesidades —la gestión de subproductos industriales y la reducción de la proporción de aglutinantes clásicos de alta huella de carbono— mediante soluciones propias de la economía circular.
Precisamente en esa línea surgió un nuevo tipo de adoquín permeable (pervious paving block) que desarrolla un equipo de la Escuela de Ciencias de la Ingeniería en Belmez (Escuela Politécnica Superior de Belmez, EPSB) de la Universidad de Córdoba. Su objetivo era ambicioso: sustituir en la formulación tanto el árido (arena/grava) como el cemento, de modo que el producto final ya no contenga áridos naturales ni cemento convencional, sino que utilice exclusivamente materiales reciclados y excedentes industriales.
Qué querían cambiar y por qué
En los morteros y hormigones clásicos, los áridos naturales constituyen el mayor volumen. Eso significa que cada tonelada de hormigón “exige” una gran cantidad de arena y grava, recursos que son localmente limitados, cada vez más caros y están vinculados a presiones ecológicas sobre cursos de agua, costa y canteras. En paralelo, el cemento como aglutinante representa la mayor parte de la huella de carbono del hormigón. Según informes industriales y públicos, la producción mundial de cemento se asocia con una gran proporción de las emisiones totales de CO2, lo que convierte al cemento en un objetivo clave para tecnologías de reducción de emisiones y captura de carbono.
La combinación de esos dos problemas —gran demanda de áridos y altas emisiones asociadas al cemento— explica por qué la investigación se orienta cada vez más hacia sustituciones: en lugar de materias primas “vírgenes”, se emplean residuos y subproductos de otras industrias que a menudo son difíciles y costosos de gestionar.
Árido de conchas: residuo de la industria conservera como sustituto de la arena
El elemento más reconocible de la solución de Belmez es la sustitución del árido natural por material obtenido de las conchas del molusco marino Acanthocardia tuberculata. Se trata de una especie comestible de bivalvo que se produce y consume comercialmente, entre otras formas, en conserva. Precisamente la industria conservera, como señala la autora del estudio Ágata González-Caro, genera grandes cantidades de este tipo de residuo, que a menudo termina en vertederos porque no tiene un valor industrial estable.
Los investigadores trituraron mecánicamente las conchas y las prepararon para obtener un árido calcáreo (calizo) que puede asumir el papel de la arena natural en morteros y hormigón. En un trabajo científico publicado en la revista Materials and Structures se muestra que la “seashell sand” puede utilizarse como sustituto total de la arena natural en adoquines permeables vibrocompactados, sin necesidad de añadir árido natural.
Este enfoque tiene un doble efecto. Por un lado, reduce la demanda de arena natural y la presión sobre la extracción. Por otro, el residuo industrial obtiene una “dirección” de mercado: en lugar de un coste de vertido, se convierte en materia prima. En zonas con una industria de procesado de productos marinos desarrollada, esto puede ser especialmente interesante, porque ya existe la logística de recogida de conchas y el problema de gestión es permanente.
Sin cemento: activación alcalina de cenizas y residuos mineros
El segundo paso, más exigente desde el punto de vista tecnológico, fue eliminar el cemento convencional. En su lugar, el equipo utiliza una mezcla de subproductos industriales: ceniza volante (fly ash) y residuos de escombreras mineras (coal mining tailings) del área más amplia de Guadiata. En un escenario estándar, estos materiales suelen convertirse en una carga ambiental: las escombreras ocupan espacio, pueden generar problemas de aguas lixiviadas y polvo, y la ceniza requiere una gestión controlada.
El proceso clave por el que “el residuo se convierte en aglutinante” se llama activación alcalina. Simplificando, es una reacción química en la que materiales aluminosilicatos, al entrar en contacto con una disolución altamente alcalina, se reorganizan y forman nuevas fases aglutinantes similares a las que dan resistencia al cemento clásico. En el trabajo se describe la combinación de la activación alcalina con la vibrocompactación, lo cual es importante porque los adoquines permeables deben tener una porosidad controlada: suficientes huecos para el paso del agua, pero también suficiente resistencia para las cargas.
CO2 como parte del proceso: curado por carbonatación acelerada
Un elemento interesante del estudio es también la estrategia de curado en presencia de CO2 (accelerated carbonation curing). En lugar de que los bloques solo “se sequen” o se curen de forma estándar, los autores aplican una carbonatación acelerada para mejorar las propiedades mecánicas y, al mismo tiempo, favorecer la fijación de parte del dióxido de carbono en fases carbonatadas. En el artículo, este paso se menciona como uno de los tres “pilares” de la sostenibilidad: sustitución total de la arena por árido de conchas, aglutinante a partir de cenizas y residuos mineros, y curado con CO2 para aumentar la resistencia y el potencial de captura de CO2.
Es importante subrayar que esto no significa automáticamente “hormigón que limpia la atmósfera”, sino un paso tecnológico controlado que puede mejorar el rendimiento y reducir parte de la carga de emisiones, dependiendo de la fuente de CO2, la energía del proceso y el ciclo de vida completo del producto. Precisamente por ello, en este tipo de innovaciones son decisivas las evaluaciones detalladas del ciclo de vida y la comparación con soluciones clásicas en condiciones reales de producción.
Qué se obtuvo y cuáles son los límites de la solución
Según los resultados publicados, los adoquines desarrollados cumplen los requisitos clave que normalmente se exigen para este tipo de producto: resistencia mecánica, durabilidad y seguridad de uso. Los autores destacan que se trata de un producto “totalmente reciclado” en cuanto a su composición —sin áridos naturales y sin cemento clásico—, lo cual es un logro poco frecuente, ya que la mayoría de las recetas “verdes” mantienen aun así parte de componentes convencionales.
Al mismo tiempo, los investigadores señalan abiertamente que es necesario optimizar más algunos pasos de fabricación. En particular, se mencionan cuestiones de compactación y desmoldeo (compaction and demolding), que en la producción industrial determinan la velocidad, el coste y el porcentaje de rechazo. Otro tema son los activadores “más verdes”: las disoluciones alcalinas que impulsan las reacciones suelen ser químicamente exigentes y tienen su propia huella ambiental, por lo que en la literatura y la industria se buscan alternativas que reduzcan la dependencia de químicos convencionales o permitan el uso de subproductos también en esa parte del proceso.
Por qué esto es importante para las ciudades y la infraestructura
Los adoquines permeables no son solo un elemento estético. En entornos urbanos forman parte de una política más amplia de gestión de aguas pluviales: permiten la infiltración, reducen la escorrentía superficial y pueden ayudar a aliviar la carga de los sistemas de alcantarillado durante lluvias intensas. En una época de precipitaciones extremas cada vez más frecuentes, las ciudades buscan soluciones que combinen la función de tránsito con la capacidad “esponjosa” del suelo. Si además se puede reducir la huella de carbono del material, el beneficio se multiplica.
A nivel de la Unión Europea, los residuos de construcción y demolición (C&DW) se reconocen como el mayor flujo de residuos, con altas tasas de recuperación, pero también con diversos problemas en la calidad del reciclaje: gran parte de la recuperación se reduce a aplicaciones de bajo valor como el relleno. Por eso, las innovaciones que convierten residuos en productos de alto valor (upcycling) tienen un peso estratégico: pueden elevar la calidad del reciclaje, aliviar los vertederos y fomentar cadenas de valor locales.
Belmez como “punto” de investigación en el mapa minero de Andalucía
El contexto geográfico no es irrelevante. Belmez forma parte del área del Alto Valle de Guadiato (Alto Guadiato), con tradición minera, y la EPSB es un campus de la Universidad de Córdoba ubicado fuera de la ciudad de Córdoba. La universidad destaca que la escuela está situada a unos 70 kilómetros de Córdoba, en la zona de Sierra Morena, y que es una referencia cultural y académica importante para la comunidad local. En ese entorno, la idea de utilizar residuos mineros como recurso para nuevos materiales adquiere también una dimensión social: la ciencia se apoya en el patrimonio industrial local, pero intenta reorientarlo hacia prácticas más sostenibles.
Tendencia más amplia: los materiales residuales como estándar, no como excepción
Aunque el proyecto de Belmez es específico por la combinación de conchas, cenizas y residuos mineros, encaja en una tendencia más amplia que se ha acelerado en los últimos años. Agencias internacionales y actores industriales advierten que el cemento y el hormigón difícilmente alcanzarán objetivos de cero neto sin una combinación de medidas: reducir la proporción de clínker, usar aglutinantes alternativos, aumentar la eficiencia energética, emplear combustibles de baja huella de carbono y capturar, utilizar y almacenar CO2. Esto explica por qué los proyectos de laboratorio y piloto con materiales activados alcalinamente son cada vez más numerosos: ofrecen potencial de menores emisiones, pero requieren normalización, ensayos de larga duración y adaptación a líneas industriales.
En ese sentido, el adoquín de Belmez debe leerse como un paso que muestra la viabilidad del concepto. La cuestión clave para la siguiente fase será confirmar el rendimiento en condiciones reales (ciclos de congelación-deshielo, salado, desgaste), la estabilidad del suministro de materias primas residuales, la economía de la producción y el marco regulatorio que permita y fomente estos materiales. Actualmente, según la información disponible del trabajo científico, la investigación avanza hacia la optimización del proceso y la búsqueda de activadores con menor huella ambiental, lo que determinará en gran medida la posibilidad de una aplicación más amplia.
Fuentes:- Materials and Structures (Springer Nature) – trabajo científico sobre adoquines permeables alcalinamente activados y curados con CO2 con “seashell sand” ( link )- Materials and Structures (PDF) – texto completo y metodología, incluida la descripción de materias primas y del proceso ( link )- University of Córdoba – EPSB, ubicación e información básica sobre el campus de Belmez ( link )- International Energy Agency (IEA) – análisis de la transición del cemento y el hormigón y la necesidad de tecnologías de reducción de emisiones ( link )- U.S. Department of Energy – panorama del sector del cemento y del contexto de emisiones y tecnologías de captura de CO2 ( link )- European Environment Agency (EEA) – briefing sobre residuos de construcción y demolición y la calidad de la recuperación en la UE ( link )
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