Valoració de la utilització de cendres de llots d'aigües residuals com addició en formigons en massa des del seu impacte ambiental i durabilitat

Abstract

Actualment a Espanya, la producció de llots de depuradora té una tendència creixent a raó de l’augment en l’exigència de la qualitat de les aigües que han de ser abocades al medi natural. El destí més habitual dels llots de depuradora a Espanya és per usos agrícoles amb un 51%, un 22% es disposa en abocadors i només un 4% són incinerats. Depenent del seu origen, els llots de depuradora limiten el seu ús en l’agricultura en aquells llots amb un alt contingut en metalls pesants i altres compostos contaminants presents. Aquest fet, fa que es provoqui un augment en la quantitat del residu que va a parar als abocadors i per la incineració. Per aquest motiu, cal donar sortida a aquest residu, fent necessari el desenvolupament de noves solucions tecnològiques. Una de les possibles solucions pot ser la incineració del residu i la seva posterior utilització com a matèria primera per a la fabricació del clínquer de Pòrtland o com a substitut de ciment depenent de les seves propietats putzolàniques. A Catalunya no es produeixen cendres de llots, per això en aquest treball s’ha fet servir cendres provinents de l’EDAR de Bilbao. L’objectiu del present treball és l’inertització de cendres de llots secs procedents de depuradores d’aigües residuals com a substitut parcial del ciment o de l’àrid fi (sorra), així com l’estudi de les prestacions i les possibles aplicacions del material obtingut complint una sèrie de requeriments d’estabilitat, durabilitat, impacte ambiental i característiques mecàniques. Per avaluar l’aplicabilitat s’han fabricat pastes i morters amb diferents percentatges de cendra, que han estat sotmesos a diferents assaigs, i s’han comparat amb les dosificacions de referència (0% d’addició de cendra). S’han fet assaigs de reactivitat a la cendra, velocitat d’enduriment, resistències mecàniques a morters amb i sense addició de cendra de llot (CLD) , i assaigs de durabilitat com l’atac de sulfats. En la part de l’impacte ambiental s’ha valorat la capacitat del ciment hidratat per fixar metalls pesants disminuint la capacitat lixiviant del material garantint la inertització del residu. En tots els estudis s’ha pres la cendra molturada i tamisada. A les pastes fabricades s’observa que amb l’augment d’addició de cendres en substitució de CEM I 52.5R el temps d’inici i final de presa augmenta. Concretament per l’estudi de difracció de raig X s’ha volgut veure l’evolució d’hidratació del ciment amb i sense addició de CLD, i poder discernir la formació en el temps dels hidrats de la pasta de ciment. En la fase de morters s’han fet dos campanyes, una substituint la sorra per cendra utilitzant ciment CEM II A-L/42.5R i mantenint constant la relació aigua/ciment, i altre substituint ciment CEM I 52.5R per cendra de llot. En la primera campanya s’observa un augment de la resistències mecàniques estudiades a 14 i 28 dies. I a la segona campanya una disminució bastant lineal de les resistències amb l’augment de l’addició de cendra respecte al de referència. La durabilitat del material resultant ha consistit en la valoració mecànica de les provetes de morters a 60 dies un cop han sofert l’atac de sulfats. També s’observa un augment de les resistències en les provetes de CEM II A-L/42.5R a mesura que augmenta l’addició de cendra, i una disminució en les provetes de CEM I 52.5R. En ambdós casos les provetes sotmeses a l’atac de sulfats han donat resistències superiors respecte a les provetes sense atac. Per al estudi de la fixació/estabilització dels metalls pesants s’han realitzats assaigs de lixiviació en els morters fabricats amb CEM II A-L/42.5R i amb CEM I 52.5R amb i sense atac de sulfats i a l’edat de 2 mesos. Els resultats mostren que l’estabilització de la cendra amb el ciment Pòrtland resulta efectiva per a immobilització dels metalls pesants. D’aquesta manera queda palès que aquestes barreges són factibles mediambientalment.