Evaluación ambiental y económica de la utilización de materiales reciclados para la producción de hormigón estructural y no estructural en Cataluña

Abstract

Los residuos de construcción y demolición (RCD) presentan un grave problema ambiental a nivel mundial, ya que en su mayoría, estos residuos terminan en vertederos o depósitos incontrolados, provocando grandes agravantes ambientales. Se conoce que Cataluña es la primera Comunidad Autónoma de España que genera mayor producción de residuos de construcción y demolición, por lo que en este estudio se plantea realizar una evaluación para conocer la diferencia en cuanto a la realización de un hormigón convencional (con áridos naturales) y dos alternativas de hormigón con distintos porcentajes de áridos reciclados (25% y 50% respectivamente), tanto ambiental como económico, para conocer las alternativas de mejora a este problema. La evaluación ambiental se realiza a través de una metodología de análisis de ciclo de vida, mientras que el análisis económico se realiza por medio de una economía lineal y el desarrollo de un indicador que representa el rendimiento de una economía circular. La unidad funcional empleada para la metodología de análisis de ciclo de vida es 1m3 de hormigón, tanto de árido natural como las otras dos alternativas que se agregan los áridos reciclados descritos anteriormente, tanto para hormigón estructural como no estructural. Para los áridos reciclados, se le da importancia al tipo de residuo utilizado en la planta de reciclaje, que proviene exclusivamente de residuos de hormigón; se asume que el proceso de reciclaje se realiza por medio de la planta fija de Les Franqueses del Vallés. Los resultados indican que al comparar el hormigón convencional con hormigón estructural con 25% de áridos reciclados, este último presenta la mayor cantidad de impactos ambientales debido a que los áridos naturales (que son un 75%), generan la extracción de minerales pero también por los áridos reciclados ya que se emplean grandes energías y transporte para su movilización. En cuanto al aspecto económico, el de menor coste es el hormigón estructural con 25% de áridos naturales, esto es debido a la gran diferencia de coste entre el árido natural y el árido reciclado, aunque al producir 1m3 de hormigón, en ambos casos el cemento es el material que mayor coste implica, generando aproximadamente el 50% del coste total de la producción del hormigón. Al comparar el hormigón convencional con hormigón no estructural con 50% de áridos reciclados, este último presenta la mayor cantidad de impactos ambientales debido a que los áridos naturales (que son un 50%), generan la extracción de minerales y presentan grandes impactos en cuanto a la salud humana, pero también por los áridos reciclados ya que se emplean grandes energías y transporte para su movilización. En cuanto al aspecto económico, el de menor coste es el hormigón estructural con 50% de áridos naturales, esto es debido a la gran diferencia de coste entre el árido natural y el árido reciclado, que en esta comparación se puede apreciar mejor ya que el árido reciclado llega a un 50%. Los índices de rendimiento de la economía circular indican que actualmente, el rendimiento de las dos alternativas de áridos reciclados tienen aproximadamente un 68%-69% de reutilización de los residuos, esto implica que parte de los residuos, no se reutilizan y en una economía circular todos los residuos deben de reutilizarse de ser posible en un 100%. Los resultados indican que en cuanto a la metodología de análisis de ciclo de vida, específicamente para este estudio y tomando en cuenta las especificaciones del estudio, el hormigón estructural con 25% de árido reciclado y el hormigón no estructural con 50% de árido reciclado no son viables en comparación con un hormigón convencional, debido a los grandes impactos medioambientales que presentan. Mientras que en cuanto al análisis económico los hormigones que presentan áridos reciclados son más viables en comparación con el hormigón convencional. Esto es debido al precio de los áridos reciclados en comparación con los áridos naturales.

Construction and demolition waste (CDW) present serious environmental problems worldwide, and most of these wastes end up in landfills or uncontrolled deposits, causing great environmental aggravation. It is known that Catalonia is the first Autonomous Community of Spain that generates an important production of construction and demolition waste, this is why in this study it is proposed the analysis of an environmental evaluation, to know the difference in the realization of a conventional concrete (with natural aggregates ) and two alternatives of concrete with different percentages of recycled aggregates (25% and 50%, respectively), and an economic evaluation, to determine the alternatives to improve this problem. The environmental assessment is carried out through a life cycle analysis methodology, while the economic analysis is performed through a linear economy and the development of an indicator that represents the performance of a circular economy. The functional unit used for the methodology of life cycle analysis is 1m3 of concrete, for natural arid and also for other two alternatives that have recycled aggregates for structural and non-structural concrete. For recycled aggregates, importance is given to the type of waste used in the recycling plant, which comes exclusively from concrete waste; it is assumed that the recycling process is carried out through the fixed plant of Les Franqueses del Vallés. The results indicate that when comparing conventional concrete with structural concrete with 25% of recycled aggregates, the greatest amount of environmental impacts is produced by the structural concrete with 25% of recycled aggregates due to the fact that natural aggregates (75%) generate mineral extraction, but also the recycled aggregates, since they use energies and transport for their mobilization. As for the economic aspect, the lowest cost is the structural concrete with 25% of natural aggregates, this is due to the great cost difference between the natural aggregate and the recycled aggregate, although producing 1m3 of concrete, in both cases cement is the material that carries the highest cost, generating approximately 50% of the total cost of production of the concrete. When comparing conventional concrete with non-structural concrete with 50% of recycled aggregates, the non-structural concrete presents the greatest amount of environmental impacts due to the fact that natural aggregates (which are 50%), generate mineral extraction and have large impacts as to human health, but also for the recycled aggregates, since they use energies and transport for their mobilization. As for the economic aspect, the lowest cost is the structural concrete with 50% of natural aggregates, this is due to the great cost difference between the natural aggregate and the recycled aggregate, which in this comparison can be better appreciated since the recycled aggregate reaches 50%. The rating performance of the circular economy indicate that the yields of the two recycled aggregate alternatives are currently between 68% and 69% of waste reuse, which means that some of the waste is not reused and in the circular economy, all waste must be reused if possible by 100%. The results indicate that in terms of the life cycle analysis methodology, specifically for this study and taking into account the specifications, structural concrete with 25% recycled aggregate and non-structural concrete with 50% recycled aggregate are not viable compared to conventional concrete, due to the large environmental impacts they present. Whereas in the economic analysis the concrete that present recycled aggregates are more viable in comparison with the conventional concrete. This is due to the price of recycled aggregates compared to natural aggregates.