El hormigón y su impacto ambiental en todo el ciclo de vida
(por Ana Rodríguez de la Presa, egresada del Máster Universitario en Ingeniería Ambiental)
El hormigón y su impacto en el medio ambiente
El hormigón ha acompañado a la humanidad los últimos dos mil años, proporcionándole una solución sencilla, barata y de alta resistencia para resolver multitud de necesidades: vigas y columnas para la construcción en altura; puentes, refuerzo de túneles o pavimentos para las vías de comunicación; bloques rompeolas; contrapesos; y otra infinidad de usos. Es uno de los materiales más utilizados en construcción. En 2023 la producción en España fue de 26,3 millones de metros cúbicos y se espera un crecimiento sostenido. Es inevitable que un material de uso tan extendido produzca impactos medioambientales importantes, si no en términos relativos a su masa, sí en términos absolutos.
La formulación básica del hormigón se compone de áridos, cemento y agua. Dentro de estos componentes el cemento participa aproximadamente entre el 13 y el 14% (unos 325 kg/m3) de la masa total del hormigón. Su fabricación requiere dos etapas con gran intensidad de emisiones de CO2: la precalcinación, cuyo producto secundario es el CO2; y la clinkerización, que requiere hornear el material primario a 1500ºC, temperatura obtenida generalmente mediante la quema de combustibles fósiles o residuos procedentes de recogida urbana o industrial. El resultado es que el proceso desprende cantidades ingentes de CO2, de forma directa e indirecta, característica que invita a focalizar el análisis de impacto medioambiental del hormigón en este parámetro.
Existen otra multitud de impactos de variada índole desencadenados por los restantes componentes, agua y áridos, así como por los materiales diversos que se le añaden con objeto de facilitar su trabajabilidad: conferirle más plasticidad para que se adapte mejor a la forma prevista, hacer que fragüe (cure) más rápidamente, mejorar su resistencia o, por el contrario, hacerlo más flexible. De hecho, algunos de ellos, aunque participan en cantidad muy reducida, tienen un impacto muy importante. Se puede mencionar, por ejemplo, el aditivo superplastificante reductor de agua, cuya mezcla puede estar basada en polímeros PAE (abreviación de condensados de poli-aril éter fosfónico) con un alto impacto en casi todas las categorías evaluadas. El gráfico compara las emisiones de CO2 equivalente por kilogramo en el cemento CEM I 52.5R frente a las emisiones calculadas por kilogramo de aditivo superplastificante basado en PAE, demostrando que también se debe prestar especial atención a los aditivos, que, a pesar de utilizarse en menores cantidades, pueden suponer un alto impacto.
La búsqueda de eficiencia en la industria ha conducido a que se produzcan diversos elementos de hormigón prefabricados para obtener ventajas como un mejor control de calidad, una mayor rapidez en el proceso de construcción por estar las piezas fraguadas de antemano o la facilitación de su almacenaje, dado que el vertido del hormigón no puede demorarse después de la mezcla de componentes. La fabricación de estos elementos puede generar nuevos impactos en relación con el vertido convencional (por ejemplo, por el transporte a distancia de grandes piezas), aunque también puede optimizar el proceso debido a economías de escala.
El hormigón es un material perdurable, pero por defectos en su vertido o secado, por proporciones inadecuadas de los componentes, por una calidad deficiente de alguno de ellos o por agresiones externas no previstas puede fisurarse, lo que incrementa la rapidez de su deterioro. Estas imperfecciones requieren intervenciones de mantenimiento, sobre todo si se trata de hormigón estructural, por el peligro de colapso. Cuando se evalúa el impacto ambiental del hormigón considerando su ciclo de vida, es también necesario cuantificar la contribución de esta actividad. Algunos de los aditivos antes mencionados están destinados a reducir la necesidad de mantenimiento por lo que el incremento de impacto por el uso del aditivo y la reducción de las emisiones por el mantenimiento evitado pueden compensarse en alguna medida.
Un material que se utiliza de forma tan extensa produce, al final de su vida, unos volúmenes de desechos en consonancia con la enorme masa que se consume, con el consiguiente problema de tratamiento o vertido de residuos. Como proceso de economía circular, parte de estos residuos de demolición pueden reincorporarse como áridos en el proceso de elaboración de nuevo hormigón e, incluso, el hormigón puede recibir residuos inertes de otros procesos industriales con este mismo fin, produciéndose un mayor aprovechamiento de los impactos generados por los procesos primarios.
Análisis de Ciclo de Vida del hormigón
La metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) proporciona las herramientas conceptuales para realizar la cuantificación de impactos medioambientales de productos o procesos. Herramientas de ACV, como SimaPro, permiten el acceso a potentes bases de datos con gran cantidad de datos sobre estos impactos, como por ejmplo la base de datos EcoInvent; repositorio de amplio uso y aceptación en la Unión Europea (UE) para realizar este tipo de análisis.
La anterior descripción somera del hormigón pone de manifiesto que sus componentes, primarios o elaborados, desencadenan un impacto ambiental negativo considerable, que, mediante los principios de economía circular, podría ser reducido.
La Asociación Nacional Española de Fabricantes de Hormigón Preparado ANEFHOP y la Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón ANDECE han elaborado Declaraciones Ambientales de Producto (DAP) que analizan el impacto ambiental de la producción de hormigón para vertido y de elementos prefabricados, respectivamente (ANDECE, 2020-2022) (ANEFHOP, 2022). Sin embargo, su ámbito de análisis se concreta en el proceso desde la obtención de materias primas hasta la puerta del almacén, en términos de ACV from cradle to gate (de la cuna a la puerta). Éste es un análisis parcial, ya que no considera el ciclo de vida restante: transporte al lugar de uso, instalación o vertido, mantenimiento, demolición y, en su caso, reciclaje, es decir, from cradle to cradle (de la cuna a la cuna).
Nuevos hormigones, nuevos componentes
Más allá del simple uso como árido de los residuos procedentes de demoliciones existen alrededor del mundo diversas investigaciones en curso, unas más experimentales y otras que ya están aplicándose en la industria. Los aspectos antes comentados y los volúmenes ingentes de hormigón producidos animan a experimentar el uso de adiciones y aditivos que mejoren sus prestaciones y vida útil, faciliten su mantenimiento, sustituyan sus componentes de más impacto -como el cemento o el citado mejorador de reología PAE- o que absorban residuos de otros procesos o productos industriales, mejorando incluso sus características técnicas. Destacan la introducción de cenizas volátiles de la combustión del carbón o de biomasa y las fibras de neumático o de plástico residuales, resultantes de otros procesos de la industria.
En paralelo a estas investigaciones es imprescindible un análisis de impactos exhaustivo del hormigón mediante la metodología ACV que permita verificar la variación resultante de las nuevas formulaciones. Se debe tener en cuenta que las bases de datos públicas, como la mencionada Ecoinvent, no siempre disponen de información con respecto a los nuevos componentes con los que se está experimentando, pudiendo requerir cálculos intermedios y resultar en imprecisiones en los análisis. Además, la visión integral de ciclo de vida de un ACV requiere conocer muy bien las mejoras en el rendimiento de los hormigones para poder considerar las emisiones de mantenimiento o sustitución evitadas. Por último, la dificultad de separación y recuperación de determinados materiales en el proceso de demolición indicará las posibilidades en términos de economía circular e impactos de fin de vida.
Sólo mediante un ACV completo podemos verificar si las nuevas formulaciones que se están desarrollando son aceptables desde el punto de vista medioambiental.
ANDECE. (2020-2022). Declaraciones ambientales prefabricados. Recuperado el 11 de 12 de 2023, de ANDECE: https://www.andece.org/declaraciones-ambientales-andece/
ANEFHOP. (12 de 05 de 2022). Declaraciones Ambientales de producto de hormigones DAP. Recuperado el 02 de 09 de 2023, de AENOR: https://www.aenor.com/Producto_DAP_pdf/ANEFHOP.pdf
Entrada escrita por Ana Rodríguez de la Presa a partir del análisis realizado en su Trabajo Final de Máster: EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL ASOCIADO A HORMIGONES DE BAJA HUELLA DE CARBONO Y AUTORREPARABLES PARA ELEMENTOS PREFABRICADOS, A TRAVÉS DE LA METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA
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