Estudio preliminar de la producción industrial de ceniza de residuos agroindustriales para ser utilizadas como reemplazo parcial del cemento en el concreto
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Resumen en español
La producción de cemento representa el 6% de las emisiones de CO2 del mundo. En algunos países, se generan grandes residuos provenientes de la actividad agrícola; en Colombia se producen millones de toneladas de residuos agroindustriales al año, que usualmente son llevados a rellenos sanitarios o son incinerados. En el mundo se han adelantado investigaciones para reducir la cantidad de cemento en el concreto, sobresale el uso de cenizas de residuos agroindustriales como materiales cementantes suplementarios (SMC), entre los residuos utilizados se destacan la cascarilla de arroz, residuos de tabaco y residuos de palma de aceite. Las cenizas mejoran las propiedades físicas del concreto y contribuyen con la mitigación de las emisiones de CO2. Estudios, publicados en el artículo “Tobacco waste ash: a promising supplementary cementitious material”, se encontró que un reemplazo del 10% de cemento en el concreto por cenizas de tabaco mejora en un 51% el esfuerzo a la compresión. Por lo tanto, es pertinente continuar con este estudio. En este proyecto se realizó un estudio preliminar de la producción industrial de ceniza de residuos agroindustriales para ser utilizadas como reemplazo parcial del cemento en el concreto. Inicio con el estudio del mercado constructivo en Colombia encontrando que es el sector con mayor crecimiento económico. Se investigó la disponibilidad de los residuos, se seleccionaron palma de aceite, cacao y tabaco, como los cultivos más representativos de Santander. Se obtuvieron y caracterizaron las cenizas de estos cultivos y se encontró que la composición química permite clasificarlas como SMC. Se planteó un diseño de producción industrial de ceniza donde se evaluó la inversión previa. Se concluyó que la creación de cenizas a partir de los residuos usados, trabajarían en conjunto con el cemento a manera de aditivo, mejora las propiedades del concreto. Además, se espera reducir las emisiones de CO2.
Resumen en ingles
Cement production represents 6% of the world's CO2 emissions. In some countries, large amounts of residues are generated from agricultural activity; in Colombia, millions of tons of agroindustrial waste are produced per year, which are usually taken to landfills or is entirely incinerated. Across the world, research about reducing the amount of cement in the concrete has been made with rice, tobacco and palm oil residues to be a partial replacement for cement, the use of waste ash as supplementary cementitious materials (SMC) stands out. Among the residues used are rice husks, waste of tobacco and oil palm residues. Ashes improve the physical properties of concrete and contribute to the mitigation of CO2 emissions. Study made in the article "Tobacco waste ash: a promising supplementary cementitious material", it found that a 10% replacement of cement for tobacco ashes in concrete composition improves in a 51% the effort to compress. It is pertinent to continue with this study. In this thesis, a preliminary study of the industrial ash production of agroindustrial waste was carried out to be used as partial replacement of cement in the concrete. It began with the study of the construction market in Colombia finding that it is the sector with the highest economic growth. The availability of waste was investigated, oil palm, cocoa and tobacco were selected as the most representative crops of Santander. The ashes of these crops were obtained and characterized and it was found that the chemical composition of ash allows to classify them as SMC. An industrial ash production design was proposed, where the previous investment was evaluated. It was concluded that the creation of ashes from the waste used, would work together with the cement as an additive, but it improves the properties of concrete. It is expected to reduce CO2 emissions.