Assessment of mussel shells for the development of different bio-based building materials

Resumen

Evaluación de las conchas de mejillón para el desarrollo de diferentes biomateriales de construcción España es uno de los principales productores mundiales de mejillón, siendo las costas de Galicia el centro de esta industria, con una producción anual de aproximadamente 200,000 toneladas. Estos mejillones se venden frescos, aunque una gran fracción se procesa y comercializa en conserva (aproximadamente el 38%). Esta industria conservera vende solo la carne desechando las conchas que posteriormente se convierten en un subproducto. La estimación de la generación de residuos de esta industria solo en Galicia es de 25,000 toneladas anuales, pero no todos los residuos se reciclan y hoy en día gran parte de estos terminan en vertederos no controlados. Este es también un problema global, que ha sido abordado en numerosas publicaciones desde los años 90. Esta tesis doctoral analiza el uso de conchas de mejillón como biomaterial de construcción en diferentes aplicaciones como áridos para la fabricación de hormigón, morteros de revestimiento innovadores y como relleno suelto para aislamiento. La concha de mejillón fue tratada térmicamente a 135 °C durante 30 minutos y luego triturada y tamizada para producir arena y grava. El árido está compuesto principalmente de carbonato cálcico (> 95%) con trazas de compuestos orgánicos y pequeñas cantidades de sulfato y cloruro. La primera aplicación considerada fue la producción de hormigón en masa. Los resultados conducen a establecer que la sustitución de la concha de mejillón debe limitarse al 25% de los áridos finos o gruesos, o al 12.5% de los áridos finos y gruesos juntos. Con estos porcentajes, el hormigón muestra un comportamiento correcto y, al pulirse, se consigue un interesante acabado estético con fragmentos vistos de conchas marinas. La segunda aplicación fueron los morteros de revestimientos, en estos, el 25%, 50% y 75% del árido fue reemplazado por áridos de mejillón. Los ligantes considerados fueron el cemento y la cal. Los áridos de mejillón afectan la trabajabilidad, la densidad y las propiedades mecánicas de las mezclas. También se reduce considerablemente la absorción capilar. Esto se atribuyó principalmente al contenido de materia orgánica y la forma lajosa de las conchas. Estos dos parámetros también afectan a la carbonatación de los morteros de cal, reduciéndose el avance a edades tempranas con respecto al patrón mientras que el área carbonatada total se incrementó a edades avanzadas con el contenido de mejillón. El límite de sustitución recomendado para los morteros de revestimiento es del 25%, aunque en el caso de la cal con mayores porcentajes los cambios no son severos. La tercera aplicación fue el uso como material de relleno suelto. Las conchas de mejillón confinadas dentro de un espacio cerrado (una caja de madera) tienen una conductividad térmica similar a la de una madera de conífera ligera, por lo que puede considerarse un material con baja conductividad térmica. Además, el material muestra un comportamiento acústico como el de otros materiales aislantes comercializados. Este trabajo de investigación nació en el marco del Proyecto Biovalvo "Valoración de las conchas bivalvos gallegos en el ámbito de la construcción". El último paso de este proyecto fue la construcción de un edificio experimental que incluye todos los materiales de construcción descritos en esta investigación. Se incluyeron conchas de mejillón en el techo, las paredes, el suelo y los cimientos del edificio. Los resultados de esta experiencia se publicarán en documentos científicos posteriores, aunque una descripción del edificio y los resultados preliminares se presentan en el Anexo A de esta tesis.