Interacci贸n sostenible de los Materiales de Construcci贸n con el Medio Ambiente

Misi贸n

El objetivo global del grupo de investigaci贸n ISCMA es la excelencia en la generaci贸n de conocimiento y tecnolog铆a que permita poner en positivo y/o minimizar los impactos negativos de la construcci贸n, en cada una de las etapas del ciclo de vida, sobre el medio ambiente y las personas, integrando los logros alcanzados en el 谩mbito global de la evaluaci贸n y criterios de aceptaci贸n de la gesti贸n de las estructuras. En relaci贸n con este objetivo, el ISCMA aspira a ser un referente internacional con impacto real de la tecnolog铆a desarrollada en la sociedad espa帽ola, europea y mundial.
Para cumplir este objetivo, el ISCMA lleva a cabo investigaci贸n fundamental y aplicada, as铆 como actividad en comit茅s europeos y nacionales de normalizaci贸n, en relaci贸n con varios 谩mbitos dentro del mundo de la ingenier铆a civil, la construcci贸n y el medio ambiente. As铆, cabe se帽alar 3 importantes l铆neas de actuaci贸n del grupo ISCMA cuyo trabajo cubre, en mayor o menor medida, los tres grandes pilares sobre los que se asienta el concepto de sostenibilidad. Dentro de cada una de ellas se desarrollan asimismo las herramientas para la evaluaci贸n de la innovaci贸n y mejora de la tecnolog铆a alcanzada, por criterios prestacionales.

  • Nuevos materiales de construcci贸n: Dise帽o, desarrollo, funcionalizaci贸n y evaluaci贸n de la durabilidad.
  • Impacto ambiental: Prolongaci贸n de la vida 煤til de estructuras, gesti贸n de residuos y descontaminaci贸n.
  • Mejora de la Calidad de vida: Calidad de ambiente interior y fotocat谩lisis heterog茅nea en construcci贸n.

Dado el car谩cter multidisciplinar del grupo, el trabajo se aborda a varias escalas y desde varios campos de especializaci贸n, desde la generaci贸n de ideas innovadoras hasta los desarrollos, desde nanotecnolog铆a hasta prototipos y normativa, haciendo uso de las tecnolog铆as m谩s avanzadas disponibles en el tratamiento de procesos complejos, como por ejemplo difracci贸n de neutrones y/o radiaci贸n sincrotr贸n, NRRA, IBA, t茅cnicas electroqu铆micas o mecano-qu铆mico-f铆sicas avanzadas.

Personal

Castellote Armero, Marta Mar铆a

marta.castellote@csic.es
870286

Gutierrez Batista, Almudena

almudena.gutierrez@ietcc.csic.es
870

Jim茅nez Relinque, Eva Mar铆a

Investigadora ComFuturo

eva.jimenez@csic.es
870231

Mart铆nez Sierra, Isabel Mar铆a

Dra. en Ciencias Qu铆micas

Durabilidad de estructuras de hormig贸n armado

isabelms@ietcc.csic.es
870273

Nevshupa, Roman

Investigador Distinguido

r.nevshupa@csic.es
870313

Ram贸n Zamora, Jose Enrique

jose.ramon@ietcc.csic.es
870269

L铆neas de investigaci贸n

Bas谩ndonos en los tres objetivos fundamentales mencionados, las l铆neas de investigaci贸n en las que el grupo ISCMA ha hecho aportaciones originales reconocidas internacionalmente son:

Nuevos materiales de construcci贸n: Dise帽o, desarrollo, funcionalizaci贸n y evaluaci贸n de la durabilidad

Dentro de este campo las l铆neas de investigaci贸n se centran en

  • Dise帽o de nuevos materiales fotocatal铆ticos
  • La simulaci贸n acelerada de la degradaci贸n de materiales de construcci贸n
  • Aplicaci贸n de T茅cnicas Avanzadas al estudio de materiales de construcci贸n:
    • Simulaci贸n in-situ por difracci贸n de neutrones o de radiaci贸n sincrotr贸n de los efectos de la carbonataci贸n en el hormig贸n, del fuego, o de la lixiviaci贸n acelerada y posterior cuantificaci贸n de fases por Refinamiento Rietveld
    • Aplicaci贸n de NRRA (Nuclear Resonance Reaction Analysis) para el estudio de fases hidratadas del cemento y de fragilizaci贸n de aceros.
  • Nuevos m茅todos de caracterizaci贸n de materiales multifuncionales: Espectroscopia de emisi贸n de gases bajo el efecto mec谩nico, Espectroscopia de triboemisi贸n y tribomuniscencia, T茅cnica de an谩lisis de contenido de gases en materiales

Impacto ambiental: Prolongaci贸n de la vida 煤til de estructuras, gesti贸n de residuos y descontaminaci贸n

Para mejorar la vida 煤til de las estructuras se hace necesario no s贸lo un mantenimiento proactivo con un control del estado, sino tambi茅n聽estudiar los procesos de degradaci贸n y posibles actuaciones a realizar. En el grupo ISCMA estudiamos:

  • Mecanismos de corrosi贸n y pasivaci贸n de armaduras
  • Desarrollo de nuevas t茅cnicas electroqu铆micas no destructivas para la cuantificaci贸n de la velocidad de corrosi贸n. Del estudio en laboratorio a la aplicaci贸n en estructuras.
  • T茅cnicas el茅ctricas y electroqu铆micas para la caracterizaci贸n de hormigones a edad temprana.
  • Aplicaci贸n de t茅cnicas no destructivas para la evaluaci贸n de materiales estructurales: Obra civil, Arquitectura, Estructuras especiales de contenci贸n nuclear, Patrimonio hist贸rico.
  • T茅cnicas Avanzadas de reparaci贸n de estructuras da帽adas por corrosi贸n de armaduras: Extracci贸n electroqu铆mica de cloruros (EEC), Realcalinizaci贸n (RA), Introducci贸n de sustancias con distintas propiedades, como inhibidores de corrosi贸n hidr贸fugos.
  • Caracterizaci贸n del transporte de iones a trav茅s del hormig贸n.
  • Desarrollo de nuevos m茅todos de ensayo acelerados para la determinaci贸n de coeficientes de difusi贸n de iones cloruro, capacidad de combinaci贸n por parte de la matriz y umbrales l铆mite de corrosi贸n.
  • Aplicaci贸n a especies de inter茅s por su car谩cter radiactivo.
  • Descontaminaci贸n de materiales y estructuras contaminados por metales pesados e hidrocarburos.

Dentro del campo de la gesti贸n de residuos el ISCMA trabaja en el dise帽o de materiales de construcci贸n a partir de residuos como sedimentos dragados y el Rechazo de salmuera de plantas desalinizadoras.

Mejora de la Calidad de vida: Calidad de ambiente interior y fotocat谩lisis heterog茅nea en construcci贸n

En cuanto a la calidad de ambiente interior, es un problema que se ha visto agravado por la construcci贸n de edificios dise帽ados para ser m谩s herm茅ticos y que reciclan el aire con una proporci贸n menor de aire fresco procedente del exterior con el fin de aumentar su rentabilidad energ茅tica. Actualmente se acepta de forma general que los edificios que carecen de ventilaci贸n natural presentan riesgo de exposici贸n a contaminantes.

Resulta dif铆cil valorar los riesgos para la salud (medici贸n, nivel de tolerancia, tiempo de exposici贸n, efectos鈥) en el ambiente interior, siendo relevante la labor preventiva y de control de las instalaciones implicadas al objeto de promover ambientes saludables.

En el ISCMA, se realizan trabajos de investigaci贸n para conocer el problema en ciertos espacios cerrados, realizando adem谩s inspecciones en edificios afectados por este tipo de problem谩tica a trav茅s de contratos y convenios de investigaci贸n.

Por otro lado, la fotocat谩lisis heterog茅nea es una tecnolog铆a basada en la utilizaci贸n de un material semiconductor como catalizador, que se activa por luz (UV o visible) para generar reacciones redox que pueden reaccionar con distintos compuestos, entre ellos distintos tipos de contaminantes. La aplicaci贸n de esta tecnolog铆a en materiales de construcci贸n surge como una herramienta capaz de llevar a cabo la descontaminaci贸n de gases residuales y aire, en superficies funcionales (autolimpiantes, cristales antiniebla, etc.) y en aplicaciones m茅dicas

Hasta el momento, en materiales de construcci贸n, las aplicaciones m谩s extendidas son la autolimpieza y la capacidad de descontaminaci贸n (NOx, SOx, NH3, CO y COVs, contaminantes emitidos fundamentalmente por veh铆culos de motor en ambientes urbanos), que permiten mantener su aspecto est茅tico inalterado en el tiempo y eliminar los niveles de trazas de contaminantes del aire.

Existen numerosas aplicaciones fotocatal铆ticas ya en uso, como revestimientos para superficies verticales u horizontales, fachadas de edificios, paredes de interiores, aceras de calles, etc. Sin embargo, siendo una tecnolog铆a relativamente reciente, un mayor conocimiento del fen贸meno fotocatal铆tico de estos materiales podr铆a permitir hacer m谩s eficiente esta nueva tecnolog铆a.

En el grupo ISCMA se desarrollan como principales l铆neas de trabajo en este campo:

  • Desarrollo, modificaci贸n y optimizaci贸n de fotocatalizadores
  • Evaluaci贸n de reactividad y eficiencia fotocatal铆tica: Estudio de mecanismos de degradaci贸n de contaminantes y an谩lisis param茅trico; Desarrollo de nuevos m茅todos de medidas; Ensayos seg煤n normativas nacionales e internacionales
  • Medidas de efectividad in-situ de materiales
  • Simulaci贸n de procesos fotocatal铆ticos a escala real

Instalaciones y recursos

Laboratorio de fotocat谩lisis

  • Instalaci贸n para la realizaci贸n de ensayos de eliminaci贸n de NOx por fotocat谩lisis, con red para flujo de gases, botellas de gas para calibraci贸n y ensayos, medidores de flujo m谩sicos (Brooks), regulaci贸n y medida de HR y T陋 as铆 como analizador primario de NOx por quimiluminiscencia.
  • Instalaci贸n para la realizaci贸n de ensayos de autolimpieza por fotocat谩lisis, y espectrofot贸metro UV-VIS para medida del color.
  • Instalaci贸n para la realizaci贸n de ensayos de eliminaci贸n de VOCs por fotocat谩lisis, con red para flujo de gases, botellas de gas para calibraci贸n y ensayos, regulaci贸n y medida de HR y T陋 y analizador mediante un detector de fotoionizaci贸n.
  • Reactor de laboratorio para llevar a cabo ensayos de degradaci贸n de compuestos gaseosos por fotocat谩lisis.
  • Otros equipos complementarios, como espectrofot贸metro de fluorescencia medidor de potencial zeta, medidor de ozono, medidor de intensidad de radiaci贸n, medidores de luminiscencia y distintas l谩mparas que emiten a distintas longitudes de onda.
  • Qu铆mica tradicional, para preparaci贸n de disoluciones, reacciones de s铆ntesis, valoraciones cualitativas y cuantitativas,鈥

Laboratorio de durabilidad

  • Dispositivos de descontaminaci贸n.
  • Dispositivos y equipamiento para la realizaci贸n de distintos ensayos de durabilidad en aceros y hormigones: corrosi贸n, coeficientes de difusi贸n y transporte de especies a trav茅s del hormig贸n, hielo-deshielo, lixiviaci贸n, resistividad,..
  • Potenciostatos-galvanostatos y analizadores de respuesta en frecuencia (FRA) para la evaluaci贸n mediante t茅cnicas electroqu铆micas, tanto en corriente continua como alterna, de par谩metros relacionados con la durabilidad de los materiales y la interacci贸n fibra-hormig贸n.
  • Corros铆metro port谩til
  • Fuentes de corriente y sistemas de adquisici贸n de datos para la degradaci贸n acelerada de materiales.
  • Sistema tri-des: Espectrometr铆a de emisi贸n de gases bajo efecto mec谩nico en ultra alto vac铆o

Proyectos

Valorizaci贸n de escorias sider煤rgicas: de residuo a material de construcci贸n inteligente para ciudades saludables

European Joint Programme on Radioactive Waste Management (EURAD)

Construcci贸n sostenible

Nueva generaci贸n de forocatalizadores activos en el visible para la construcci贸n:Materiales h铆bridos naestructurados

Construcci贸n sostenible

Dise帽o de materiales fotocatal铆ticos de base cemento

Construcci贸n sostenible. Centro de formaci贸n de Cartagena de Indias (Colombia)

Soluciones de fondeo AD HOC para plataformas OFFSHORE de oil and gas

Articulos