Espuma rígida: materia prima para materiales de construcción y gas hidrógeno

Detrás de su utilidad, aparentemente inagotable, la espuma rígida de poliuretano –utilizada en la fabricación e instalación de refrigerantes industriales y domésticos, construcciones, colchones, empaques y vehículos, debido a su versatilidad y propiedades de aislamiento térmico y sonoro y alta resistencia– esconde un desafío ambiental subestimado hasta el momento en el país: su omnipresencia en la producción ha llevado a una acumulación masiva de residuos que plantea un dilema ecológico de grandes proporciones.

Aunque su disposición final se hace en rellenos sanitarios, esta espuma, aparte de ocupar demasiado espacio, comparte con el plástico una característica poco amigable: su lenta degradación, que puede durar más de un siglo. Además, los costos financieros que acarrea para las empresas transportarla a los vertederos, para luego enterrarla en celdas de seguridad, oscilan entre 2.800 y 3.500 pesos por kilo, ya que su rigidez no permite compactarla, sin mencionar el daño ambiental que causa al descomponerse en miles de fragmentos de microplásticos que contaminan aire, suelo y agua.

Pese a su importancia en la economía y a los esfuerzos adelantados en las últimas décadas por el subsector de espumas para eliminar la sustancias agotadoras de ozono (SAO) utilizadas para el soplado en su fabricación, la discusión sobre el manejo integral al final de su vida útil es incipiente y no se ha dado ampliamente, tanto así que la legislación colombiana no es clara y determinante con este residuo.

A partir de la problemática, una estudiante de la Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira propone aprovecharla de dos formas: la primera, adicionarla a la matriz del cemento para que se pueda usar como material de construcción, y la segunda es analizar los productos químicos valiosos liberados mediante pirólisis, un proceso adelantado en el Laboratorio de Análisis Térmico de la UNAL Sede Medellín, en donde se llevó a cabo su descomposición química por calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno, y se halló una importante presencia de gas hidrógeno.

“En esta prueba, las muestras de espuma se sometieron a picos de temperatura desde 200 hasta 700oC, y se encontró que este último registró la mayor generación para ambas muestras, o sea que a mayor temperatura más generación de este gas”, informó la investigadora.

La ingeniera ambiental Isabella Fernanda López Rodríguez, interesada en trabajar en su tesis de maestría el aprovechamiento de la espuma rígida de poliuretano, y conociendo de cerca la problemática en una empresa del Valle del Cauca que trabajaba en la línea de producción de refrigeradores, la cual botaba grandes cantidades de toneladas, inició en el 2020 el proyecto de investigación con la dirección de la profesora titular Janneth Torres Agredo, de la Facultad de Ingeniería y Administración de la UNAL Sede Palmira, experta en el tema.

En este contexto, el estudio de la UNAL adquiere una relevancia nacional desde diferentes miradas, ya que esta investigación pionera presenta una solución innovadora y sostenible para la disposición final del residuo, al mismo tiempo que hace un llamado a las autoridades ambientales y allana el camino hacia prácticas más responsables, respetuosas y sostenibles con el medioambiente.

El propósito es aportar a los Objetivos de Desarrollo Sostenible y al fortalecimiento de la economía circular, un modelo enfocado en la producción y el consumo responsable que permitirá reutilizar el material desechado e ingresarlo nuevamente al sistema productivo para mitigar su acopio y contener los daños ambientales que pueden provocar sus compuestos, además de la emisión de gases de efecto invernadero.

La investigadora se centró inicialmente en la revisión y análisis de la literatura científica con la que identificó la escasa exploración que existe sobre este material en el país. Paso seguido, realizó la caracterización de cuatro residuos de espuma rígida de poliuretano, generados en tres industrias del sector electrodomésticos y construcción, ubicadas en el Valle del Cauca, de donde tomó las muestras para los experimentos.

La metodología utilizada para transformar la espuma consistió en un proceso mecánico en el que se molió el residuo hasta convertirlo en pequeñas partículas de polvo, luego fue reemplazado y probado en diferentes porcentajes de arena por espuma rígida molida en la mezcla de cemento y agua –lo que se conoce en el sector de la construcción como “mortero o concreto”– para pegar los bloques o ladrillos en una estructura, lo que hasta el momento ha revelado resultados promisorios.

“En los ensayos se llevó a cabo la caracterización física y química de las muestras y con la Universidad del Valle se desarrollarán las pruebas de ecotoxicidad del material”, informó la investigadora, quien también ha contado con el apoyo del estudiante de pregrado en Ingeniería Ambiental Joseph Alejandro Díaz Saavedra.

Según la revisión de literatura científica, el estudio apunta al uso aprovechable de esta espuma en las estructuras secundarias de construcción, como paredes de refuerzo, divisiones internas y repello, debido a las limitaciones encontradas en la literatura científica sobre su utilización en estructuras primarias como el cimiento sobre el cual se apoya todo el edificio, las columnas, las vigas y las fachadas externas, entre otras.

Con los análisis químicos obtenidos en desarrollo del proyecto, los investigadores determinaron “los elementos críticos de cada espuma” según el sector de la empresa que genera el residuo y sus características, es decir, si requieren mejor comportamiento térmico y sonoro, mejor resistencia a impactos, mayor o menor densidad, entre otras. Por ejemplo, el porcentaje de cloro hallado en una de las muestras tomadas de la industria de electrodomésticos puede obedecer a que este compuesto es requerido para la fabricación de “isocianato MDI”, una materia prima que le brinda las características de resistencia a la espuma.

Los investigadores también encontraron diferentes tipos de densidad en las espumas evaluadas, según su uso. Para el caso de la espuma proveniente del sector de electrodomésticos, revelaron que esta registra el mayor valor de densidad en kilogramos por metro cúbico, en comparación con los demás valores.

A medida que la investigación avanza hacia la etapa final, los análisis previos demuestran las posibilidades que representa el polvo de la espuma rígida de poliuretano en el sector de la construcción; no obstante, aún falta por concluir las pruebas de compresión y flexión que se requieren según la norma técnica colombiana, esenciales para evaluar la capacidad del material para soportar estructuras y cargas.

Por último, una de las limitantes para que esta propuesta se pueda implementar a futuro a gran escala es el vacío jurídico respecto a la clasificación y las características que determinan la peligrosidad de un residuo, las cuales están contempladas y reguladas en el Decreto 4741 de 2005 del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (Minvivienda), ya que “las características de la espuma rígida de poliuretano, de acuerdo con lo que indica esta normativa, no se ajustan claramente a este material, quedando sujetas a la interpretación de cada profesional ambiental”, concluyó la investigadora López.

Extraido de Periodico Unal