Fabricación e idoneidad de cales hidráulicas naturales como aglomerante en construcción sostenible y restauración (Id-Cal)

Abstract

El gran impacto ambiental de la producción de cemento Portland impulsa a buscar alternativas más sostenibles para obras de rehabilitación y restauración, donde se requieren morteros compatibles y reversibles. Un aglomerante más idóneo y sostenible es la cal hidráulica natural (NHL), obtenida de la calcinación de calizas silíceas o margosas a temperaturas de 950-1200 ºC. Aunque la normativa europea regula las NHL principalmente según la resistencia mecánica de los morteros a 28 días, en el mercado se encuentran productos con comportamientos muy distintos y cambiantes a lo largo del tiempo y esto genera cierto descontento e inseguridad respecto a su fiabilidad en intervenciones de restauración. En este contexto, este proyecto ha permitido investigar como optimizar el proceso de fabricación de la cal hidráulica natural para llegar a productos de elevada calidad y que se puedan clasificar de una forma inequívoca, para el correcto uso de este tipo de aglomerante. En el desarrollo de esta investigación se visitaron más de 10 fábricas de cales, se analizaron las materias primas usadas y los productos finales fabricados y se compararon todas las etapas del proceso productivo de cada fábrica. Este estudio permitió demostrar que el proceso de fabricación de la NHL, aún siguiendo un procedimiento similar en todas las fábricas, es caracterizado por pequeñas variaciones en la producción (diferentes materias primas, temperaturas de cocción variables, distintos procedimientos de apagado de la cal), que influyen de forma crucial en las características finales de las NHL. Otro aspecto para destacar es la presencia de solo una fábrica de NHL en España, con la consecuencia de que casi todas las NHL son hoy en día importadas. Con el objetivo de promover la implantación de fábricas de NHL a nivel local y nacional, se investigó la disponibilidad geológica de materia prima en la provincia de Granada, y se muestrearon y analizaron un total de 56 muestras de calizas silíceas y margo-calizas, entre las que se seleccionaron finalmente 10 materias primas potencialmente idóneas para la fabricación de 3 tipos de NHL, que fueron obtenidos experimentalmente en laboratorio, reproduciendo a pequeña escala el proceso industrial. Nuestros resultados, todos publicados en revistas de alto impacto y posicionadas en el primer cuartil de su categoría, demuestran que es posible llevar a cabo la producción de aglomerantes más sostenibles que el cemento en Andalucía. Además, se ha demostrado que es posible implementar un proceso productivo más eficiente, por ejemplo, reduciendo el consumo de agua durante la etapa de apagado. En definitiva, gracias a la implementación de una metodología científica rigurosa y de un enfoque multidisciplinar e intersectorial, este proyecto ha logrado tener un impacto positivo en el Patrimonio Arquitectónico, la industria de la construcción, y el medioambiente.

The significant environmental impact of Portland cement production is driving the search for more sustainable alternatives for renovation and restoration work, where compatible and reversible mortars are required. A more suitable and sustainable binder is natural hydraulic lime (NHL), obtained from the calcination of siliceous or marly limestones at temperatures of 950-1200 °C. Although European regulations mainly regulate NHL according to the mechanical strength of mortars at 28 days, there are products on the market with very different and changing behaviours over time, and this generates some discontent and uncertainty regarding their reliability in restoration work. In this context, this project has made it possible to investigate how to optimise the manufacturing process of natural hydraulic lime in order to obtain high-quality products that can be classified unequivocally for the correct use of this type of binder.In the course of this research, more than 10 lime factories were visited, the raw materials used and the final products manufactured were analysed, and all stages of the production process at each factory were compared. This study demonstrated that the NHL manufacturing process, even though it follows a similar procedure in all factories, is characterised by small variations in production (different raw materials, variable firing temperatures, different lime slaking procedures), which have a crucial influence on the final characteristics of NHL.Another aspect to highlight is the presence of only one NHL factory in Spain, with the consequence that almost all NHL is now imported. With the aim of promoting the establishment of NHL factories at local and national level, the geological availability of raw materials in the province of Granada was investigated, and a total of 56 samples of siliceous and marly-calcareous limestones were sampled and analysed, from which 10 raw materials potentially suitable for the manufacture of three types of NHL were finally selected. These were obtained experimentally in the laboratory, reproducing the industrial process on a small scale. Our results, all published in high-impact journals ranked in the first quartile of their category, demonstrate that it is possible to produce binders that are more sustainable than cement in Andalusia. Furthermore, it has been shown that it is possible to implement a more efficient production process, for example, by reducing water consumption during the slaking stage.In short, thanks to the implementation of a rigorous scientific methodology and a multidisciplinary and cross-sectoral approach, this project has had a positive impact on architectural heritage, the construction industry and the environment.