Protección superficial del hormigón reciclado mediante la biodeposición de sílice biogénica

Abstract

[ES] La problemática ambiental vinculada a la producción y gestión de residuos de construcción y demolición (RCD) está experimentando un crecimiento exponencial a nivel global. Por esta razón, la reutilización de estos residuos como áridos reciclados se plantea como una solución para la gestión sostenible de materiales, promoviendo la economía circular en la industria de la construcción. Sin embargo, el hormigón fabricado con este tipo de áridos puede presentar propiedades mecánicas y de durabilidad inferiores al hormigón convencional. La presente tesis aborda este desafío mediante la investigación de posibles tratamientos superficiales que mejoren las propiedades del hormigón reciclado. En concreto se estudia la viabilidad de la utilización de recubrimientos generados por biodeposiciones de caparazones celulares de diatomeas a través de diversas técnicas. Este planteamiento implica la acumulación de los propios cuerpos celulares de estas microalgas conforme la colonia va creciendo y adhiriéndose a la superficie del material tratado, con el fin de formar capas de sílice biológica, cuyo efecto de cobertura pueda proporcionar propiedades sellantes y reparadoras en este tipo de materiales base-cemento. Para ello se ha explorado en detalle la biopelícula formada por las microalgas sobre la superficie de los hormigones endurecidos, a fin de obtener unas condiciones idóneas para el crecimiento de las diatomeas, que logren mejorar la eficiencia de la deposición de sílice biogénica para su uso como biomaterial protector. Una vez que la biopelícula silícea es generada se debe evaluar su impacto en las propiedades mecánicas y durables del hormigón reciclado, comparando las propiedades protectoras que aporta la el biotratamiento con respecto a las muestras no tratadas. Esta técnica ha demostrado ser altamente efectiva para mejorar la durabilidad y propiedades del hormigón endurecido, con la aspiración de reducir la dependencia de tratamientos superficiales sintéticos en operaciones de reparación o mantenimiento en estructuras de hormigón. De esta manera en la presente tesis se presenta la biodeposición de sílice biogénica como una estrategia sostenible con implicaciones significativas en la construcción, fomentando la economía circular y mejorando las propiedades de los materiales de construcción.

[EN] The environmental problems linked to the production and management of construction and demolition waste (CDW) are experiencing exponential increase at a global scale. For this reason, the reuse of these wastes as recycled aggregates is proposed as a solution for the sustainable management of materials, promoting the circular economy in the construction industry. However, concrete made with this type of aggregates can have inferior mechanical and durability properties compared to conventional concrete. This thesis addresses this challenge by investigating possible surface treatments that improve the properties of recycled concrete. Specifically, the feasibility of using coatings generated by biodeposition of diatom cellular shells through various techniques is studied. This approach involves the accumulation of the cell bodies of these microalgae as the colony grows and adheres to the surface of the treated material, in order to form layers of biological silica, whose covering effect can provide sealing and repairing properties in this type of cement-based materials. For this purpose, the biofilm formed by the microalgae on the surface of hardened concrete has been explored in detail, in order to obtain ideal conditions for the growth of diatoms, which will improve the efficiency of the deposition of biogenic silica for use as a protective biomaterial. After the silica biofilm is generated, its impact on the mechanical and durability properties of the recycled concrete must be assessed by comparing the protective properties provided by the biotreatment with those of untreated samples. This technique has proven to be highly effective in improving the durability and properties of hardened concrete, with the aspiration of reducing the dependence on synthetic surface treatments in repair or maintenance operations on concrete structures. Thus, this thesis presents biogenic silica biodeposition as a sustainable strategy with significant implications in construction, promoting the circular economy and improving the properties of building materials.