Interacciones con agua de productos de la combustión del carbón (CCPs) con hidrofobicidad inducida

Abstract

En muchos países del mundo es común el uso del carbón en plantas térmicas como generador de electricidad. La combustión del carbón genera productos denominados CCPs, en su mayoría ceniza, la cual es divida en tres categorías, volante, de fondo y yeso y lignito, usualmente en proporciones de 70%, 25% y 5% respectivamente. En 2014, 880 millones de toneladas fueron producidas en todo el mundo. Los países que más produjeron fueron, Estados Unidos de América, China e India con un promedio de 120 millones de toneladas. En América Latina el problema no es la cantidad de productos generados ya que dicha producción está disminuyendo. Por ejemplo, en Colombia 800 toneladas fueron producidas en el año 2015. Estas fueron dispuestas en embalses de disposición, y en muchos de los casos el material no fue compactado, generando contaminación por infiltraciones y transporte eólico. La producción en Colombia no es muy alta comparada con otros países dado que la producción de energía en plantas de electricidad tan solo representa el 5% del total de la energía producida y funciona como un remplazo de las centrales hidroeléctricas. Diferente a la situación que se presenta en Estados Unidos en donde la producción de energía en plantas de carbón representa el 40% del total, produciendo cerca de 120 millones de CCPs, de los cuales el 47.5% fueron reutilizados en 2014. Usualmente, los CCPs son dispuestos en embalses que regularmente son regulados por la EPA. Esta agencia definió que los embalses deben estar protegidos en su interior por una capa que prevenga el paso de lixiviados al exterior. Los requerimientos mínimos para esta capa son: (1) una capa constituida por dos membranas de suelo impermeable, materiales que en muchos casos son complicados de conseguir en el sitio de construcción del embalse (2) una geomembrana y una capa de drenaje. Sin embargo, los CCPs pueden ser reutilizados con otros materiales como concreto, cemento, pavimentos y rellenos. Considerando que la cantidad de CCPs reutilizados sigue siendo aproximadamente el 50% de la producida anualmente, en la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte (UNCC), se ha venido mezclando con químicos llamados organsilanos (OS), para medir sus propiedades y dar nuevos reúsos. En el pasado, los organosilanos han sido utilizados con materiales granulares consiguiendo suelos hidrofóbicos. En el caso de esta investigación se realizó la mezcla siguiendo un protocolo de rociado y se definieron las dosis de acuerdo a los resultados de los ensayos de tiempo de penetración de una gota de agua, ángulo de contacto y presión de ruptura. Estos tres ensayos también se realizaron para diferentes humedades de la dosis escogida.