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Una investigación multiuniversitaria explora la viabilidad de la ceniza de cáscara de arroz como sustituto parcial del cemento en la construcción a base de hormigón.

El estudio, coescrito por un investigador de AURAK, utilizó técnicas de aprendizaje automático para desarrollar modelos de predicción de resistencia. Como parte de la búsqueda de sustitutos del cemento en la industria de la construcción, un grupo de investigadores de diez universidades, incluida la Universidad Americana de Ras Al Khaimah (AURAK), ha publicado un artículo que explora la viabilidad del uso de ceniza de cascarilla de arroz como sustituto parcial del cemento para la producción de hormigón sostenible. La ceniza de cascarilla de arroz (CPA), rica en sílice, presenta una composición química favorable como material complementario similar al cemento para su uso en hormigón. El uso de CPA en el hormigón provoca su reacción química con los hidratos del cemento, principalmente hidróxido de calcio, y forma productos secundarios que aportan resistencia y estabilidad a la mezcla de hormigón resultante. La producción de hormigón está asociada a la liberación de una cantidad significativa de dióxido de carbono, uno de sus principales componentes. El objetivo del estudio fue reducir los impactos ambientales negativos asociados con la fabricación de hormigón. Los ambientalistas creen firmemente que el cemento debe ser reemplazado por una sustancia con una menor huella de carbono. El estudio utilizó técnicas de aprendizaje automático (ML) para desarrollar modelos de predicción para la resistencia a la compresión del hormigón RHA, en contraste con los métodos tradicionales que son costosos y requieren mucho tiempo. Los enfoques de ML se utilizan ahora en la industria de los materiales para desarrollar modelos predictivos eficientes que incorporan explícitamente la relación entre los parámetros de respuesta y los factores de entrada. El estudio proporciona una valiosa guía para constructores e investigadores para estimar la resistencia a la compresión del hormigón RHA. En la segunda fase en curso de la investigación (llevada a cabo exclusivamente en AURAK), se investigaron los efectos del RHA como un reemplazo parcial del cemento en el hormigón en un programa experimental de laboratorio. El cemento se reemplazó al 5%, 10% y 15% (en peso) con RHA para la producción de hormigón. Se evaluaron importantes características de resistencia y durabilidad de las mezclas de concreto resultantes en estado fresco y endurecido a diferentes edades del concreto. Los resultados de las pruebas mostraron que el uso de ceniza de cascarilla de arroz como reemplazo parcial del cemento en concreto mejora la resistencia a la compresión, la resistencia a la abrasión y las características de barrera contra la humedad del concreto en etapas posteriores. Además, un importante indicador de durabilidad del concreto, a saber, la baja retracción por secado, se mejora significativamente con la incorporación de ceniza de cascarilla de arroz como reemplazo parcial del cemento. El Prof. Stephen Wilhite, Vicepresidente Sénior de Asuntos Académicos y Éxito Estudiantil y Rector de AURAK, dijo: "Nos gustaría felicitar al equipo de investigación que contribuyó a este estudio. Forma parte de los esfuerzos globales en curso de diferentes investigadores para encontrar reemplazos para materiales dañinos para el medio ambiente. Los resultados son alentadores y confiamos en que la investigación sobre el uso de ceniza de cascarilla de arroz como reemplazo del cemento continuará y potencialmente impulsará la sostenibilidad en el sector de la construcción". Roz-Ud-Din Nassar, del Departamento de Ingeniería Civil y de Infraestructura de AURAK y uno de los autores del artículo, dijo: "Mientras el mundo lucha por reducir las emisiones de CO2 para salvar el planeta, es deber de todos contribuir a este esfuerzo. Nos complace que nuestra investigación presente argumentos sólidos para usar RHA como reemplazo parcial del cemento en la fabricación de concreto. Los resultados de las pruebas apuntan a la viabilidad de usar RHA en concreto para la producción de mezclas de concreto económicas, duraderas y respetuosas con el medio ambiente. Dichas mezclas representan un paso importante en la dirección de las prácticas de construcción sostenibles".

Considerando las propiedades aglutinantes del cemento, el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) estima que alrededor de 4 mil millones de toneladas de cemento se producen a nivel mundial cada año, lo que representa el 7% de las emisiones totales de CO2. Para ser más precisos, 1 tonelada de fabricación de cemento produce 0,9 toneladas de CO2.

Las otras universidades cuyos investigadores participaron en la primera fase del estudio fueron: Universidad de Najran, Arabia Saudita; Universidad de Ingeniería y Tecnología (Pakistán); Macroview Projects (Australia); Universidad Príncipe Sattam Bin Abdulaziz (Arabia Saudita); Universidad del Golfo de Ciencia y Tecnología (Kuwait); Universidad Tecnológica de Silesia (Polonia); Universidad de Tecnología y Economía de Budapest (Hungría); Universidad Tecnológica de Luleå (Suecia); y Universidad de Monash (Malasia).