Cómo convertir residuos de material refractario en materia prima
Los ladrillos refractarios, unos ladrillos especializados que se utilizan para revestir hornos industriales, incineradores y reactores a alta temperatura, son costosos de fabricar y difíciles de reciclar. En el marco del proyecto de investigación REFRASORT, financiado por la UE, se invirtieron tres años en hallar una manera de mejorar la segregación de refractarios usados con la mira puesta en convertir residuos industriales en una materia prima útil. El equipo del proyecto REFRASORT diseñó un sistema automatizado basado en espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS) para clasificar ladrillos refractarios usados, junto con un sistema de empujadores para manipularlos. La necesidad de reciclar mejor es evidente. «Solamente se cubre entre un cinco y un siete por ciento de la demanda de materias primas con materiales reciclados, y con ello se cubre únicamente unas pocas aplicaciones, de modo que se pierde mucho material», explica Liesbeth Horckmans, coordinadora del proyecto REFRASORT e investigadora especializada en materiales sostenibles de la empresa belga VITO, dedicada a la investigación de tecnologías limpias. Actualmente, la mayoría de refractarios usados se emplean en aplicaciones de bajo nivel como subbases de calzadas, o simplemente se envían a un vertedero. Al mismo tiempo, los fabricantes europeos de ladrillos refractarios dependen en gran medida de la importación de las materias primas necesarias para su fabricación (un noventa por ciento de la bauxita, por ejemplo, proviene de China), y sus precios son muy inestables. La contaminación dificulta la segregación La segregación de refractarios usados, que actualmente se hace a mano, resulta compleja. Las temperaturas extremas y el contacto con acero caliente y escoria durante su utilización, así como el polvo añadido durante la demolición, provocan la formación de capas de contaminación sobre las superficies de los ladrillos y ello dificulta la identificación de sus componentes. Esta contaminación imposibilita el empleo de sensores para examinar sus propiedades superficiales. El equipo del proyecto REFRASORT abordó este problema utilizando tecnología LIBS, que dirige dos ráfagas láser a cada fragmento de residuo según se desplaza por la cinta transportadora. La primera ráfaga penetra la capa de contaminación hasta una profundidad de cien micrómetros y permite a la segunda ráfaga generar el material de análisis sin interferencias. «Uno de los problemas que tuvimos que superar era la necesidad de seguir muy bien el material, dado que es preciso asegurarse de que el segundo haz incida exactamente en el mismo punto que el primero», indica la Dra. Horckmans. Manipulación rápida Diseñar un sistema manipulador mecánico que fuese suficientemente rápido para seguir el ritmo del sensor supuso un segundo obstáculo que vencer. «A fecha de hoy, los sistemas manipuladores suelen utilizar placas mecánicas o sistemas neumáticos, pero en este caso, los ladrillos llegan a pesar varios kilos cada uno», continúa la Dra. Horckmans. Además, cada fragmento debe quedar separado a una distancia concreta del siguiente. El equipo del proyecto ideó un sistema consistente en cuatro subprocesos —alineamiento, aislamiento, espaciado y separación— basados en una serie de dispositivos empujadores neumáticos. Este sistema segrega ocho fragmentos a la vez y es capaz de identificar un ladrillo cada segundo, lo cual supone una productividad total de diez toneladas a la hora. Durante el año 2016, el equipo utilizó una instalación de demostración construida en la empresa belga de reciclado ORBIX para segregar treinta toneladas de material, que posteriormente se utilizó en otra instalación. «Hemos comprobado el concepto de aplicación de la tecnología LIBS para realizar la identificación y hemos demostrado que somos capaces de lograrlo a escala industrial, con unos resultados que permiten la reutilización deseada», afirma la Dra. Horckmans. Los miembros del proyecto están actualmente a la búsqueda de financiación para proseguir con el desarrollo técnico y una aplicación a mayor escala. Han recibido muestras de un gran interés por parte de la industria y se proponen alcanzar una aplicación industrial plena en un periodo de entre dos y tres años.
Palabras clave
REFRASORT, segregación, reciclado, refractarios, ladrillos refractarios, automatización, espectroscopia láser, manipulación mecánica