CASO DE ESTUDIO 2

CENIZAS DE RESIDUOS PAPELEROS COMO CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS ALTERNATIVOS PARA CARRETERAS

SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN

Noreste de España

Hacia el objetivo “Residuo Cero” en la industria de reciclaje de papel.
Conglomerantes de carreteras sostenibles a partir de cenizas provenientes de la valorización energética de residuos papeleros.

Situación actual/ Problemática

SAICA, compañía española de producción de cartón ondulado a partir de pasta de papel reciclado y actor clave del proyecto PAPERCHAIN, opera una planta de valorización energética en El Burgo de Ebro (Zaragoza) donde se incineran los residuos papeleros producidos por la actividad de cuatro de sus plantas papeleras para generar 49 MWhe. Como consecuencia de esta actitivad, se generan 55.000 toneladas de cenizas volantes y de fondo de hogar cada año, siendo enteramente enviadas a vertedero. Al mismo tiempo, muchas entidades locales tienen que invertir importantes recursos en mantener una extensa red de caminos y carreteras rurales. Además, en la actualidad en esta región se planifican o están en ejecución más de 150 km de autovías.

Socios involucrados

ACCIONA: Diseño y ejecución del tramo de prueba. Coordinación de las actividades de demostración.

UPC: La Universidad Politécnica de Cataluña proporciona apoyo técnico para el dimensionamiento, cálculo estructural, modelización, ensayo y monitorización de los tramos de prueba.

TECNALIA: Estudios de impacto ambiental y monitorización ambiental de los tramos de prueba.

Actores clave del proyecto:

  • Industria papelera: SAICA provee de la cantidad necesaria de residuo y facilita las operaciones logísticas.
  • Autoridades públicas: Los ayuntamientos de El Burgo de Ebro, Villamayor de Gállego y Ejea de los Caballeros, así como el Gobierno de Aragón dan apoyo en la ejecución de las actividades de demostración y son potenciales usuarios finales de las soluciones del proyecto.

Modelo de economía circular

ACCIONA ha venido desarrollando una intense investigación en el uso de las cenizas de residuos papeleros (WPA) en construcción en colaboración con SAICA y con el Laboratorio de Carreteras del Gobierno de Aragón.
Los resultados previos y los tramos de prueba a pequeña y mediana escala realizados indican que el WPA puede ser un buen conglomerante para la estabilización de suelos en capas de base y subbase de carreteras en estabilizados de tipo S-EST1, S-EST2 y EST3 así como suelo-cemento, según los requisitos establecidos por el PG-3, así como en el reciclaje de secciones de firme.
PAPERCHAIN propone demostrar las adecuadas prestaciones técnicas y medioambientales de este Nuevo conglomerante hidráulico en tres pilotos, desde el más complejo y sencillo de alcanzar el mercado, capas de estabilizado tipo 2 y 3 (caminos y carreteras rurales), hasta el más complejo y regulado, suelo cemento en carreteras de la red regional.

ACTIVIDADES DE DEMOSTRACIÓN

Demostración

El objetivo principal de la demostración es probar que el WPA puede funcionar correctamente como conglomerante alternativo reemplazando a cemento y cal en capas de suelo estabilizado de carreteras, tanto desde un punto de vista técnico como ambiental. Los procedimientos estándar de ejecución que se utilizan en la actualidad serán modificados cuando sea necesario para permitir el uso del WPA en estas aplicaciones. La demostración se realizará a través de tres pilotos diferentes:

PILOTO 1

Capa de suelo estabilizaDo de tipo S-EST2 según requisitos del PG3 en un camino rural en Ejea de los Caballeros (Zaragoza)

Problemática

El término municipal de Ejea de los Caballeros tiene una extensa red de caminos Rurales que soportan además una elevada intensidad de tráfico pesado de maquinaria agrícola y para suministros ganaderos. La presencia en amplias zonas del término de terreno arcilloso popularmente conocido como “buro” con baja capacidad portante resulta en daños en la red de caminos y por tanto costes de mantenimiento. El uso del WPA puede aumentar la capacidad portante de estos terrenos y mejorar su durabilidad, resultando en ahorros en costes de mantenimiento. El uso de WPA en sustitución de cal como estabilizador de arcillas se demostrará aquí desde un punto de vista técnico, ambiental y económico, como una solución alternativa para este tipo de vías.

Localización

Ejea de los Caballeros

Detalles

Estabilización de 1 km de camino rural
en el parque periurbano de los Bohalares, dentro del término municipal de Ejea de los Caballeros (Zaragoza). El WPA será añadido para incrementar la capacidad portante de la sección del camino y su durabilidad con el objeto de disminuir los costes de mantenimiento a largo plazo.

PILOTO 2

Capa de suelo estabilizado de tipo S-EST2 según el PG3 en una carretera local en Villamayor de Gállego (Zaragoza)

Problemática

Una capa de suelo estabilizado de tipo S-EST3 puede mejorar la durabilidad de una carretera local donde el pavimento está directamente apoyado sobre la capa de zahorra. Este tipo de carreteras se ven además sometidas a cierta presión debido a la presencia discontinua pero muy pesada de maquinaria agrícola. Una capa estabilizada de bajo coste pero gran calidad puede contribuir de manera significativa a reducir los costes de mantenimiento.
Este tipo de vías atraviesan de forma habitual zonas medioambientalmente sensibles, como zonas de cultivos agrícolas y granjas, por lo que este piloto incluirá una intense monitorización ambiental para demostrar su seguridad al mismo tiempo que sus prestaciones mecánicas y viabilidad económica.

Localización

Villamayor de Gállego

Detalles

Estabilización en tramo de prueba de 1 km
Capa de suelo estabilizado de tipo S-EST3 en Villamayor de Gállego (Zaragoza). El piloto consistirá en la ejecución de la renovación integral de la Calle la Balsa, proveyendo una nueva sección de firme que incluirá una capa de suelo estabilizado de tipo 3 de 25 cm de espesor y un nuevo pavimento asfáltico.

PILOTO 3

Capa de suelo-cemento en una carretera de la red regional en Ejulve (Teruel)

Problemática

La capa de suelo-cemento es la más compleja desde el punto de vista técnico, dado que cuando se coloca como subbase de carretera recibe directamente parte de la tensión transmitida por el tráfico siendo la mayor parte de las veces la capa crítica en los fallos de los modelos de fatiga. Además, su ejecución implica una dosificación muy precisa en planta, por lo que se necesita un entendimiento perfecto de la demanda de agua y comportamiento químico del WPA tanto en el corto plazo como a largo plazo. Este tramo de prueba será monitorizado con diferentes sensores para controlar la temperatura y la tensión en el interior de la capa, así como la respuesta mecánica y deformación en cada sección entre líneas de pre-fisurización.

Localización

Ejulve

Detalles

Capa de suelo-cemento en 250 m de una carretera de la red autonómica
El suelo cemento se preparará en una planta de hormigón y se colocará en el tramo de prueba siguiendo los procedimientos estándar. Este tramo de prueba se comparará con el resto de la carretera ejecutada con cemento.

Indicadores de prestaciones claves

Comprobación de prestaciones técnicas:

Los tres pilotos se monitorizarán para comprobar la durabilidad y las prestaciones técnicas, demostrando que se cumplen los requisitos técnicos establecidos en la regulación.

Los indicadores a monitorizar incluyen: resistencia a compresión, trabajabilidad, compresibilidad, etc.

Trabajabilidad: El nuevo conglomerante debe ser de fácil manejo y gestión.
Se registrarán los parámetros de productividad para demostrar su competitividad en comparación con el cemento y la cal.

Se medirá un ratio de productividad por hora comparando una unidad de capa de suelo estabilizado con cemento y con WPA como KPI para comprobar cómo el cambio de conglomerante afecta a la productividad.

Evaluación ambiental:

Concentración de cloruros, sólidos totales disueltos, conductividad eléctrica.
La monitorización consistirá en:

MONITORIZACIÓN DE LAS AGUAS SUPERFICIALES AGUAS ABAJO DEL DEMOSTRADOR, ESCORRENTÍA SUPERFICIAL Y LIXIVIADOS

Muestra de suelos para determinar contenido en sales solubles y contenido en metales y trazas

Capacidad de la vegetación de las cunetas de absorber metales traza

Cuantificación de la valorización lograda durante el proyecto y su replicación potencial

Toneladas de Cenizas

%

Cenizas reemplazadas por cemento

toneladas de cemento y cal reemplazadas

A lo largo del proyecto:
Los tres pilotos conllevarán la valorización de unas 310 toneladas de WPA, en detalle 90 toneladas en el S-EST2 reemplazando a cal; 120 toneladas de WPA reemplazando a un 3% de cemento en el S-EST3 y alrededor de 100 toneladas de WPA reemplazando al cemento en el piloto de suelo-cemento.

Replicación:
4.6 millones de toneladas de papel se reciclaron en España en el año 2015. Al mismo tiempo, 2 millones de € e invirtieron en el mantenimiento de caminos Rurales sólamente por parte de la diputación provincial de, además de aproximadamente un 3% del presupuesto total del Ayuntamiento de of El Burgo para este tipo de intervenciones, lo que da idea de la inversión en este tipo de trabajos. Plantas de valorización energética similares se encuentran distribuidas a lo largo de toda Europa (Italia, Eslovenia, Alemania, Holanda, Noruega,…), de lo que se deduce un amplio potencial para su replicación.