Fabricación de ladrillos de arcilla sostenibles.

Valorización de cenizas de la
combustión de tableros de madera.
D. Eliche-Quesada (1*), M.A. Felipe-Sesé (1,2), S. Martínez-Martínez(1), A. Infantes-Molina (3)
(1)
Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales, EPS de Jaén,
Universidad de Jaén, Campus Las Lagunillas, s/n, 23071-Jaén, España
(2)
Universidad Internacional de la Rioja Avenida La Paz, 137. 26002 Logroño (La Rioja),
España
(3)
Departamento de Química Inorgánica, Cristalografía y Mineralogía (Unidad Asociada al
ICP-CSIC), Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga, Campus de Teatinos, 29071-
Málaga, España
* Tel.: +34 953 211 861; Fax: +34 953 212 141
e-mail de contacto: deliche@ujaen.es
Resumen
En este trabajo se evalúa el efecto de la incorporación de cenizas resultantes de la
combustión de tableros de madera, como materia prima secundaria, para la fabricación
de ladrillos cerámicos de arcilla. Las cenizas fueron caracterizadas mediante difracción
de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), análisis termogravimétrico-
termodiferencial y análisis elemental. Para estudiar la influencia de la incorporación de
cenizas se prepararon tres composiciones con un 10, 20 y 30% en peso de las mismas.
El residuo se adicionó a una mezcla de arcillas procedentes de la localidad de Bailén
(Jaén, España), concretamente en una proporción para la mezcla de 30% en peso arcilla
roja, 30% en peso de arcilla amarilla y 40% en peso de arcilla negra. Las dosificaciones
fueron homogeneizadas, conformadas por compresión y sinterizadas en aire en un horno
eléctrico de laboratorio a una temperatura máxima de 1.000 ºC, siendo la rampa de subida
hasta los 1.000 ºC de 3 ºC/min y el mantenimiento a máxima temperatura de 4 h. Se han
evaluado las propiedades tecnológicas de los ladrillos: contracción lineal, densidad
aparente, porosidad aparente, absorción de agua, resistencia a la compresión y
conductividad térmica, comparando los resultados obtenidos con los de los ladrillos
control, los cuales contienen sólo arcilla. Los resultados indicaron que la cantidad óptima
de cenizas a adicionar es del 20% en peso obteniendo ladrillos con propiedades
tecnológicas similares al ladrillo control conteniendo sólo arcilla, con una menor densidad
aparente (1.560 kg/m3), una similar resistencia a la compresión (53,6 MPa) y una menor
conductividad térmica (0,886 W/mk). Hay que señalar que los ladrillos que contienen el
30% en peso de cenizas cumplen la normativa requerida para ladrillos cerámicos de
arcilla cocida aunque sus propiedades mecánicas se reducen significativamente. Además
los ladrillos no presentan problemas ambientales de acuerdo con los resultados obtenidos
con el ensayo de lixiviación.

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Palabras clave: cenizas de combustión de tableros de madera, ladrillos de arcilla,
sostenibilidad, propiedades tecnológicas.

1. Introducción
Considerando la cada vez mayor necesidad de consumo de energía y el evidente
agotamiento de los combustibles fósiles, unido a los problemas medioambientales que se
derivan de su utilización, se obtiene como resultado una creciente demanda de las
energías renovables cuyo empleo, sin duda, implicará una mayor calidad de vida para las
futuras generaciones [1]. La biomasa es una de las fuentes de energía más prometedoras
y eficientes debido a su naturaleza renovable y medioambientalmente sostenible [2,3]. La
Directiva 2003/54/CE define biomasa como “la fracción biodegradable de productos,
desechos y residuos de origen biológico procedentes de actividades agrarias, silvicultura
y de las industrias conexas, incluidas la pesca y la acuicultura, así como la fracción
biodegradable de los residuos industriales y municipales” [4]. Los residuos generados en
la agricultura a nivel global, debido tanto por la gran cantidad generada como por su alto
poder calorífico, son idóneos para que puedan ser empleados como biocombustibles para
la obtención de energía eléctrica y térmica. De esta forma se le da un valor añadido a
estos residuos y además se reduce el impacto ambiental tanto por su no disposiciónen
vertederos, como por el no empleo de los combustibles fósiles. El Plan de Acción
Nacional de Energías Renovables (PANER) (2010 – 2020) desarrollado en España
permite asumir los objetivos propuestos por la Unión Europea, estableciendo un
ambicioso modelo energético en el que el empleo de la biomasa como fuente de energía
renovable es esencial [5]. La comunidad autónoma andaluza es la que más biomasa
consume, en parte debido a la disponibilidad de esta fuente de energía, al ser la segunda
comunidad autónoma con mayor extensión de España y a la amplia superficie de bosque
y tierra de cultivo de la que dispone, siendo cerca del 40% superficie forestal y el 60% es
dedicado a la explotación agraria [6,7]. Esta comunidad cuenta con un total de 18 plantas
generadoras de electricidad a partir de biomasa que producen un total de 257,5 MW
anuales [8]. Sin embargo, el uso de este tipo de energía lleva asociado un importante
problema medioambiental y económico debido a la gran cantidad de cenizas que se
generan como resultado del proceso de combustión. Las cenizas habitualmente se
acumulan en vertederos autorizados, pudiendo contaminar el medio, mediante su difusión
a través del subsuelo, aire y agua. Concretamente existen dos tipos de cenizas, las
cenizas volantes y las cenizas de fondo. Las cenizas de fondo son aquel residuo no
combustible más los inquemados que quedan en el horno tras el proceso de combustión,
mientras que las cenizas volantes son aquellos residuos sólidos que escapan a través de
la chimenea, debido a su pequeño tamaño y baja densidad, que son retenidas y no
liberadas a la atmósfera [9]. La cantidad y calidad de las cenizas está determinada por las
características de la biomasa y la técnica de combustión empleada [10]. Evidentemente,
el potencial de reutilización de las cenizas está determinado por sus propiedades
químicas y mecánicas, siendo los principales componentes de interés de las cenizas los
siguientes: sílice, potasio, sulfuro, hierro, fósforo, magnesio, calcio, titanio, carbono,
hidrógeno y oxígeno [11].
Con motivo del aumento de los costes de la materias primas y el interés por dar
valor a los subproductos de actividades industriales y de esta forma disminuir el consumo
de los recursos naturales, el uso de las cenizas de fondo y volantes ha sido y está siendo
estudiado como parte integrante de los materiales de construcción para que reemplace,
parcial o completamente a los materiales tradicionales. La industria de la construcción,
debido a las grandes cantidades de materia prima que son requeridos para la producción

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de materiales cerámicos [12,13], es idónea para absorber grandes cantidades de
residuos. En la actualidad, se emplean cenizas por ejemplo para la sustitución del
cemento en el hormigón [14], para la estabilización de suelos como base para carreteras
[15-18] y para la producción de cemento [19-22]. De igual forma, existen estudios para el
empleo de las cenizas de fondo de la combustión de biomasa forestal como sustituto para
el cemento y hormigones sin comprometer sus propiedades mecánicas, químicas y
ecotóxicas [23], como aditivo en la formulación de morteros en las infraestructuras civiles
[9,24,25] y en productos cerámicos [26-32].
En base a lo anterior, en el presente estudio se han fabricado ladrillos cerámicos
mediante el proceso convencional de fabricación, empleando porcentajes de hasta el
30% de cenizas de fondo procedentes de la planta de generación de energía eléctrica a
partir de biomasa de la compañía Tableros Tradema, S.L., situada en la ciudad de
Linares (Jaén, España), cuya actividad es la fabricación de tableros de madera, en la que
se emplean, como combustible para la obtención de energía y térmica, aquellos residuos
generados durante el proceso, constituidos por fragmentos de madera, polvo de madera
y productos no conformes.
Las materias primas fueron caracterizadas y las mezclas de arcilla y cenizas en
distintos porcentajes (0-30%) fueron conformadas por presión y sinterizadas a 1.000 ºC.
Se ha estudiado el efecto de la variación del porcentaje de residuo en las propiedades
físicas, mecánicas y térmicas de los ecoladrillos resultantes.

2. Experimental
2.1.-Materiales
La arcilla fue recogida en una cantera local ubicada en Bailen (Jaén, España). La
arcilla empleada como materia prima se ha obtenido mediante la mezcla de tres tipos de
arcilla: 30% en peso de arcilla roja, 30% en peso de arcilla amarilla y 40% en peso de
arcilla negra. La preparación inicial de la arcilla consiste en el secado y posterior
desmenuzado en molino de martillos para obtener un tamaño de partícula adecuado para
pasar por un tamiz de 500 µm. El residuo de cenizas de la combustión de tableros de
madera fué suministrado por la planta de cogeneración de la empresa Tableros Tradema,
S.L., situada en Linares (Jaén, España). Las cenizas son recepcionadas con un tamaño
de grano muy heterogéneo y con humedad, por lo que, tras secado en estufa a 105°C
hasta masa constante fueron introducidas en molino de bolas para la obtención de un
tamaño de grano homogéneo, tamizándose posteriormente hasta conseguir un tamaño
de partícula de 150 μm.
Se ha adicionado a la arcilla diferentes cantidades de residuo (0-30% en peso),
mezclándose hasta obtener una buena homogeneización. En orden de obtener
resultados comparativos, se han preparado diez muestras por serie. Se ha adicionado a
las mezclas la sufiente cantidad de agua (7% en peso) para que tengan suficiente
plasticidad y evitar la presencia de defectos, principalmente grietas, en la etapa de
moldeo por compresión en estado semiseco bajo presión de 54.5 MPa, usando una
prensa de laboratorio uniaxial Mega KCK-30 A. También se han preparado mezclas libres
de residuo como referencia. Las probetas conformadas tienen aproximadamente 60 mm
de longitud, 30 mm de anchura y 10 mm de espesor. Una vez conformadas las piezas
cerámicas se someten a una etapa de secado durante 48 h a 110 ºC y finalmente se
sinterizan en un horno de laboratorio eléctrica a una velocidad de calentamiento de 3
ºC/min hasta alcanzar 1.000 ºC, manteniendo esta temperatura máxima durante 4 horas.
Las muestras se enfriaron hasta temperatura ambiente por convección natural dentro del
horno. Se denominan como A los ladrillos sin residuos y como A-xCM las mezclas con

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cenizas de la combustión de madera, donde x denota el contenido en peso (%) de
residuo en la matriz de arcilla.

2.2.- Técnicas de caracterización

Para determinar las fases cristalinas presentes se empleó un difractómetro Philips
X'Pert Pro automático equipado con un monocromador primario de Ge (111). La
composición química se determinó mediante fluorescencia de rayos X (FRX) usando un
equipo Philips Magix Pro (PW-2440). El comportamiento térmico se determinó mediante
análisis termogravimétrico y análisis térmico diferencial (ATG-ATD) empleando un equipo
Mettler Toledo 850e donde las muestras fueron puestas en el crisol de platino y
calentadas a una velocidad de 20 ºC/min desde temperatura ambiente hasta 1.000 ºC. La
determinación del contenido en materia orgánica se realizó según la norma ASTM D-
2974 [33]. La temperatura de ignición fue 640 °C. La determinación de carbono,
hidrógeno nitrógeno y azufre de las muestras se ha determinado por análisis químico
elemental CNHS usando un equipo Thermo Finnigan Flash EA1112 CNHS-O por
combustión a 950 ºC en atmósfera de O2.

2.3.- Caracterización de los ladrillos conformados

La pérdida de peso tras sinterización se obtuvo pesando la pieza conformada
tanto después de la etapa de secado a 110 ºC como después de la etapa de cocción a
1.000 ºC. La contracción lineal se obtuvo midiendo la longitud de las muestras antes y
después de la fase de cocción, utilizando un calibre con una precisión de ± 0.01 mm,
según la norma ASTM C 326 [34] Los valores de absorción de agua se determinaron por
diferencia de peso entre las muestras secas y las muestras saturadas de agua
(sumergidas en agua hirviendo durante 2 h), según la norma ASTM C373 [35]. La
densidad aparente se determinó por el método de Arquímedes [35]. La succión de agua
es el volumen de agua absorbida durante una inmersión parcial de corta duración. La
succión de agua se determinó de acuerdo con la norma UNE-EN 772-1 [36]. El ensayo de
resistencia a compresión se realizó siguiendo la norma UNE-EN 772-1[37], en una prensa
de laboratorio MTS 810. Todas las probetas fueron sometidas a un esfuerzo normal
progresivamente creciente, aplicando la carga centrada en la cara superior de la probeta
hasta la rotura. La resistencia a la compresión de cada probeta se obtendrá dividiendo la
carga máxima entre la superficie media de sus dos caras de apoyo, siendo expresada en
MPa con precisión de 0.1 MPa.
La microestructura de las piezas conformadas se observó por microscopía
electrónica de barrido (SEM), empleando un microscopio de transmisión electrónica de
alta resolución JEOL SM 840. Las muestras se colocaron en una rejilla de aluminio y
cubiertas con carbono usando un metalizador iónico JEOL JFC 1100.
Para la determinación experimental de la conductividad térmica de los ladrillos
conformados se empleó un analizador C-Therm TCi de Mathis Instruments Ltd. con
sensor universal.
La lixiviación de los metales pesados contenidos en las muestras fue estudiada
aplicando el método 1311 [38] establecido por la Agencia de Protección Ambiental de los
Estados Unidos (EPA). El extracto líquido obtenido después de la lixiviación fue analizado
mediante ICP-masas utilizando un equipo ICP-AES Agilent 7500.

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3. Resultados y Discusión
3.1. Caracterización de las materias primas
La Tabla 1 muestra la composición química determinada por FRX de las materias
primas. Los principales componentes observados en las cenizas de combustión de
madera fueron SiO2 (48.6%), CaO (18.1%) y Al2O3 (5.9%), siendo los componentes
minoritarios Fe2O3 (3.3%), MgO (3.2%), K2O (1.9%) y TiO2 (1.4%). La composición
química de la arcilla fue similar a la composición química de las arcillas usadas en la
industria de fabricación de ladrillos cerámicos.

Tabla 1. Composición química de las cenizas de madera y de la arcilla

Óxidos (%) Cenizas Arcilla
SiO2 48.60 54.40
Al2O3 5.94 12.36
Fe2O3 3.26 4.58
CaO 18.1 8.76
MgO 3.20 2.46
MnO 0.051 0.03
Na2O 0.92 -
K2O 1.85 3.37
TiO2 1.39 0.60
P2O5 0.52 0.11
SO3 0.14 0.68
ZnO 0.281 0.026
SrO 0.0434 0.027
ZrO2 0.033
Cl 0.064 -
LOI 15.62 12.51

La arcilla está compuesta principalmente por sílice (54.4%), alúmina (12.4%) y

óxido de calcio (8.8%); y en menor proporción por óxido de hierro (4.6%) y óxidos
alcalinos y alcalinotérreos, como óxidos de potasio (3.4%) y óxidos de magnesio (2.5%).
La ratio SiO2 / AlO3 fue de 4.4. La proporción de silicio y aluminio en la arcilla indica que
se trata de una arcilla tipo bentonita, ya que la ratio Si/Al se encuentra en el rango
comprendido entre 4-6.
La Figura 1 muestra los patrones de DRX de las cenizas (CM) y de la arcilla. Las
fases principales identificadas en las CM fueron SiO2 (código Ref: 01-077-1066) y CaCO3
(código Ref: 98-005-2151), de acuerdo con el análisis de FRX, en el que los
componentes principales fueron Si y Ca. También se observaron menores contribuciones
de silicatos de Al y Fe cristalinos (AlKSi3O8 código de ref. 98-001-6597 y
Ca5.74Fe0.26Si6O18).
El patrón de difracción de la arcilla pura es complejo. Las fases principales
identificadas fueron SiO2 (código Ref: 01-077-1066), CaCO3 (código Ref: 98-005-2151).
Además, se observan picos de difracción correspondientes a dolomita (CaMg(CO3)2) así
como a la presencia de filosilicatos (F) y dentro de estos, se observaron picos de
difracción correspondientes a illita (I).

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 * * SiO2
º CaCO3
+ CaMg(CO3)2
Intensidad (u.a)

x AlKSi3O8

* º
*
x * * b)
º * *º * º º

I
F
+
+ a)

10 20 30 40 50 60
2 Theta (º)

Figura 1. DRX de la arcilla cruda (a) y de la ceniza de madera (b) (F: Filosilicatos,
I: Illita)

La Figura 2 presenta los resultados de ATG-ATD de las materias primas. Entre 30

y 200 ºC las CM presentan una leve pérdida de peso (1.6 %) debido a la pérdida de
humedad como indica el pico endotérmico centrado a 98 ºC. La combustión de la materia
orgánica y de los elementos no quemados en el tratamiento térmico de la biomasa de
partida, como carbono residual, tuvo lugar entre 200 y 650 ºC con una pérdida de peso
del 10.9%. La curva ATD muestra dos picos exotérmicos centrados a 340 ºC y 475 ºC,
respectivamente. En el rango de temperaturas entre 650-800 ºC la pérdida de peso fue
del 7.4% observándose varios efectos térmicos. A 650 ºC, se observa un ligero pico
endotérmico debido a la eliminación del agua estructural de los iones hidróxido en el
residuo. El pico exotérmico a 700 ºC es probablemente debido a más reacciones de
combustión de los elementos no quemados en la ceniza, mientras que el efecto
endotérmico a 750 ºC podría ser debido a la descomposición de los carbonatos en la
ceniza, que emiten CO2 [39].

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 7 35 0,6
49 (a) (b)
6 34
Pérdida de peso ( mg)

Pérdida de peso ( mg)

0,4
47 5 33
0,2

T (ºC)
T (ºC)
45 4 32
3 31 0
43 2 30 -0,2
41 1 29 -0,4
0 28
39 -0,6
-1 27
37 26 -0,8
-2
35 -3 25 -1
50 150 250 350 450 550 650 750 850 950 50 150 250 350 450 550 650 750 850 950
Temperatura (ºC) Temperatura (ºC)
Figura 2. ATG-ATD de
(a) cenizas de madera y (b) arcilla

Con relación a la arcilla, la pérdida de peso total fué del 11.2% y se asocia a la
pérdida de materia orgánica durante la cocción, la eliminación del agua superficial y de
los procesos de deshidroxilación, así como a la descomposición de los carbonatos. Entre
30 - 150 ºC se obseva una pérdida de peso del 1.0% debido a la pérdida de humedad de
la arcilla, siendo visible en la curva de ATD un suave pico endotérmico a 85 ºC. En el
intervalo de temperaturas comprendido entre los 150 - 600 ºC, la pérdida de peso fué del
2.2%, debido a la combustión de la materia orgánica (picos exotérmicos centrados a 375
y 475 ºC) y a la deshidroxilación de los minerales de la arcilla (pico endotérmico centrado
a 570 ºC). Entre los 600 - 800 °C se produjo la descomposición de los carbonatos con la
eliminación de CO2, con una pérdida de peso de 8.2%. (pico endotérmico centrado a 760
ºC). Finalmente, a mayor temperatura, aparecen diferentes efectos exotérmicos
centrados a 825 y 915 ºC, asociados a la cristalización de fases de alta temperatura.
El análisis CNHS de las CM y de la arcilla (Tabla 2) mostró que la CM está
compuesta principalmente por carbono (6.2%), hidrógeno (0.62%) y una pequeña
cantidad de nitrógeno (0.20%) y azufre (0.03%). Según datos de CNHS y LOI, las cenizas
de combustión de madera contienen elevadas cantidades de materia orgánica (10.4%).
Estos datos indican una baja eficiencia de la combustión o una combustión incompleta de
la biomasa [40,41]. Otros autores [42,43] afirman que la razón principal de la baja
eficiencia de combustión, es la materia prima con baja densidad de energía o con alto
contenido en humedad y/o cenizas.

Tabla 2. Contenido en material orgánica, carbonatos y CNH análisis de las materias

primas
Muestra Materia Carbonatos %C %H %N %S
orgánica (a) (%)
(%)
Cenizas 10.41±0.09 17.25±0.76 6.15±0.03 0.622±0.021 0.204±0.006 0.025±0.001
Arcilla 2.29± 0.09 7.36± 0.33 2.25 ± 0.01 0.34±0.004 0.05 ± 0.002 0.032±0.008
(a)
Determinado de acuerdo a la norma ASTM D-2974

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3.2. Caracterización de los ecoladrillos arcilla-cenizas madera
Los ecoladrillos se fabricaron a partir de arcilla y cenizas de combustión de madera
(CM) optimizando la cantidad de residuo a incorporar. En los ecoladrillos no aparecen
defectos como grietas, hinchazón o eflorescencias después de la etapa de cocción. El
color de las muestras cocidas con residuo, anaranjado, fue similar a las del ladrillo
control, aunque la incorporación de cantidades crecientes de residuos produjo
tonalidades algo más claras (Figura 3).

A-20CM A-30CM
A A-10CM

Figura 3. Ecoladrillos

La contracción lineal es un parámetro clave para los ladrillos cocidos y refleja el

comportamiento de expansión/contracción durante el tratamiento térmico. La contracción
lineal de la arcilla fue del -0.38% mostrando un comportamiento de expansión. La
incorporación de CM produjo una mayor expansión, mostrando un comportamiento típico
de cuerpos porosos (Tabla 3).
La pérdida de peso tras sinterización de las muestras incrementó a medida que se
incorporaron mayores contenidos de cenizas de madera. Durante el proceso de cocción
tiene lugar la descomposición de los componentes minerales en las reacciones de
deshidroxilación, la combustión de la materia orgánica y la descomposición del carbonato
cálcico tanto de la arcilla como de las cenizas de madera (Tabla 3).

Tabla 3. Contracción lineal, pérdida de peso tras sinterización y succión de agua de los
ladrillos de arcilla y los ecoladrillos arcilla-cenizas madera
Muestra Contracción Pérdida de peso Succión de agua
lineal (%) tras sinterización (kg/m2 s)
(%)
A -0.38± 0.10 12.10 ± 0.29 2.19 ± 0.07
A-10CM -0.28 ±0.11 12.52± 0.07 2.60± 0. 03
A-20CM -0.29 ±0.06 13.19 ± 0.06 2.94± 0. 04
A-30CM -0.23 ±0.04 13.59 ± 0.11 3.28 ±0. 10

La succión de agua afecta significativamente a la calidad y durabilidad de los

ecoladrillos. Los ladrillos control presentan una succión de agua de 2.19 kg/m2 min. La
adición de CM modificó ligeramente la succión de agua (Tabla 3), produciendo valores
máximos de 3.3 kg/m2 min con la incorporación del 30% en peso de residuo, por tanto la
incorporación de CM produjo un incremento de la porosidad interconectada superficial.
No obstante, en todos los caso se obtienen valores inferiores a 4.5 kg/m2 min
establecidos por la normativa RL-88, 2004 [44].
La figura 4 muestra la densidad aparente, porosidad aparente y la absorción de
agua en función del contenido de cenizas de madera. La densidad aparente de los
ladrillos control 1.865 kg/m3 disminuyó a medida que se adicionan mayores cantidades de

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residuo, reduciéndose un 8.5%, hasta 1.708 kg/m3 con la adición del 30% en peso de
CM. La porosidad aparente aumentó del 30.1% para los ladrillos control hasta el 34.5%
para los ladrillos conteniendo la máxima cantidad de residuo incorporado. En cuanto a la
absorción de agua, que es un factor clave para la durabilidad de los ladrillos y una
medida indirecta de la porosidad abierta, también aumentó con la adición de CM con
respecto al ladrillo control. La absorción de agua del ladrillo control fué del 16.2%
obteniendose el máximo valor, 21.2%, con la incorporación del 30% en peso de CM. El
valor máximo de absorción de agua que establece la norma ASTMC67-07a: 2003 [45]
depende tanto de la finalidad principal de los ladrillos como del medio ambiente al que
son expuestos. Para ladrillos resistentes a condiciones climatológicas severas, la
absorción de agua no puede ser superior al 17%. Para ladrillos resistentes a condiciones
meteorológicas moderadas, la absorción de agua no puede ser superior a 22%, y no se
establece límite para ladrillos no expuestos a la intemperie. Estos resultados indican que
todos los ladrillos cumplen la normativa para su uso en condiciones meteorológicas
moderadas.

40 2000
Porosidad aparente/Absorción

Densidad aparente (kg/m3 )

35 1800
1600
30
1400
de agua (%)

25 1200
20 1000

15 800
Absorción de agua 600
10 Porosidad Aparente
400
5 Densidad Aparente
200
0 0
0 10 20 30
Cenizas de madera (% en peso)

Figura 4. Densidad aparente, porosidad aparente y absorción de agua de los ecoladrillos

en función de la adición de ceniza de madera

La resistencia a la compresión es el índice más crítico para materiales de

construcción. La figura 5 muestra la resistencia a la compresión de las ecoladrillos en
función del contenido en residuo. La resistencia a compresión del ladrillo control fué de
55.1 MPa. La adición de hasta el 20% de CM casi no cambió la resistencia a la
compresión de los ladrillos obteniendo valores para esta propiedad mecánica de 54.7
MPa. La adición de hasta el 30% en peso de residuo reduce la resistencia mecánica a
compresión hasta 40.0 MPa, un 27.4%. Por tanto, la alta porosidad abierta relacionada
con poros alargados irregulares pueden actuar como concentradores de tensiones que
disminuyen la resistencia a la compresión, mientras que los poros esféricos conducen a
una resistencia a compresión relativamente alta. De acuerdo con la normas ASTM C62-
10 [46] y EN-772-1 [37], la resistencia a la compresión varía de 10 MPa para el ladrillos

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no expuestos a la intemperie a 20 MPa en el caso de estar expuestos a condiciones
climáticas severas. Por tanto todos los ecoladrillos cumplen la normativa.
A pesar de que la porosidad disminuye las propiedades mecánicas de los ladrillos,
puede ayudar a aumentar el aislamiento térmico del edificio, ya que la conductividad
térmica está muy influenciada por la porosidad. La conductividad térmica disminuyó
considerablemente a medida que se incorporaron adiciones crecientes de CM (figura 5).
La conductividad térmica de los ladrillos depende de su densidad y por lo tanto de su
porosidad. La adición del 10% de CM apenas modifica la conductividad térmica del
ladrillo control, 1.05 W / mK, consiguiéndose una disminución del 15% (0.89 W / mK) y
del 25% (0.78 W / mK) con la adición del 20 y 30% en peso de residuo, respectivamente.
Por tanto, la incorporación de cenizas de madera en la formulación de ladrillos de arcilla
tuvo un efecto más pronuncidado en la conductividad térmica que en la densidad
aparente [47]. Este hecho se puede atribuir a la porosidad total, así como, al tamaño y el
tipo de porosidad (abierto o cerrado). La reducción de la conductividad térmica de los
ecoladrillos puede suponer un ahorro de energía, siendo muy alentador su uso para
aplicaciones en edificios.

60 1,2

Conductividad térmica (W/mK)

Resistencia a la compresión (MPa)

50 1

40 0,8

30 0,6

20 0,4
Resistencia a la compresión

10 Conductividad térmica 0,2

0 0
0 10 20 30

Cenizas de madera (% en peso)

Figura 5. Resistencia a la compresión y conductividad térmica en función del

contenido en cenizas de madera

Debido al alto potencial de contaminantes en las cenizas de madera y para

evaluar el grado de inmovilización logrado con su incorporación en ladrillos de arcilla, las
concentraciones de lixiviado de las muestras control y de las de mayor contenido en
residuo se analizaron mediante el método 1311 [38] establecido por la Agencia de
Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) (Tabla 4). De todos los metales
pesados identificados, As y Hg fueron los elementos más peligrosos, no obstante, de
acuerdo con la concentración detectada, ambos elementos pueden ser clasificados como
no peligrosos e inertes. Por tanto, la concentración de metales pesados obtenidos por
lixiviación de los ecoladrillos con CM no superó los límites establecidos por la EPA

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658/2009 [38] indicando que la incorporación de CM en ladrillos de arcilla es un método
eficaz para la inmovilización de metales pesados.

Tabla 4. Resultados del test TCLP (ppm) de los ladrillos control y de los ecoladrillos con
30% de cenizas de madera y la concentración máxima permitido de contaminantes para
residuos no peligrosos acordes con la legislación US-EPA
Componente Arcilla A-30CM Límites US-
(ppm) EPA (ppm)
As 0.025 0.022 5
Ba 0.096 0.376 100
Cd 0.0002 0.0001 1
Co 0.001 0.004 -
Cr 0.115 0.348 5
Cu 0.277 0.261 5
Ni 0.010 0.007 -
Pb 0.0001 0.0009 5
Sb 0.0010 0.0052 -
Se 0.005 0.005 1
Sn 0.00007 0.0001 -
V 0.138 0.217 -
Hg 0.00003 0.00007 0.2
Zn 0.004 0.017 300

4. Conclusiones
Este estudio demuestra la viabilidad de la utilización de CM como un sustituto de
la arcilla en la fabricación de ecoladrillos. A las muestras de arcilla se adicionaron desde
el 0 al 30% en peso de cenizas de madera, fueron comprimidas y cocidas a l.000 ºC. Los
resultados de esta investigación establecen las siguientes conclusiones:
1. La caracterización fisicoquímica, mineralógica y térmica de las cenizas de madera
indica que tienen una composición apropiada para su uso como materia prima
secundaria en la fabricación de ladrillos de arcilla.
2. La adición de CM modifica la densidad aparente de los ladrillos de arcilla,
haciéndolos más ligeros. De hecho, todos los ladrillos con cenizas de biomasa tienen
menor densidad aparente que los ladrillos control conteniendo sólo arcilla. Mientras
que los valores de porosidad aparente y absorción de agua se incrementan con la
adición de cenizas de madera, incrementando la porosidad total de los ladrillos, así
como la porosidad abierta.
3. Los resultados indican que es posible obtener ladrillos de arcilla con un 20% en peso
de CM que cumplan con los estándares tecnológicos, teniendo propiedades
mecánicas similares a los ladrillos control pero mejores propiedades térmicas, con
una reducción del 15% en la conductividad térmica.

Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto del plan propio de la Universidad
de Jaén "Valorización de distintos tipos de cenizas para la obtención de nuevos
materiales cerámicos sostenibles" (UJA2014 / 06/13), patrocinado por la Caja Rural de
Jaén. Los autores agradecen también a Tableros Tradema, S.L., por el suministro de las
cenizas, así como el apoyo técnico y humano de los CICT de la Universidad de Jaén
(UJA, MINECO, Junta de Andalucía, FEDER).

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