Formulario Desafío: NT34

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DESAFÍO UNIVERSIDAD - EMPRESA 2023

Esta necesidad tecnológica forma parte del Concurso de Proyectos de I+D+i y/o consultoría en colaboración Universidad – Empresa “Desafío Universidad Empresa” 2023 organizado por la Fundación Universidades y Enseñanzas Superiores de Castilla y León.

Referencia: NT34

Tipo de Entidad: Empresa

Título del proyecto

Método de coloración sin aditivos para el aprovechamiento de desperdicios de piedra arenisca

Acrónimo COLOR-STONE

Resumen

Área de interés principal de la demanda

Hábitat: recursos endógenos (minería, forestal) y construcción eficiente - N/A

Nuestro objetivo es encontrar una manera de aprovechar la gran cantidad de piedra arenisca que se desperdicia en nuestras canteras como consecuencia de la presencia de pequeños defectos tales como alteraciones puntuales del color o microfisuras. Estamos buscando un proceso que permita variar y unificar el color de la roca evitando la adición de colorantes o tintes externos y que idealmente, disimule o elimine la presencia de dichas pequeñas grietas que conlleva a descartar el material en primera instancia.

Áreas de interés secundarias

N/A - N/A

DESCRIPCIÓN DE LA NECESIDAD DEMANDADA

1.- Descripción de la demanda tecnológica.

España ocupa el séptimo lugar como productor de piedra natural en el mundo, y de forma particular, la provincia de Burgos contribuye con el 7% de la producción total de piedra natural en el país. De forma generalizada en el sector de la piedra arenisca existe un gran porcentaje de material desperdiciado [1]. Concretamente en nuestras canteras solo se utiliza un 22.4% de la piedra extraída, lo que significa que se desecha un 77.6%. Este desperdicio considerable de material y energía se debe principalmente a la presencia de defectos en la roca como grietas y microgrietas, que dentro de la jerga del sector se denominan "pelos". Estas imperfecciones se manifiestan en la piedra con un color notablemente distinto, debido a la presencia de sedimentos de diferente composición química. El objetivo de la presente Demanda Tecnológica es poder aprovechar ese 77.6% de piedra arenisca desechada y, de esta manera, reducir el impacto negativo asociado, tanto económico como ambiental, mediante la modificación y homogeneización del color de dichos defectos sin la adición de colorantes ni tintes, así como mediante de la eliminación de las microgrietas.
[1] Strzalkowski, P. Characteristics of Waste Generated in Dimension Stone Processing. Energies, 2021, 14, 7232, doi:10.3390/en14217232.

2.- Antecedentes.

La arenisca es un tipo de roca sedimentaria natural ampliamente empleada en la construcción, la pavimentación y como material ornamental para revestimientos debido a su atractivo estético. El color de la arenisca es variable y depende de factores como su origen geológico, composición mineral y presencia de impurezas. Este color es por tanto inherente a la piedra y, hasta la fecha, solo ha sido modificado para su uso decorativo mediante la adición de tintes o colorantes, según ha sido descrito en numerosas patentes [2-7]. Sin embargo, no se ha desarrollado hasta el momento ningún método que permita cambiar el color de la roca sin la adición de dichos químicos externos, lo que nos parece fundamental para mantener la composición natural de nuestros materiales.
Por otro lado, han sido descritos métodos alternativos para el aprovechamiento de los residuos de arenisca consistentes en el triturado del material y la posterior cementación de los granos de cuarzo obtenidos mediante la adición de diversos materiales aglomerantes [8-9]. Estos son procesos energéticamente muy intensivos y que de nuevo alteran la naturaleza de este material enormemente.
[2] Pirrello, A. (2013). Use of Penetrating Composition for Coloring Treatment of Stone Materials. (Italia IT1398096B1).
[3] Hosoda, S.; Shimizu, Y. (1995). Pasty Coloring Material and Method for Dyeing Stone. (Japón JPH0733554A).
[4] Wan, F.; Hu, B.; Cui, Y. (1988). Method for Producing Coloured Sandstone with Enamel Glaze. (China CN87100473A).
[5] Rathousky, J.; Kruchna, O.; Eckert, V. (1988). Painting System for Porous Building Material’s Dyeing-Through. (República Checa CS256009B1).
[6] Luthringshauser, B. (1979). Dyestuff-Impregnating Agents for Inorganic Surfaces – Contg. Solvent, Alkyl-tri:alkoxy-silane and Water-Insoluble Organic Dye. (Alemania DE2800016A1).
[7] Schmalstieg, W. (1953). Painting System for Porous Building Material’s Dyeing-Through. (Alemania DE878623C).
[8] Conde-Vázquez, C.; De Miguel-San Martín, O.; García-Herbosa, G. Artificial Arenite from Wastes of Natural Sandstone Industry. Mater. Constr. 2019, 69, 333, doi:10.3989/mc.2019.12317.
[9] Rice-Birchal, E.; Faulkner, D.R.; Bedford, J.D. The manufacture, mechanical properties, and microstructural analysis of synthetic quartz-cemented sandstones. Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 2021, 146, 104869, doi:10.1016/j.ijrmms.2021.104869.

3.- Posibles enfoques del proyecto de investigación.

El objetivo del proyecto es poder homogeneizar el color de la piedra arenisca defectuosa evitando la adición de tintes o aditivos, para poder mantener la composición natural de nuestros materiales. Planteamos como posibilidades tratamientos de temperatura, presión o radiación que no impliquen el uso de productos químicos externos.

4.- Enfoques sin interés

Como ya se ha indicado, no resultan interesantes aquellos métodos de procesado que impliquen el uso de aditivos o tintes que alteren el origen y composición naturales de la roca.

PALABRAS CLAVE: Arenisca, construcción, piedra natura,revalorizacion de residuos

Si desea remitir una propuesta de solución tecnológica (proyecto de investigación y/o consultoría) deberá remitirla en los terminos establecidos en la convocatoria hasta el 29 de enero de 2024 incluido (plazo ampliado).

Demanda Tecnológica en formato pdf: www.redtcue.es/desafio/demandas/nt34