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Un Marco de Decisión para la Reutilización de Arena de Fundición Residual: Integrando Métricas de Rendimiento y Seguridad del Lixiviado a través de Meta-Análisis

Autores: Niyonyungu, Ferdinand; Ogra, Aurobindo; Ngcobo, Ntebo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 6

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La reutilización de la arena de fundición residual (WFS) en la construcción sigue estando limitada por una investigación fragmentada, caminos regulatorios poco claros y evaluaciones inconsistentes de la seguridad ambiental y el rendimiento del material. Este estudio presenta un nuevo marco de toma de decisiones que integra sistemáticamente métricas de rendimiento mecánico y datos de toxicidad del lixiviado para clasificar la WFS en tres categorías: Aprobada, Reutilizable con Tratamiento o Rechazada. El marco se basa en un análisis bibliométrico de 822 publicaciones y un meta-análisis de 45 diseños de mezcla experimentales y 30 estudios de lixiviado revisados por pares. La resistencia a la compresión normalizada (NSR), la relación agua-cemento y las concentraciones de lixiviado de metales pesados se utilizan como criterios de selección. Los umbrales se comparan con los límites regulatorios de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), la Directiva de Vertederos de la Unión Europea y los Estándares Nacionales de Residuos de Sudáfrica. La validación utilizando datos de campo de una fundición en la provincia de Gauteng, Sudáfrica, confirma la practicidad y adaptabilidad del marco. Los resultados indican que más del 80 por ciento de las muestras de WFS cumplen con los umbrales ambientales, y las mezclas con un 10 a un 30 por ciento de sustitución de WFS a menudo superan a los especímenes de control en términos de resistencia a la compresión. Sin embargo, los excedentes de lixiviado de cobalto y plomo en ciertas arenas químicamente unidas destacan la necesidad de una evaluación específica por lote y un tratamiento potencial. El marco propuesto apoya decisiones de reutilización basadas en datos y transparentes que mejoran el cumplimiento ambiental y promueven flujos de materiales circulares en el entorno construido. El trabajo futuro debería centrarse en la implementación digital, el monitoreo del ciclo de vida y la expansión del marco a otros subproductos industriales.

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