EBOOK BIOMATERIALES

BIOMATERIALES

Construcción

En 2013, la industria de la construcción representa un 36% de las emisiones de CO2 globales.

Esto ubica a esta actividad como una de las más contaminantes industrias del planeta. Los procesos altamen te dependientes de energías fósiles, la fabricación de materiales como el concreto y acero, el transporte de es tos, y la gran cantidad de desechos sólidos y líquidos que produce hacen que la construcción no sea sostenible en el marco actual de la crisis climática.

El incremento en las necesidades cli máticas y de sistemas activos en los edificios ha aumentado a su vez la demanda energética en estos, ade más de la fabricación e instalación de estos sistemas también contribuyen en gran forma a la contaminación.

Distribución de las emisiones globales de carbono por sectores y por producción de material. Worrell E., et al. 2016.

Tendencia de material global (1900-2014)

El principal contaminante en el ci clo constructivo es la fabrica ción de materiales, particular mente el concreto y el acero.

El cemento, elemento esencial en la mezcla del concreto (los otros sien do agua y arena), en su fabricación genera el 7% de las emisiones del CO2 del mundo. Al ser el material más usado en la industria de cons trucción, la responsabilidad climática de la industria se vuelve muy grande.

El modelo industrial de construcción actual, debido a su alta contaminación y baja sostenibilidad, debe ser revisado para cumplir con los acuerdos pactados mundialmente en cumbres internacionales como los COPs, o esfuerzos mundiales ante el calentamiento global como los ODS.

Recientemente, uno de los principales mecanismos que están siendo investigados para la reducción de la huella de carbono en la construcción es el diseño y aplicación de materiales creados a partir de formas de vida. Estos procesos de fabricación se han vuelto ac cesibles y rápidos debido a la reciente proliferación en tecnologías de fabricación digital como impresión 3D.

Estos nuevos materiales, que van desde concretos mo dificados con materia viva hasta amalgamas de fibras orgánicas, suponen una alternativa mucho más ami gable con el medio ambiente y responden a los Obje tivos de Desarrollo Sostenible, en materia de innovación en industria e infraestructura y aporta al esfuerzo de construir ciudades y comunidades sostenibles.

biomateriales alternativas constructivas

biomateriales

en el marco tecnológico actual

1. micelio

Micelio

Origen: hongos Beneficios: carbono-negativo densidad alta permite uso estructural industrailizable crece a partir de residuos de agricultura

Aplicaciones: estructuras cerramientos aislamiento térmico aislamiento acústico protección contra fuego

El micelio es una red presente en los hongos, similar a las raíces de una planta. Este tejido, compuesto por hilos llamados hifas, es capaz de compactarse para formar masas du ras conocidas como esclerocio, que en la naturaleza es utilizada por los hongos para defensa de condicio nes climáticas extremas como fuego o altas o bajas temperaturas.

A partir de este proceso natural, es posible generar formas, estructuras y superficies de manera industrial con el uso de micelio. La alta maleabili dad que esta red permite hace que tenga múltiples aplicaciones, desde ropa, accesorios, columnas prefa bricadas, paneles de aislamiento, cerramientos prefabricados, ladrillos, empaques de productos, etc.

La fabricación de este material tam bién supone una gran diferencia con respecto a la fabricación de otros materiales convencionales, pues la red de micelio utiliza de sechos de agricultura para crecer y resultar en una forma moldeada por el humano. Además no es tóxi co y es altamente biodegradable.

Casos aplicados

Ladrillo de micelio producido por Ecovative Design, utilizado en “Hy-Fi” por The Living NY en MoMA, Nueva York.

The Growing Pavilion, Eindhoven, Países Bajos. Diseñado por Company New Heroes

2. tierra

tierra fertilizada

Tierra fertilizada

Origen: suelo y semillas

Beneficios: carbono-negativo alta absorción de CO2 alta inercia térmica disponible en cualquier lugar material local y tradicional se puede imprimir en 3D

Aplicaciones: vivienda infraestructura verde huertas verticales

La construcción con tierra ha sido un método ampliamente utilizado por el humano en sus asentamientos, sobre todo en aquellos de carácter ver náculo. No obstante, al día de hoy esta práctica ha sido abandonada debido a industralización de otros sistemas y los posibles riesgos de construir en tierra.

Sin embargo, con la proliferación de impresoras 3D, en los últimos años esta técnica ha sido revisitada como una alternativa ecoamigable, barata y rápida de construccción, particu larmente de vivienda. La impresión 3D permite replicar el proceso de aplicación y compactado de tie rra de forma muy eficaz y sencilla.

Adicional a esto, recientemente se ha explorado la mezcla de semillas a la tierra para construcción. Esta técnica aporta al material en 3 dis tintos aspectos: la red de raíces que forman las plantas que nacen refuer zan estructuralmente el material, a través de su densidad. También, es tos organismos obsorberán dióxido de carbono y servirán de estructu ras verdes como jardines verticales.

Casos aplicados

“To Grow a Building” en Jerusalem Design Week 2022. Elisheva Gillis, Gitit Linker, Danny Freedman, Noa Zermati, Adi Segal, Rebeca Partook, Or Naim, y Nof Na thansohn

Estructura de tierra y semillas de chía impresa en 3D, University of Virgi nia.

3. concreto bioreceptivo

bioreceptivo

Concreto bioreceptivo

El concreto es el material más utiliza do actualmente en edificios. Su resis tencia estructural y proceso eficaz de construcción lo han vuelto la herra mienta perfeccta para una industria cuya prioridad se encuentra en la efi ciencia. Sin embargo, este material es responsable de aproximadamente el 10% de las emisiones de carbono

y en su proceso constructivo también aparecen factores contaminantes que lo hacen de un material no sostenible en el marco del cambio climático.

Origen: concreto, algas, musgo Beneficios: carbono-negativo alta absorción de CO2 auto-crecimiento de plantas uso estructural

En los últimos años, la capacidad de algunos componentes orgánicos de ser receptores de flora y fungi ha sido explorada como aditivo al concreto para lograr que un material carbo no-positivo logre absorber más CO2 de lo que es necesario para producir, es decir, volverlo carbono-negativo.

Aplicaciones: estructuras edificios en altura infraestructura verde

A partir de este material se han de sarrollado proyectos con fachadas y cubiertas verdes, espacio público, etc. que han sido colonizados por organismos vivos que absorben dió xido de carbono de la atmósfera.

Casos aplicados

“Poikilohydric Living Walls”, The Bartlett School of Architecture

“Respyre”, productores de concreto bioreceptivo en Países Bajos.

4. madera

Origen: plantas, troncos, árboles

Beneficios: carbono-negativo alta absorción de CO2 uso estructural buen aislamiento térmico

A pesar de ser un material amplia mente utlizado por los humanos en la construcción desde los principios de esta práctica, es poco utilizado en construcciones de grandes alturas o en desarrollos de proyectos muy gran des debido a que se ha considerado como de construcciones pequeñas, de escala principalmente doméstica, y poco resistente a los sismos y vientos.

Sin embargo, últimamente se han desarrollado formas en las que este material puede ser utilizado en construcciones comerciales de gran tamaño. Algunas de estas son:

- Glulam

- Cross-Laminated Timber (CLT)

- Laminated Veneer Lumber (LVL)

- Parallel Strand Lumber (PSL)

Aplicaciones: estructuras pequeñas viviendas estructuras en altura

Todos estos sistemas consisten en la agrupación de láminas de madera, con variaciones en su forma de unión y el tipo de madera que se usa. Es tos agrupados tienen una resistencia a cargas muy grandes, mayor que la resistencia del concreto y similar a la del acero. Por esto, estos sistemas, junto con un proceso extractivo ético y consciente del medio ambiente y la reforestación que se debe hacer tras extraer la madera, hacen de este anti guo material una alternativa muy bue na para el futuro de la construcción.

Casos aplicados

“Mjøstårnet”, Voll Arkitekter en Brumunddal, Noruega. Edificio más alto del mundo en madera.

“The Natural Pavilion”, DP6 Architectuurstudio. Almere, Netherlands. Está diseñado como un modelo de construcción innovador en pro a la natu raleza.

Estos cuatro son sólo unos de los muchos materiales que recientemente se han estado estudiando y aplicando en construcciones reales. Con estas nuevas tecnologías a la mano, la descarbonización del medio constructivo es un objetivo posible.

La construcción debe proponerse hacer este cambio necesario en las formas que se construyen en los próximos años, para así estar al margen de los acuerdos internacionales. Revisaremos un caso aplicado en el cual veremos las ventajas industriales, de habitabilidad, económi cas y ambientales de la construcción con biomateriales, particualarmente madera en este caso.

aplicado: Colegio en Puerto Perales, Antioquia. Magdalena Medio.

m2 de ocupación x 3 pisos = 6300 m2 total

Analizaremos como este colegio, diseñado en una estructura de concreto, puede volverse un edificio mucho más resiliente con sólo el cambio de material a un sistema de madera CLT, además de sus ventajas económicas