miércoles, 26 de diciembre de 2012

NUEVOS HORMIGONES – BIOLÓGICO Y ECOLÓGICO – PARA CONSTRUCCIONES


HORMIGÓN  PARA FACHADAS VIVAS

Imagen: Simulación de una fachada vegetal  Crédito: UPC

El Grupo de Tecnología de Estructuras de la Universidad Politécnica de Cataluña ha desarrollado y patentado un tipo de hormigón biológico, con capacidad para que crezcan en él organismos pigmentados, de manera natural y acelerada. 
El material, que está ideado para fachadas de edificios u otras construcciones en climas mediterráneos, ofrece ventajas medioambientales, térmicas y ornamentales respecto a otras soluciones de construcción similares. 
Los científicos crearon este nuevo tipo de hormigón biológico a partir de dos materiales a base de cemento. El primero de ellos es el hormigón convencional carbonatado (basado en cemento Portland), con el cual se obtiene un material de un pH del entorno de 8. 
El segundo material está fabricado con un cemento de fosfato de magnesio (MPC, del inglés Magnesium-Phosphate Cement), conglomerante hidráulico, que no requiere ningún tratamiento para reducir el pH, puesto que este es ligeramente ácido. 
El cemento de fosfato de magnesio se había utilizado anteriormente como material de reparación por su propiedad de rápido fraguado. Además, también se ha empleado como biocemento en el ámbito de la medicina y la odontología, lo cual indica que no tiene un impacto medioambiental adicional. 
La innovación de este novedoso hormigón (multicapa vertical) resultante es que se comporta como un soporte biológico natural para el crecimiento y desarrollo de determinados organismos biológicos, concretamente ciertas familias de microalgas, hongos, líquenes y musgos.
Fachadas que cambian de color con las estaciones 
Una vez patentada la idea, el equipo investiga ahora la mejor manera para favorecer el crecimiento acelerado de este tipo de organismos en el hormigón.
El objetivo de la investigación es conseguir acelerar el proceso natural de colonización, obteniendo un aspecto atractivo en no más de un año. La idea es también que las fachadas construidas con el nuevo material muestren una evolución temporal mediante cambios de coloración en función de la época del año, así como de las familias de organismos predominantes.
En este tipo de construcción, se evita la aparición de otros tipos de vegetación para impedir que sus raíces echen a perder el elemento constructivo.
Para obtener el hormigón biológico se han modificado, además del pH, otros parámetros que influyen en la bioreceptividad del material, como por ejemplo la porosidad y la rugosidad superficial. 
El resultado obtenido es un elemento multicapa, es decir, un panel que, además de una capa estructural, consta de otras tres capas más: la primera de ellas es una capa de impermeabilización situada sobre la anterior, la cual sirve de protección ante el paso del agua hacia la capa estructural para evitar que pueda deteriorarse. 
La siguiente es la capa biológica, la cual permitirá la colonización y la acumulación de agua en su interior. Actúa como microestructura interna, favorece la retención y dirige la expulsión de la humedad; puesto que tiene capacidad para captar y almacenar el agua de la lluvia, esta capa facilita el desarrollo de los organismos biológicos. 
Finalmente, la última se basa en una capa de revestimiento, la cual será discontinua y hará la función de impermeabilización inversa. Esta capa permitirá la entrada del agua de la lluvia y evitará su pérdida; de este modo, se redirigirá la salida del agua allá donde interesa obtener crecimiento biológico.
Ventajas ecológicas 
El nuevo material, que tiene aplicaciones diversas, ofrece ventajas de tipos medioambientales, térmicos y estéticos, según el equipo investigador, de la Escuela de Caminos, encabezado por Antonio Aguado y formado también por Ignacio Segura y Sandra Manso. 
Desde el punto de vista medioambiental, permite absorber y, por lo tanto, reducir el CO2 de la atmósfera, gracias al recubrimiento biológico. A la vez, tiene capacidad para captar la radiación solar, lo cual permite regular la conductividad térmica en el interior de los edificios en función de la temperatura lograda. 
El hormigón biológico funciona no sólo como material aislante y regulador térmico, sino también como alternativa ornamental, de forma que sirve para decorar la fachada de edificios o la superficie de construcciones con diferentes acabados y tonalidades cromáticas; está pensado para colonizar áreas determinadas, sin necesidad de cubrir toda una misma superficie, y con variedad de colores. La idea es crear una pátina de materia como cobertura biológica o pintura “viva”. 
Por otro lado, también ofrece la posibilidad de usos en zonas ajardinadas, como elemento decorativo y de integración paisajística y sostenible de elementos constructivos, para conseguir una mayor integración de estos con el entorno. 
Jardines verticales 
El material comporta un nuevo concepto de jardín vertical no sólo para edificios o elementos de nueva construcción, sino también para rehabilitar los existentes. 
A diferencia de los sistemas actuales de fachadas vegetadas y jardines verticales, el nuevo material plantea un crecimiento biológico sobre el mismo material soporte; por lo tanto, no necesita complejas estructuras portantes y permite seleccionar la zona de la fachada en la que se quiere obtener crecimiento biológico. 
Las fachadas vegetadas y los jardines verticales se basan en la utilización de un sustrato vegetal contenido en algún tipo de recipiente, o bien mediante cultivos totalmente independientes de sustrato, como por ejemplo los cultivos hidropónicos.
 Pero requieren complejos sistemas auxiliares al propio elemento constructivo (capas de material) e incluso estructuras adyacentes de tipo metálico o plástico que comportan complicaciones asociadas a cargas adicionales, así como reducción de luminosidad y reducción del espacio circundante del edificio. El nuevo hormigón “verde” consigue el crecimiento directo de los organismos a partir del conjunto multicapa.
Patente y comercialización 
La investigación ha dado fruto a una tesis doctoral que está elaborando Sandra Manso. Actualmente se está llevando a cabo la campaña experimental correspondiente a la fase de crecimiento biológico, que se realizará a caballo entre la UPC y la Universidad de Gent (Bélgica).
Esta investigación ha contado con el apoyo del profesor Antoni Gómez-Bolea, de la Facultad de Biología de la Universitat de Barcelona, quien ha hecho aportaciones en el ámbito de crecimiento biológico sobre materiales de construcción. 
Actualmente, la innovación está en vías de obtener la patente y la empresa catalana ESCOFET 1886 S.A., fabricante de paneles de hormigón arquitectónico y de mobiliario urbano, ya se ha mostrado interesada en comercializar el material.
   
HORMIGÓN A BASE DE CENIZAS

Imagen: Mulalo Doyoyo muestra el hormigón de cenizas – crédito de la foto Georgia Tech

Cada año, las plantas que generan energía a partir del carbón, las fábricas de acero y otras instalaciones energéticas e industriales producen millones de toneladas de desperdicios, la mayor parte de ellos en forma de ceniza resultante de diferentes procesos de combustión. Un ingeniero de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental del Instituto Tecnológico de Georgia ha ideado un sistema que aprovecha estas cenizas para crear un nuevo material equiparable al hormigón. 
Mulalo Doyoyo es el responsable de este desarrollo, al que ha llamado Cenocell, y que ofrece una serie de características muy interesantes, tales como mucha resistencia y ligereza. Además, este “hormigón” tiene la peculiaridad de que se hace sin cemento, a diferencia del hormigón convencional, lo que lo hace más ecológico. 
Su creador considera que el nuevo material tiene una gran cantidad de posibilidades y ventajas, tales como una buena resistencia al fuego y su capacidad para aislar. Asimismo, este material “verde” podría reemplazar al hormigón, a la madera y a otros materiales en muchas aplicaciones no sólo en la construcción, sino también en el transporte o en el campo aeroespacial. 
“Gestionar la ceniza que genera la combustión de carbón es un problema para el mundo”, comenta Doyoyo en un
comunicado. “Usándolo para aplicaciones reales, nuestro proceso puede convertir la ceniza en una materia prima útil en lugar de un producto de desecho. Asimismo, tiene la potencialidad de crear una industria en nuevos tipos de trabajo en zonas del mundo donde son muy necesarias” 
Ceniza que vuela
La ceniza que vuela está compuesta de pequeñas partículas extraídas de los gases de combustión de los sistemas de control de la polución. La mayor parte de esas partículas debe quedar dispuesta como un producto de desecho, aunque ciertos tipos de cenizas pueden ser usadas para reemplazar una porción del cemento usado en el hormigón convencional. 
El Cenocell, producido a partir de ceniza en una reacción de productos químicos orgánicos, no requiere cemento ni otros ingredientes, como tierra o rocas, usados para fabricar el hormigón. Por otro lado tampoco requiere un largo periodo para que adquiera su máxima resistencia. 

 Este hormigón está considerado ya como un material respetuoso con el medio ambiente, sobre todo porque para su elaboración no hace falta generar dióxido de carbono ni gases de efecto invernadero, como ocurre con el hormigón convencional. El material es una alternativa real al hormigón, dice su creador, sobre todo a nuevos tipos de hormigón. 
Sus densidades pueden oscilar entre 0.3 y 1,6 y el material puede ser fabricado para soportar presiones superiores 3.200 kilos por pulgada. Estas propiedades son controladas eligiendo el tamaño adecuado de las partículas de ceniza, la composición química y el tiempo de endurecimiento, que puede ir de tres a veinticuatro horas. 
Las aplicaciones son muy amplias en términos de textura, propiedades, comportamiento y usos” comenta Doyoyo.“Sus posibilidades son enormes”. Así, sostiene que sería un buen material para infraestructuras, ya que tiene la posibilidad de funcionar como barrera para el fuego o para el ruido. Además, puede formar parte de pavimentos impermeables y reemplazar al hormigón o la madera en construcciones residenciales o comerciales
El Cenocell es más ligero que el más ligero de los hormigones. En el sector aeroespacial, por ejemplo, podría aplicarse como un revestimiento muy ligero resistente al calor. Debido a razones competitivas, este ingeniero no ha revelado la composición exacta de este material. Lo único que ha adelantado es que en el proceso se mezclan cenizas y productos químicos orgánicos. La reacción química produce espuma que, a su vez resulta en una “papilla” gris que se parece a la masa del pan. Después, se da forma al material y se caliente en el horno a unos 100 grados Celsius hasta conseguir la resistencia deseada. 
Un material homogéneo 
A diferencia del hormigón, que es el resultado de una mezcla de materiales unidos gracias elementos químicos, el Cenocell es un material homogéneo. Su tamaño y resistencia depende tanto del tiempo de endurecimiento como del tamaño de las partículas de ceniza usadas para su elaboración. Con estos datos, su creador asegura que podría ser fabricado a razón de 50 dólares por kilómetro cúbico. 
Doyoyo y su equipo de investigadores sólo ha creado una pequeña cantidad de muestras para su testeo. Han llegado a un acuerdo, sin embargo, con una empresa que fabrica hormigón para producir más cantidad y seguir con las pruebas. Su fabricación a gran escala podría llevarse a cabo con el mismo equipamiento usado en la actualidad para producir algunos tipos de hormigón. 
“Nos estamos centrando mucho en la industria de la construcción”, dice Doyoyo. “Si este material llega a ser usado para construir estructuras, se ahorrará mucha energía en calefacción y aire acondicionado porque tiene unas buenas propiedades aislantes”. 
Compilado de: Tendencias de la Ingeniería y Tendencias tecnológicas
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