Construyendo con serrín y algas marinas

¿Qué tienen en común el cáñamo, los huesos de animales y los vaqueros desgastados? Son algunos de los materiales que investigadores de instituciones como la DTU están estudiando como posibles componentes para materiales de construcción circulares y de base biológica que tengan un menor impacto en los recursos de la Tierra.

por Miriam Meister

Las cifras de la UE muestran que el sector de la construcción utiliza la mitad de los recursos naturales que extraemos a nivel mundial. Por lo tanto, si queremos salvar el planeta, necesitamos identificar materiales de construcción alternativos. Esto ha impulsado a investigadores de diversas disciplinas y fronteras nacionales a unir fuerzas para investigar si se pueden fabricar materiales de construcción a partir, por ejemplo, de subproductos de la producción de alimentos y productos de madera, residuos textiles o plantas acuáticas y algas de rápido crecimiento.

El objetivo es encontrar rellenos fibrosos adecuados, como algas marinas, serrín, pantalones viejos o bagazo de cerveza, que, al combinarse con agua y un biopolímero, se conviertan en una sustancia que pueda imprimirse en 3D o moldearse para crear nuevos materiales de construcción. Un polímero es una larga cadena de moléculas que se utiliza en materiales como aglutinante para unir las demás partes. Los biopolímeros son naturales y biodegradables, y los investigadores que colaboran en estos proyectos los elaboran, por ejemplo, a partir de huesos de animales hervidos o azúcares de algas marinas.

Desde la DTU, el profesor asociado Anders Egede Daugaard y su grupo de investigación contribuyen a la búsqueda de nuevos materiales de construcción con su experiencia en la producción de polímeros y la caracterización de materiales, conocimientos que provienen de su experiencia en la producción de plásticos. El grupo se centra en identificar biopolímeros adecuados y encontrar la fórmula idónea, así como los métodos de producción más eficientes en el uso de recursos para fabricar los nuevos materiales. También analizan las propiedades de las materias primas para determinar cuáles son las más apropiadas. “Algunos de los subproductos con los que hemos estado trabajando mejoran las propiedades del material de construcción, mientras que otros las empeoran. Estamos determinando la cantidad de subproductos que podemos añadir sin dañar el material”, explica Anders Egede Daugaard.

Imagen de una exposición en la Real Academia Danesa de posibles elementos constructivos impresos en 3D con diferentes combinaciones de materias primas. Foto: Anders Ingvartsen/CITA

Nueva ‘madera’ a partir de serrín

En los laboratorios de la DTU, los investigadores llevan varios años realizando experimentos con diferentes ingredientes, inicialmente con financiación del Fondo de Investigación Independiente de Dinamarca y ahora con financiación de la UE. Ajustando diferentes parámetros en el proceso de producción, han logrado producir materiales prometedores en colaboración con socios de la Real Academia Danesa, entre otros, lo que ha entusiasmado al profesor asociado:

“Sería fantástico que, por ejemplo, los aserraderos pudieran cortar vigas resistentes, pero luego aprovechamos el serrín para fabricar materiales que no necesitan ser tan resistentes. Resulta que, en cierto modo, nos acercamos bastante a lo que se obtiene con la madera natural. Ahora queremos encontrar maneras de potenciar las propiedades del material compuesto para optimizarlo.”

El trabajo también se centra en reducir la cantidad de residuos generados en el proceso de producción, por ejemplo, reincorporando subproductos o productos obsoletos a la cadena de producción. “En algunos de los sistemas que hemos analizado, pudimos reciclar los ‘residuos’ hasta cinco veces antes de que empezaran a afectar la calidad del material que producimos”, afirma Anders Egede Daugaard.

Difícil y valioso

Debido a que los biopolímeros de reciente desarrollo —a diferencia de los polímeros tradicionales derivados del petróleo— reaccionan con el agua, los nuevos materiales de construcción serán vulnerables, en mayor o menor medida, a la humedad. Esto podría limitar su uso en los edificios nuevos y requerir la aplicación de una capa protectora, por ejemplo, de pintura.

“Al mismo tiempo, la sensibilidad al agua nos permitirá sumergir los materiales desechados y volver al punto de partida, donde podremos reincorporarlos al proceso de producción. Esta es una característica valiosa, pero, por supuesto, solo si nos aseguramos de que los materiales se utilicen en zonas del edificio donde no se mojen”, subraya el profesor asociado.

Algunos materiales de construcción al final de su vida útil pueden simplemente compostarse, a diferencia de muchos materiales tradicionales como el hormigón y el aislamiento, que se envían a los vertederos.

Cronología

Entonces, ¿cuándo podemos esperar ver los nuevos materiales en uso en las obras de construcción? Depende del nivel de ambición, explica Anders Egede Daugaard:

“Conocemos varias empresas que trabajan con productos sencillos que no requieren resistencia ni durabilidad, o que los utilizan como sustitutos del plástico, y técnicamente podrían empezar a usar nuestras soluciones de inmediato. Pero si nuestro objetivo es fabricar estructuras portantes, el proceso será más largo.”

Los proyectos en los que trabajan los investigadores de la DTU también cuentan con la participación de expertos en aprendizaje automático que utilizarán sus habilidades para, con suerte, acelerar el proceso de desarrollo.

“Con su ayuda, investigaremos si podemos diseñar estos materiales de una manera más rápida, donde, al alimentar una inteligencia artificial con el conocimiento que tenemos, podamos ampliar nuestro conocimiento para poder utilizarlo en el proceso de diseño posterior”, dice el profesor asociado.

Es probable que también sea necesario desarrollar nuevas normas y revisar la legislación vigente antes de que la industria de la construcción pueda utilizar estos nuevos materiales.

En definitiva, el objetivo es crear una unidad de producción local que permita la impresión personalizada o la fabricación de elementos según sea necesario en el mismo lugar.

Fuente: DTU