Beneficio estructural-ambiental mediante la innovación de materiales eco-sostenibles en la construcción

Beneficio estructural-ambiental mediante la innovación de materiales eco-sostenibles en la construcción.

Laura Gil^[1],∗, Diana Martínez^[2], Angie Rodríguez^[3] y Fernando Ruiz^[4].

RESUMEN

Debido al crecimiento industrial, boom de la construcción, la rápida urbanización, los estilos de vida cambiantes, y los patrones de consumo insostenibles, se ha contribuido a un creciente problema de manejo de los residuos. [1]. Los residuos o materiales de desecho se definen como cualquier tipo de material de sub-producto de la actividad humana e industrial [2].

En este artículo se encuentran diferentes tipos de materiales eco-sostenibles e innovadores, los cuales se enfocan en reducir las problemáticas y daños ambientales. Para esto se busca formas de reutilizarlos y transformarlos en algo útil y poder así incorporarlos a la construcción, usándolos como agregados de materiales puros, lo cual que generaría la obtención de nuevas o similares características y propiedades, que permitirían un beneficio estructural y a la par un beneficio ambiental.

 Con esto se busca también la reducción del empleo de materias primas y recursos naturales para los distintos ámbitos de la construcción.

 Palabras claves: concreto, eco-sostenible, estructura, hormigón, innovación, materiales, medio ambiente, y reciclable.

 ABSTRACT

Due to the industrial growth, the summit of the construction, the rapid urbanization, the changeable ways of life, to the bosses of untenable consumption, it has contributed to a problem of managing of the residues. These residues or waste materials are defined as a product of by-product of the human and industrial activity.

 In this work there are different types of echo-sustainable and innovative materials, which focus in reducing the problematic ones and environmental damages. For these forms are sought of reuse them and to transform them into something useful and power like that to incorporate them into the construction. For example, when using them as aggregate elements of pure materials, which would generate the obtaining of new or similar characteristics and properties, which would allow a structural benefit and at the same time, an environmental benefit.

With this there is looked also the reduction of the employment of raw materials and natural resources for the different areas of the construction.

Keywords: concrete, eco-sustainable, environment, innovation, materials, recyclable and structure.

1. INTRODUCCIÓN

Desde hace varias décadas, se ha registrado una tendencia internacional dirigida al aprovechamiento de recursos locales en los materiales de construcción, con la finalidad de disminuir costes económicos; hacer descender el gasto energético y consumo de naturaleza, reducir contaminantes y gases con efecto invernadero; e incluso, la búsqueda de un hábitat saludable [3].

Es por esto que en la actualidad, el desarrollo de la industria de la construcción se enfoca en el sostenimiento del medio ambiente, con ello se ha realizado entre otros métodos la generación de materiales definidos como eco sostenibles los cuales se orientan en reducir el daño desde la producción hasta su uso, estos son formados para reemplazar materiales contaminantes, generar procesos amigables y direccionar la industria a un campo de eficiencia y reciclaje que conlleven a un crecimiento sostenible de las ciudades, un diseño más eficiente de las estructuras y una reducción de la demanda mundial en materias primas.

[pic 1]

Figura 1: Ciudad verde resultado de una construcción sostenible

1. MÉTODOS

Figura 2: Estructura de la investigación.

 [pic 2]

Fuente: Autores.

La metodología de la investigación fue de carácter cualitativo, en donde se realizó una búsqueda y recopilación de varios artículos de temas relacionados a la construcción, reciclaje e innovación.

Los artículos fueron buscados y validados según los siguientes criterios:

• La fuente de origen: los artículos se obtuvieron de bases de datos como EBSCO y SCIENCE DIRECT, ya que permiten acceder a gran cantidad de artículos de una manera gratuita y libre.
• El tipo de artículo: pueden ser artículos, libros, capítulos, proyectos de investigación, entre otros.
• El lugar de publicación: se tuvieron en cuenta los lugares y medios  en los cuales los artículos se han publicado, en este caso cómo: Resources, Conservation & Recycling; Procedia Engineering; HBRC Journal, Environmental Engineering & Management Journal, entre otros.
• Periodicidad: cada uno de los artículos en su mayoría no deben ser anteriores a 5 años desde la fecha actual, es decir, son posteriores al año 2013.

Para la organización adecuada de los artículos de acuerdo a los objetivos de la investigación, se tuvieron en cuenta las siguientes categorías:

• En la primera categoría se encuentran los artículos relacionados con materiales reciclables como: vidrios, plásticos, cauchos, etc.
• En la segunda categoría se encuentran los artículos relacionados con materiales biológicos como: maíz, arroz, paja, bacterias, etc.
• En la tercera categoría se encuentran los artículos relacionados con materiales tecnológicos como polímeros.
• En la cuarta categoría finalmente se encuentran los artículos relacionados con la innovación.

Los artículos se encuentran categorizados en la tabla del Anexo 1.

1. DESARROLLO

1. Materiales reciclables:

Como se mencionó anteriormente, debido a la gran cantidad de desechos de construcción y demolición generados por las industrias y las construcciones, queda cada vez menos espacios en los vertederos [4], lo que produce la necesidad de reutilizar estos materiales reciclables para la creación de nuevos como el hormigón y así mismo para evitar de igual manera el consumo excesivo y alarmante de los recursos naturales para la construcción de nuevos materiales.

Los residuos de vidrio son un material que puede ser varias veces reciclado, puede ser sustituto para agregados en carreteras y construcción de edificios, el uso de vidrios reduce la energía consumida por la producción de asfalto y de los agregados naturales [5]. Un gran ejemplo de esto pueden ser las lámparas fluorescentes, que son de gran utilidad pero que a su vez presentan un inconveniente, estas lámparas contienen mercurio (Hg) como fuente de radiación fluorescente, cadmio (Cd) y plomo (Pb). Por lo tanto, su disposición no tratada causa serios problemas de salud y contaminación [1], lo que lleva a requerir un correcto reciclaje.

Una de las metodologías que se pueden usar para la reutilización de los residuos de vidrio de lámparas, fue preparar lotes de cerámica que contiene 80% en peso de vidrio y 20% en peso de una arcilla refractaria, agregando después la composición del nuevo material ArgAlum [1]. Luego de esto, se realizó el proceso de moler y tamizar las muestras.

El vidrio demuestra ser un material de construcción muy atractivo, ya que brinda oportunidades para el desarrollo de edificaciones en construcción innovadoras y energéticamente eficientes. Este material también tiene uso invaluable en tecnologías de energía solar renovable, como los sistemas fotovoltaicos y colectores solares térmicos [6].

En el mismo caso se encuentra el cemento portland, este material consume mucha energía y es responsable de gran parte de la generación de CO2, la sustitución de otros materiales, especialmente aquellos que son subproductos de procesos industriales, como la ceniza volante y escoria, seguramente tendrá un impacto positivo. Dado que el agregado constituye la mayor parte del hormigón, una estrategia de reciclaje efectiva reducirá la demanda de recursos naturales [7].

Otro de los materiales nuevos más prometedores es el polímero reforzado con fibra (PRF). Los PRF son materiales compuestos que consisten en una matriz polimérica reforzada con fibras. Las fibras pueden ser vidrio, carbono, basalto o aramida, aunque otras fibras como papel, madera o fibras de plantas también se han utilizado. El polímero es usualmente un plástico epoxídico, vinílico o termoestable de poliéster [8]. Según los plásticos la resistencia a la compresión puede variar entre 500 a 2500kg/cm^2. en los plásticos la resistencia a tracción (varían entre 350 y 550 kg/cm^2 ) influye en el plástico la temperatura ambiente y la humedad [9]. Los plásticos son unos de los mercados con mayor desarrollo en el ámbito de reciclaje donde se puede obtener fibras que funcionan como agregados con propiedades de resistencia térmica y de compresión.

 Las fibras y la matriz exhiben diferentes propiedades físicas y químicas que, cuando se combinan entre sí, crean un material compuesto rígido y fuerte.

También se sabe que los restos de metales genera grandes producciones a nivel industrial, como también causa emisiones por el uso de electricidad y carbón para su producción [5]. Lo que conlleva a buscar su reutilización como materia prima en la pavimentación de caminos o para reemplazarlo y mezclarlo con agregados naturales, asfalto o concreto.  

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