Cimientos en la tierra
La ciencia y la industria buscan materiales de construcción innovadores para hacer edificios más sostenibles
INÉS GALLASTEGUI
Miércoles, 3 de julio 2019, 08:50
Casas impresas, ventanas que convierten la luz del sol en electricidad, paredes que al tocarlas encienden electrodomésticos, madera traslúcida, pintura que absorbe la contaminación o ... cemento luminiscente son la prueba de que el ladrillo, la plomada y la paleta han sido superados por la inventiva del hombre.
La ciencia de la construcción experimenta una revolución imparable, pero el reto de la humanidad ya no es, como fue durante siglos, levantar edificios cada vez más altos, fuertes y duraderos, sino hacerlos en armonía con la Tierra en la que hunden sus cimientos. Producir materiales que no dañen el medio ambiente o, incluso, que ayuden a limpiarlo, son los nuevos objetivos. Y en esa búsqueda del respeto al planeta a través de la innovación tecnológica, muchos ojos se vuelven hacia el pasado, hacia materiales sencillos que la naturaleza ha estado prestando durante milenios para darnos abrigo, como la madera. No todo vale. «La sostenibilidad a cualquier precio no está en el mercado», asegura Unai Etxebarria, director en Bilbao de Material ConneXion, una red internacional que reúne la mayor 'biblioteca' de nuevos materiales y procesos de transformación.
Cuando el ser humano aprendió a construir utilizaba elementos sin apenas procesar, como pieles, hojas, ramas, madera, piedra, arcilla o nieve. El primer material de construcción que fabricaron nuestros ancestros fueron los bloques de adobe, hace unos 15.000 años. La necesidad de disponer de más espacio habitable en menos suelo y de lograr un mayor control del ambiente exterior -agua, luz y temperatura- propició el creciente protagonismo del cemento, el metal, el vidrio y el plástico.
«La sostenibilidad a cualquier precio no está en el mercado»
UNAI ETXEBARRIA
Hoy en día, en los países desarrollados se exige que los materiales de construcción sean resistentes, duraderos, económicos y, si es posible, bonitos, pero, sobre todo, sostenibles. Y esta característica no se refiere solo a cómo se comportan con su entorno mientras cumplen su función -si polucionan el agua o el aire o contribuyen al despilfarro de electricidad-, sino también a la energía que cuesta fabricarlos, lo que contamina su transporte y si es posible reciclarlos una vez que termina su vida útil. «Nuestros edificios generan y consumen el 40% de toda la energía que gastamos y producen el 35% del CO2 que emitimos a la atmósfera», recuerda Areti Markopoulou, directora académica del Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC). Para 2020, todos los nuevos inmuebles en Europa deberán ser 'edificios de energía casi cero'.
Paredes inteligentes
En esa búsqueda de técnicas y materiales más eficientes y amigables con el medio ambiente, los investigadores y la industria están creando componentes de alta tecnología que hoy suenan un poco a ciencia ficción. Como el grafeno, un material 200 veces más fuerte que el acero que conduce y acumula electricidad y, aparte de tener interesantes aplicaciones potenciales en electrónica y medicina, puede convertir un muro de hormigón o de tierra en una pared inteligente, capaz de actuar como un interruptor para encender la luz, el sistema de climatización y otros dispositivos electrónicos.
Un campo al que todos los expertos atribuyen increíbles posibilidades de futuro es la impresión en tres dimensiones (3-D), que permite levantar casas enteras en apenas unas horas utilizando máquinas que van depositando el material elegido -hormigón, plástico o tierra- capa a capa. En China se ha construido ya un bloque de cinco pisos, pero hay experiencias de pequeños chalés en varios países.
Otra de esas innovaciones es la fotocatálisis, una reacción química que transforma el óxido de nitrógeno que contamina el aire en nitritos y nitratos sólidos que pueden ser fácilmente desechados. Para ello es necesario tratar el material constructivo con dióxido de titanio, que se activa con los rayos ultravioleta del sol. Puede aplicarse en pinturas, fachadas, cubiertas y mobiliario urbano.
«Los edificios gastan el 40% de la energía y causan el 35% de la polución»
Areti Markopoulou
Para Antonio Martín, director de la revista especializada 'EcoHabitar', no tiene mucho sentido tratar el cemento convencional para que absorba la contaminación atmosférica de las ciudades cuando su propia fabricación -que implica calcinar caliza y arcilla a más de 1.300 grados- tiene una altísima huella ecológica: es responsable del 5% de las emisiones de carbono a escala mundial. Otro ejemplo: «Un material ecológico deja de serlo si tienes que traerlo desde Finlandia, porque el transporte contamina».
La industria se esfuerza por producir materiales menos contaminantes, resalta Julio Romero, de Arrevol Arquitectos: por ejemplo, buscando termoplásticos alternativos al PVC -que contiene cloro, entre otros elementos «biocidas»- y materiales sintéticos más respetuosos con el medio ambiente, desde tejas para cubiertas hasta revestimientos decorativos para interior. «La clave para que pasen a formar parte del futuro de la construcción es que sean sostenibles», resalta.
Los materiales biodegradables y la economía circular son otra línea en la que se investigan nuevas ideas, a la búsqueda de materiales que igualen o incluso superen en propiedades a los ladrillos o el cemento convencionales, pero elaborados con productos de desecho, entre otros, periódicos viejos, colillas, tapones de botellas y otros plásticos usados, fibras textiles de ropa, alas de avión y, entre los orgánicos, viruta de madera, fécula de patata, posos de café, pasta de maíz o cáscaras de naranja. En este capítulo, muchos esfuerzos se están invirtiendo en la fabricación de cemento utilizando productos de desecho, como escorias de la industria metarlúrgica y del vidrio. «La sostenibilidad tiene que tener un precio razonable, y ese criterio puede venir de la ética de la empresa o de la legislación -recuerda Iker Agirre, project manager de Material ConneXion Bilbao-. En Europa somos pioneros en legislación sostenible y muchas empresas se ven forzadas, pero otras se dan cuenta de que los productos reutilizados pueden ser incluso más rentables».
De vuelta a la tierra
Pero quizá la tendencia más fuerte es la que promueve una reinterpretación de materiales del pasado, con la mirada y la tecnología del futuro. Así han regresado materias primas naturales como la madera, la tierra, el corcho, el cáñamo o la paja. «Los materiales que tienen un origen natural y que no transformamos con productos químicos tienen mejor resultado para la salud de las personas», subraya el ingeniero Ismael Caballero, presidente de la Asociación Española de Bioconstrucción.
El uso de madera en la edificación, que quedó casi abandonado a mediados del siglo pasado, vuelve con fuerza, tanto en las estructuras como en los aislamientos y las paredes, gracias a las nuevas tecnologías que permiten fabricar paneles contralaminados cada vez más grandes y resistentes. Un inmueble de 14 plantas en la ciudad noruega de Bergen es hasta ahora el más alto con estructura de madera, pero ya hay uno de 80 proyectado en Londres. El estudio sAtt está construyendo en Madrid el cohousing Entrepatios, un edificio de cuatro pisos y 17 viviendas diseñado según los exigentes criterios del estándar PassivHaus. «Es paradójico, pero la madera se comporta mejor frente al fuego que el hierro y el hormigón: el metal se funde y cae; la madera aguanta más. Lo dicen los bomberos», explica el responsable del proyecto, Iñaki Alonso.
La ley avanza
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Edificios sin huella. En España el CódigoTécnico de la Edificación puso en 2006 los cimientos de la construcción sostenible. En 2020 entra en vigor la directiva sobre edificios de consumo de energía casi nulo (nZEB, en inglés), que «transformará los procedimientos de diseño, construcción y gestión de los edificios hacia una mayor eficiencia energética en los edificios y las ciudades» con la implicación de «arquitectos, promotoras, constructoras, fabricantes de materiales, sistemas y equipos», señala el Consejo Superior de Colegios de Arquitectos.
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13.000 viviendas y 200 edificios de oficinas en España han obtenido el certificado BREEAM de sostenibilidad, cuando hace cuatro años eran solo 40 viviendas y 15 empresas.
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34% más barata es una vivienda ecológica (estándar PasivHaus) que una convencional, aunque la inversión inicial sea un 18% mayor, teniendo en cuenta el actual incremento del precio de la energía en España (80% en diez años), según los cálculos del arquitecto Iñaki Alonso, del estudio sAtt, creador del Ecómetro, una herramienta para medir la ecología en el proceso de diseño, construcción y uso de los edificios.
La ventaja de los paneles o bloques realizados con materias primas naturales es que su producción es mucho menos contaminante que en los procesos industriales complejos y, cuando los edificios cumplen su vida útil, «se degradan de manera biológica y algunos, incluso, se pueden transformar en compost», es decir, fertilizante para los cultivos. Una tendencia aún más rompedora es el cultivo de hongos capaces de actuar como aglutinante y convertir residuos vegetales en una mezcla tan resistente como el cemento.
«La innovación ocurre de manera muy rápida y cambiante», explica Unai Etxeberria. De ahí el interés que su 'biblioteca de materiales', con 7.000 entradas en su versión virtual y 1.300 presentes en su sede de Bilbao, suscita entre arquitectos, ingenieros y diseñadores en busca del material que mejor se ajuste a sus necesidades.
El desarrollo de la economía circular -producir reciclando y desechar reciclando- debería abrir un nuevo debate: tal vez haya que pensar en levantar estructuras más baratas y más sostenibles, aunque menos duraderas, señala Areti Markopoulou. «Hoy por hoy construimos edificios y elementos para que estén ahí 200 o 300 años, pero estamos en un momento de flujo y quizá tendríamos que pensar en una arquitectura más efímera».
Ladrillos de cáñamo: los extraordinarios poderes del cannabis
La arquitecta alemana Monika Brümmer realiza actualmente su tesis doctoral sobre la construcción con cáñamo, una tendencia que surgió a principios de los años 90 en Europa, y hace dos décadas se instaló en la localidad granadina de Guadix, donde inventó su ladrillo Cannabric. Los bloques se fabrican con fibra de cáñamo y arcilla estabilizada, que ella recupera de la restauración de las casas-cueva que abundan en la comarca, prensando la mezcla y dejándola secar al aire libre, sin necesidad de cocción. Sus propiedades son extraordinarias, afirma Brümmer: con estas piezas es posible construir casas bioclimáticas de hasta tres plantas sin pilares de hormigón armado y haciendo frente a las condiciones térmicas de regiones semiáridas y mediterráneas con un espesor reducido, ya que el ladrillo combina una baja conductividad térmica con un elevado calor específico, y conserva así muy bien la temperatura del interior en invierno y en verano. Es permeable al vapor, excelente aislante acústico, altamente resistente al fuego y, a diferencia de la madera, no atrae insectos ni otros animales porque su fibra no es un alimento atractivo para ellos.
En realidad, la arquitecta ha recuperado una técnica tradicional que se había perdido en el último siglo: construir con muros de carga. «Es una técnica perfectamente válida en zonas no sísmicas para cualquier edificio con menos de tres plantas», explica. Sus compradores los utilizan sobre todo para levantar viviendas unifamiliares y alojamientos turísticos y restaurar arquitectura vernácula. Se trata de un material muy adaptable, que permite diseñar inmuebles con formas curvas, orgánicas.
Más caro que un ladrillo convencional, el Cannabric resulta rentable a medio plazo por el ahorro en calefacción y aire acondicionado. De hecho, recuerda su creadora, tiene una huella de carbono negativa, porque su producción, en la que se usan materiales reciclados, es muy sencilla y, una vez que la construcción termina su vida útil, es 100% reciclable.
El cannabis es un cultivo milenario empleado históricamente para producir papel, ropa, alpargatas, aperos de labranza, cuerdas, esteras, sacos, velas de barcos y redes de pesca, y también como material de construcción, mezclado con tierra. La variedad industrial de esta planta de rápido crecimiento apenas contiene tetrahidrocannabinol (THC), el componente psicoactivo de la marihuana y el hachís. En todo caso, la fibra que se utiliza como materia prima en la construcción se obtiene del tallo de la planta, que está libre de THC en todas las variedades.
Hidrocerámica: edificios que sudan a través de la piel
El Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC) está desarrollando un material inteligente que actúa como la piel de un organismo vivo. El elemento principal de la hidrocerámica, diseñada para aplicar en las fachadas de los edificios, son unas burbujas de hidrogel capaces de absorber 400 veces su volumen en agua, que van insertadas en una cubierta con varias capas: arcilla, tela y de nuevo arcilla. Las burbujas absorben la humedad del ambiente y, cuando hace calor, el agua que contienen se evapora y es liberada, refrescando el interior del edificio, ya que la temperatura baja en 5 o 6 grados y aumenta la humedad relativa. «Es el mismo mecanismo que el sudor en los seres vivos», explica Areti Markopoulou, responsable del proyecto que ha desarrollado junto a varias de sus alumnas y directora académica del IAAC. La refrigeración se produce de forma natural, sin necesidad de motores ni sensores que consumen electricidad, por lo que puede suponer un ahorro energético de hasta el 28% en la climatización de un edificio, aseguran sus promotoras. Y la arcilla es un material barato y abundante en la naturaleza.
El sistema se encuentra en la fase de certificación. «El mundo de la construcción tarda mucho en absorber las innovaciones –lamenta Markopoulou–. Hay muchas regulaciones y no es fácil ni rápido cambiarlas». Pone como ejemplo el primer puente peatonal del mundo realizado por impresión en tres dimensiones (3D), inaugurado en 2016 en la localidad madrileña de Alcobendas, promovido por Acciona y diseñado por el IAAC, en el que hubo que agregar más material del que era necesario, según sus cálculos, para satisfacer los requerimientos oficiales sobre estructuras constructivas. «El sector es lento. Es muy importante que la industria y la academia realicen proyectos piloto, como el del puente, para evaluar las nuevas ideas», apunta.
El desarrollo de la hidrocerámica se enmarca en el interés del instituto por dar una perspectiva contemporánea a la arquitectura vernácula, por ejemplo, con la recuperación de la tierra cruda como material de construcción. «Puede ser tan dura como el hormigón en muros, ladrillos o superficies, tiene propiedades termales muy buenas y permite controlar el confort del espacio sin sistemas artificiales», explica. «El internet de las cosas se aplica en edificios que controlan la temperatura, abren y cierran ventanas, etcétera, pero se puede responder a las necesidades del usuario y del ambiente sin sensores ni cables; con materiales inteligentes, los edificios pueden funcionar como edificios vivos».
Vidrio fotovoltaico: ventanas y fachadas para 'guardar' el sol
La empresa española Onyx Solar, radicada en Ávila desde 2009, ha desarrollado un vidrio capaz de generar energía limpia y gratuita gracias al sol, lo que permite a los edificios que lo incorporan producir su propia electricidad. De aspecto similar al de cualquier otro vidrio –puede ser transparente o de colores y adoptar casi cualquier forma–, cumple las funciones del material convencional pero, además, mejora el aislamiento térmico y acústico y filtra la radiación solar dañina, hasta el 99% de la ultravioleta y el 95% de la infrarroja. Al reducir la acumulación de calor natural en el interior de los edificios, logra un drástico ahorro en climatización. «Aporta todas las ventajas del vidrio arquitectónico de la mayor calidad, al mismo tiempo que genera energía limpia», señala su fundador, Álvaro Beltrán.
El producto incorpora en una de sus caras capas activas micrométricas de material fotovoltaico que transforma los fotones de los rayos de sol en electricidad. «Una fachada de mil metros cuadrados en un edificio generaría suficiente energía para abastecer 7.000 puntos de luz», destaca Beltrán. Aparte del vidrio de fachada, la compañía abulense produce materiales para cubiertas, lucernarios, muros-cortina, pérgolas, marquesinas, mobiliario urbano y suelo transitable. Este último, por ejemplo, genera energía para hasta diez puntos de luz por metro cuadrado.
En estos diez años, Onyx Solar, con 38 trabajadores entre su planta castellana y sus oficinas en Madrid, China y Estados Unidos, se ha convertido en líder mundial en la producción de este material. Entre los 170 proyectos desarrollados en los cinco continentes, destacan el lucernario fotovoltaico más grande del mundo en Bell Works, Nueva Jersey, el rascacielos más alto de Singapur, el estadio de los Miami Heat o el Dubai Frame, el marco gigante erigido en la capital de Emiratos Árabes.
El vidrio fotovoltaico es más caro que el convencional, pero proporciona innumerables ventajas. «El propietario de un edificio puede recuperar el sobrecoste del vidrio y el coste de la instalación eléctrica en solo tres años, y durante los siguientes 27 años restantes de su vida útil va a seguir disfrutando de retornos económicos, por lo que optar por él es la inversión más rentable que puede hacer», recuerda Beltrán.
Con 60 premios concedidos por instituciones de todo el mundo, la firma ha hecho una apuesta clara por la inversión en I+D. El objetivo, «edificios más sostenibles y eficientes, sin renunciar a su valor estético y a un diseño de vanguardia».
Hormigón 'biológico': paredes verdes contra la polución
Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), en colaboración con ingenieros de Gante (Bélgica), están desarrollando un 'hormigón biológico' que permite cubrir las fachadas de edificios o estructuras con una cubierta verde que cumple funciones medioambientales –convierte el CO2 de la atmósfera en oxígeno a través de la fotosíntesis–, térmicas –es un aislante natural que disminuye la pérdida energética en invierno y reduce la insolación en verano– y decorativas, ya que 'pinta' de verde las superficies que cubre. El sistema consiste en aplicar sobre un muro de hormigón convencional una capa impermeabilizante y, después, una biocapa rugosa y porosa de este nuevo material, hecho de cemento rico en fosfato de magnesio, con un Ph que permite la reproducción de organismos vivos.
Se trata de una reinterpretación del 'jardín vertical', con la ventaja de que no precisa soportes ni tierra y apenas requiere riego o mantenimiento. «Este material se coloniza solo con los organismos que hay en el ambiente», explica Ignacio Segura, coautor del proyecto junto a Antonio Aguado y Sandra Manso, que integran el grupo de Ingeniería de la Construcción en la UPC. Por lo tanto, las algas, musgos y líquenes que arraigan en la superficie son autóctonos y se adaptan perfectamente a las variaciones climáticas de la zona. No obstante, es posible dirigir el proceso realizando una precolonización con bacterias que favorezcan la implantación de especies concretas. En todo caso, no se trata de plantas superiores –con raíces, tallos y hojas–, sino de musgos y líquenes, como la pátina que recubre a menudo las estatuas o las construcciones del patrimonio histórico, con la diferencia de que a la piedra natural le perjudica y este nuevo hormigón está preparado para acogerla.
Una de las características de la cubierta vegetal es que cambia de color con las estaciones, y puede pasar del verde en invierno y primavera al rojizo y el ocre en verano y otoño. El investigador resalta que puede utilizarse no solo en edificios nuevos, sino también para rehabilitar los ya existentes, como ornamentación en zonas ajardinadas o para integrar en el paisaje grandes estructuras industriales de hormigón, como torres de refrigeración o silos.
El material, que han denominaco 'hormigón con biorreceptividad mejorada', ha superado la fase de laboratorio y ahora está siendo sometido a escalado industrial con varias empresas interesadas en España y otros países. En Andalucía se está construyendo la primera vivienda con este material.
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