Materiales innovadores para una construcción sostenible

Publicado el 13 diciembre 2021

El pasado 17 de noviembre, y en el marco de la celebración del congreso The Miss: a B2B Summit+Expo by Epower & Building “Getting to Zero” que se llevó a cabo en IFEMA, junto con GENERA, asistí a alguna ponencia y mesa redonda como las coordinadas por ASA (Asociación Sostenibilidad y Arquitectura) y la de STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics).

En ellas, representantes de la UPM (Universidad Politécnica de Madrid), la UEM (Universidad Europea de Madrid) y de otras Instituciones como el CSIC (Centro Superior de Investigaciones Científicas) o el Instituto Eduard Torroja debatieron sobre materiales innovadores para una construcción más sostenible. Partes de estas ponencias, así como fotos expuestas en ellas, son reproducidas a continuación junto con información adicional que hemos recabado sobre los proyectos que allí se citaron.

Es muy alentador conocer, aunque sea de forma somera, las investigaciones que se están llevando a cabo en diversos campos de la ciencia, y que dan como resultado la creación de nuevos materiales sostenibles para la construcción, así como para otras muchas aplicaciones que omitiré al estar fuera del objetivo de este blog.

Biomaterial Basado en micelio

Si, como desearíamos en el futuro, se pudieran hacer generar nuevos materiales en lugar de extraerlos de la tierra, los biomateriales  auto-generados por el micelio de los hongos a partir de determinados residuos de sustratos de diferentes cultivos hortícolas como el olivo, la vid, o los cítricos entre otros, serian sin duda una solución óptima.

El micelio es el aparato vegetativo de los hongos. Se encuentra de forma abundante bajo tierra o dentro de los troncos de los árboles de los cuales se alimenta.

Se ha comprobado que los hongos, que datan de aproximadamente entre 1400-1600 millones de años, poseen unas cualidades excepcionales lo que les convierte en uno de los principales microorganismos para la obtención de biomateriales basados en micelio.

Entre sus cualidades destacan su capacidad para reproducirse y para sobrevivir en ambientes extremos. Desde la óptica que a nosotros nos interesan, posee una gran resistencia mecánica, plasticidad e hidrofobicidad atribuida a su pared celular que forma una red microscópica de filamentos tubulares que funciona como una armadura, creando un sistema cerrado en respuesta a estímulos o cambios en la composición del medio externo.

Otra de las características del micelio es su unión cohesiva natural que actúa de pegamento natural y auto ensamblante dando como resultado un solo bloque. Los compuestos tipo Sándwich a base de micelio MBSCs  (Micelium-based Sandwich Composites) conforman elementos rígidos y fuertes, al tiempo que muestran unos módulos de elasticidad, resistencia a la tracción y a la flexión muy elevados.

Sin duda, aunque estamos hablando de una tecnología incipiente, los biomateriales basados en micelio de hongos serán una fantástica alternativa de bajo coste y nulo impacto ambiental para una construcción sostenible y una nueva conciencia material.

Vidrio con Agua

Hasta ahora sólo hemos hablado en el blog del  vidrio fotovoltaico que nos parece una extraordinaria fórmula de generar energía a través de la envolvente. No obstante, la UPM y la UEM están involucrados en la investigación de un panel de vidrio con cámara de agua que circula en circuito cerrado en el interior.

El vidrio que, en definitiva, no deja de ser un captador de calor, con una cámara intermedia de agua adquiere una inercia térmica equivalente a un muro de hormigón armado de 30 cms de espesor.

En este proyecto, que se encuentra en fase a un nivel de prototipo, se crea una fachada dinámica a través de un sistema modular. Los vidrios con agua intercambian calor con un sistema primario que puede ser un depósito de inercia, un sistema geotérmico o una bomba de calor

También se expuso que la flexibilidad de los vidrios con agua en circulación permite que se puedan acoplar a otras tecnologías como el suelo radiante o los biorreactores de algas

Los objetivos que se persiguen son claros: Ahorro energético; reducción del CO2; incremento de confort en el interior y generación de energías renovables.

Panel híbrido de agua y microalgas

Un paso más allá es la incorporación, a este vidrio acristalado, de microalgas que hacen la fotosíntesis y son unas grandes captadoras de CO2.

No obstante, este sistema ocasiona problemas de mantenimiento, que aún no están del todo resueltos. El vidrio que lleva el agua va en circuito cerrado, mientras que el vidrio que lleva las algas va en circuito abierto y debe ir acompañado de una serie de aditivos para que no se adhiera al cristal.

Las microalgas se cultivan a base de luz, agua, nutrientes y dióxido de carbono que absorben del ambiente, reduciendo así los gases de efecto invernadero

Este panel que integra sombreado dinámico, aislamiento térmico y acústico daría una gran libertad de diseño al combinar partes transparentes con traslúcidas al tiempo que produciría energía renovable en forma de calor y biomasa.

Una tecnología similar, está siendo ya probada desde el año 2013 en Hamburgo en el edificio bautizado como BIQ House.

Este edificio diseñado por Arup en conjunto con Splitterwerk Architects  se compone de una fachada de algas bio-adaptativas. Las algas en las fachadas, al recibir directamente la luz del sol, crecen de forma rápida proporcionando sombra al interior. Los bio-reactores de las fachadas no sólo capturan el calor solar térmico, sino que producen biomasa de manera que ambas fuentes de energía son capaces de alimentar las necesidades del edificio.

Vidrios Cromogénicos

Los materiales cromogénicos son sustancias capaces de cambiar sus características ópticas, dependiendo de su entorno, en respuesta a estímulos externos. Este estímulo externo puede ser eléctrico, electromagnético, producido por un gas o por la propia energía solar como los vidrios utilizados en determinadas lentes solares que se oscurecen en el exterior con el sol, pero vuelven a ser trasparentes en el interior

Por lo tanto, según el estímulo, los vidrios cromogénicos pueden ser:

  • Vidrios Electrocrómicos : Alteran sus propiedades al aplicar voltaje.
  • Vidrios Gasocrómicos: Se activan mediante la presencia de un tipo de gas.
  • Vidrios Fotocrómicos: Adtivación dependiente de la radiación solar.
  • Vidrios Termocrómicos: Conmutan mediante su temperatura.

Las tecnologías de los dos primeros son controlables, ya que dependiendo de la potencia del voltaje o de la cantidad de gas se puede cambiar su configuración. No obstante, los vidrios fotocrómicos y los termocrómicos son de tecnología adaptativa ya que dependen de la radiación solar y de los grados de temperatura.

Es evidente que en el actual siglo XXI la tecnología desarrollada para la creación de materiales autogenerados, junto con la de los cerramientos acristalados, son una alternativa imparable que apuesta por la eficiencia energética en una arquitectura sostenible que no infravalora las posibilidades que estos desarrollos dan al diseño.

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