Impresión 3D de edificios utilizando arcilla como apuesta sustentable

Los edificios impresos en 3D ya son una realidad, sin embargo los investigadores de la Universidad de Texas A&M están dando un paso más allá, revolucionando la industria de la construcción con un método para imprimir más ecológico utilizando el suelo local.

Los resultados fueron presentados en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (ACS), como una alternativa al uso del hormigón que produce una gran huella de carbono. De acuerdo con la Agencia Internacional de Energía la fabricación de cemento es responsable de aproximadamente el 7% de las emisiones de dióxido de carbono y es un material que no se puede reciclar. 

“Históricamente, los humanos solían construir con materiales de origen local, como adobe, pero el cambio al concreto ha planteado muchos problemas ambientales”, dice Aayushi Bajpayee, estudiante de posgrado en el laboratorio de Banerjee en la Universidad Texas A&M, quien presentó la nueva propuesta en conjunto con su equipo de trabajo.

“Nuestra idea era hacer retroceder el tiempo y encontrar una manera de adaptar los materiales de nuestros propios patios traseros como un posible reemplazo del hormigón” declara.

Si bien, los proyectos de construcción con tecnología 3D que utilizan hormigón han mostrado el potencial de la fabricación aditiva en términos de la reducción de residuos, tiempos más rápido y económico de construcción; los materiales utilizados en el proceso deben ser también sostenibles.

Una ventaja de usar el suelo local en la construcción es que los materiales no necesitan ser  fabricados y transportados al sitio de construcción, lo que reduce los costos y el daño ambiental. 

El suelo generalmente se clasifica por las capas de materiales que comprende, comenzando con la capa orgánica superior donde crecen las plantas y terminando en el duro lecho de roca de la corteza terrestre. Debajo de la capa orgánica inicial hay arcilla, que le da al suelo su carácter plástico y moldeable que los investigadores capitalizaron en su proyecto.

Los investigadores comenzaron el proyecto recolectando muestras de suelo del patio trasero de un colega, al cual adoptaron un nuevo aditivo ecológico para que se uniera y fuera fácilmente manipulado a través de la impresora 3D. 

Debido a que los suelos varían mucho según la ubicación, su objetivo era tener un “juego de herramientas” de química que pudiera transformar cualquier tipo de suelo en material de construcción imprimible. A partir de ahí, Bajpayee construyó estructuras de prueba a pequeña escala, cubos de dos pulgadas de cada lado, para ver cómo se comportaba el material cuando se extruía en capas apiladas.

El siguiente paso fue asegurarse que la mezcla soportaba la carga, es decir, si resistía el peso de las capas, o si necesitaba de otros materiales como barras de refuerzo y aislamiento. Para ello, los investigadores fortalecieron la mezcla de arcilla “cerrando” las capas microscópicas en su superficie evitando que absorbiera el agua y se expandiera, lo que comprometería la estructura impresa. Con este método, los investigadores demostraron que el material podía contener el doble de peso que la mezcla de arcilla sin modificar.

Actualmente, el equipo planea mejorar las capacidades de carga del suelo para ampliar sus estructuras de prueba y acercarse lo más posible a un reemplazo para el concreto. Además, están recopilando datos para ver si estas estructuras impresas en 3D son tan respetuosas con el medio ambiente como imaginan, especialmente en términos de huella de carbono y potencial de reciclaje. Una vez que tengan una mejor idea de la química, la funcionalidad y la viabilidad de construir con suelos locales, planean explorar más a fondo cómo esta tecnología se puede utilizar en otros sitios.