La sostenibilidad, la circularidad y la mejora de las prestaciones son las principales palancas de innovación de los materiales de construcción, tanto en ingeniería civil y edificación como en la red de carreteras.
La construcción suele ser considerada un sector tradicional. Sin embargo, la realidad es muy distinta, ya que se trata de un ámbito en constante innovación. “Encontramos innovaciones en cuanto a materiales y, sobre todo, en nuevos sistemas constructivos industrializados y en el plano de las nuevas metodologías de trabajo, con una tendencia clara hacia la digitalización de todas las etapas del proceso constructivo. De hecho, los principales ejes y motores conceptuales de la evolución del sector en la actualidad son la sostenibilidad —incluyendo la eficiencia energética—, la industrialización y, relacionado con ésta, la digitalización”, afirma Jordi Roher, jefe del departamento de Calidad de Productos del ITeC.
En este caso, nos vamos a centrar exclusivamente en los nuevos materiales que están llegando al sector, tanto en el ámbito de la ingeniería civil y la edificación como en las carreteras.
Sostenibilidad en Ingeniería civil y edificación
La mejora de las prestaciones y el aumento de la sostenibilidad son las principales palancas de innovación. Éstos son algunos ejemplos de los nuevos materiales de construcción que están llegando o que veremos en los próximos años.
Materiales sostenibles y circularidad
La sostenibilidad es una de las tendencias más destacadas en el sector de la construcción, por lo que será uno de los principios que guiará la innovación. “Los materiales sostenibles cumplen tres funciones fundamentales. Son los más sostenibles desde el punto medioambiental y, por tanto, pueden tener su ciclo de vida en el ámbito circular. En segundo lugar, son sostenibles desde el punto de vida humano. Es decir, generan mejores prestaciones en los factores de confort. Por último, son sostenibles desde el punto de vista económico, ya que sólo tendrán salida al mercado si se consigue competitividad desde el proceso industrial y accesibilidad al usuario medio del mercado”, comenta la Asociación Nacional de Distribuidores de Cerámica y Materiales de Construcción (ANDIMAC).
En esta misma línea, Alberto Miguéns, investigador principal del área de Materiales de Construcción sostenible del Centro Tecnológico de Investigación Multisectorial (CETIM), remarca que “el sector de la construcción está apostando por la economía circular y la sostenibilidad, revalorizando residuos, tanto del propio sector como de otros sectores, para obtener nuevos materiales con un impacto ambiental mucho menor”.
Igualmente, Roher indica que el sector se orienta hacia el uso de “materiales con un menor impacto ambiental en el conjunto de su ciclo de vida: sustitución de materias primas o componentes de gran impacto ambiental en la formulación de los materiales, tendencia a materiales con menor impacto ambiental aún a costa de renunciar en cierto grado a otras prestaciones, etc.”.
Así pues, explica que se está investigando “en materiales de origen natural, cuya fabricación implique menor consumo de energía y de otros recursos, y materiales que sean de origen reciclado y que serán reciclables en el futuro o que incluso podrán tener un segundo uso, siguiendo el concepto de la circularidad ambiental”. Por ejemplo, habla de hormigones con áridos reciclados, mezclas bituminosas con plásticos reciclados o aislantes de fibras naturales, como algodón reciclado, lana, fibras vegetales, etc.
Materiales sostenibles en el sector de la construcción
Entre los biomateriales, desarrollados a partir de recursos naturales, el ‘Dossier de Píldoras sobre Materiales sostenibles para el sector construcción. Oportunidades en el escenario actual de ayudas’, elaborado por la Plataforma Tecnológica Española de Construcción (PTEC), destaca el uso de materiales lignuncelulólicos en resinas y recubrimientos, compounds termoplásticos, mezclas asfálticas, plastificantes del hormigón, morteros y hormigones, etc. En cuanto a materiales reciclados, se refiere a la utilización de pizarra y granito, concha de mejillón o espumas como refuerzo en hormigones, mezclas asfálticas o polímeros. Y también cita el empleo de materiales reciclados cementantes —escorias, cenizas caolines…— para producir geopolímeros.
Automatización en el sector de la construcción: Geopolímeros para impresión 3D
Son la base para una nueva manera de entender la construcción.“En los próximos años se espera ver un importante auge en la digitalización y automatización del sector, siendo especialmente relevantes las tecnologías como la impresión 3D. Aunando esto a la cada vez mayor relevancia de la economía circular, hace que las investigaciones en materiales para impresión 3D a partir de residuos sean cada vez más importantes”, indica Miguéns.
Por ejemplo, el CETIM está investigando el desarrollo de geopolímeros para impresión 3D, con el fin de reducir el impacto ambiental del sector por una doble vía. “Por un lado, impulsar un proceso productivo mucho más eficiente, la impresión 3D. Por otro, desarrollar materiales cementantes con mucha menor huella de carbono, los geopolímeros”, reseña.
Grafeno, el material sostenible que permite reducir costes en edificación
Roher señala que se está investigando en “materiales de muy altas prestaciones mecánicas y bajo peso, como el grafeno, que levantan grandes expectativas futuras, pero cuyo uso en el sector de la construcción continúa siendo anecdótico”. El año pasado se comenzó a levantar el primer edificio del mundo construido con hormigón enriquecido con grafeno, situado en Inglaterra, como recogía The Construction Index. Según los estudios, la combinación de estos materiales permite ahorrar un 30% de material y reducir en un 20% el coste de edificación.
Tecnología cristalina y cómo mejorar la sostenibilidad en el sector de la construcción
El hormigón es la base de la construcción moderna, por lo que la mejora de la sostenibilidad y durabilidad de este material es fundamental para la evolución del sector. Gabriela Korsakas, country manager de Penetron España, explica cómo contribuye a ello su tecnología cristalina, que protege el interior del hormigón y le confiere impermeabilización y protección, aumentando la durabilidad. “A diferencia de las soluciones de membrana o recubrimiento, se convierte en una parte integral del hormigón, mejorando la durabilidad mediante la reducción de la permeabilidad del mismo, evitando así que el agua y otros agentes corrosivos penetren”, detalla.
Además, confiere al hormigón propiedades de autocurado o self-healing. “Este nuevo tipo de hormigón imita la curación como si de un cuerpo humano se tratase”, puntualiza. Esta característica es esencial para aumentar la durabilidad y vida útil.
Autocurado con anhidrasa carbónica
Las últimas innovaciones en el ámbito del autocurado vienen a partir del empleo de una enzima, la anhidrasa carbónica (CA), que reacciona con el dióxido de carbono en el aire y produce cristales de carbonato que rellenan las pequeñas grietas que aparecen en el hormigón en apenas 24 horas, a diferencia de las tecnologías existentes hasta la fecha, que reaccionan al agua y tardan alrededor de dos a cuatro semanas en cristalizar.
Materiales de baja conductividad
El responsable del ITeC anota que “ya existen en el mercado, con un uso aún residual, nuevos materiales de muy baja conductividad térmica (lambdas inferiores a 15 mW/m·K) que hacen posible conseguir la resistencia térmica deseada con espesores modestos, lo cual es especialmente necesario en usos donde la disponibilidad de espacio es limitada (rehabilitación) o donde el espacio tiene un coste muy alto”. “El reto ahora reside en fabricarlos a una escala industrial, que permita acotar su coste de producción para ser competitivos en el sector y así generalizar su uso”, matiza.
Sostenibilidad en la red de carreteras
“Las carreteras están inmersas en un proceso de transformación sin precedentes. Sostenibilidad, seguridad y conectividad son los tres factores a los que atiende dicho proceso y sobre los que se sustancian las principales innovaciones que la industria viaria está introduciendo”, afirma Elena de la Peña, subdirectora general técnica de la Asociación Española de la Carretera (AEC). “Respecto a los materiales, minimizar la huella ecológica del modo carretero en el conjunto de la red y contribuir a la descarbonización del transporte son desafíos a los que se está dando respuesta”, especifica.
Éstos son algunos de los nuevos materiales que están llegando a las carreteras o en los que se está investigando.
Materiales sostenibles en la construcción de carreteras
De la Peña destaca la investigación en el desarrollo de los MASAI (Materiales Asfálticos Sostenibles, Automatizados e Inteligentes), “materiales con los que se pretende conseguir que las carreteras se construyan y conserven bajo el mínimo impacto medioambiental y estén adaptadas a las nuevas necesidades impuestas por la digitalización”. “Con los MASAI veremos materiales asfálticos que abogan por el autoconsumo de los residuos generados, la valorización de subproductos procedentes de otras industrias locales como alternativa a las materias primas tradicionales (simbiosis industrial) y la disminución del consumo energético y de la emisión de gases contaminantes asociados a su producción. Y todo ello, garantizando un elevado nivel de prestaciones mecánicas que permitan alargar al máximo la vida de servicio del producto”, agrega.
Asfaltos verdes o biopavimentos: Sostenibilidad en la construcción de carreteras
Otro ejemplo de ello son los nuevos asfaltos verdes, como el biopavimento desarrollado por el CETIM en el seno del proyecto ‘Emulcell’. “Este nuevo material es una mezcla bituminosa en frío, apta para formar parte de la base de los firmes de las carreteras. Representa una alternativa sostenible al asfalto convencional gracias a la incorporación de nanocelulosa procedente de residuos madereros”, reseña Miguéns.
En cualquier caso, la Asociación Española de Fabricantes de Mezclas Asfálticas (Asefma) recuerda que el material obtenido al demoler un pavimento deteriorado se viene reutilizando en la fabricación de nuevas mezclas asfálticas desde hace décadas. “El material de los pavimentos asfálticos, al final de su vida útil, es uno de los materiales con mayor tasa de reutilización en todo el mundo”, asegura la asociación.
Fotocatálisis
Las tecnologías fotocatalíticas, a partir de la incorporación de materiales nanométricos, ayuda a reducir el NOx en las carreteras. “Colabora en la reducción de concentraciones de óxidos de nitrógeno, entre otros contaminantes, y posee un efecto autolimpiante sobre los elementos que se aplica. Ya se están realizando proyectos piloto sobre la aplicación de materiales fotocatalíticos sobre distintos elementos de una carretera, así como en emplazamientos singulares, como los revestimientos de los túneles”, detalla De la Peña.
Soluciones contra el ruido del tráfico
“Disponemos de pavimentos que aúnan una reducción del ruido causado por el tráfico junto con una reducción del consumo de combustible de los vehículos. Esta mejora de las prestaciones tiene su principal aplicación en las carreteras que circundan las grandes zonas urbanas”, explica Asefma.
Un ejemplo de ello son los pavimentos sonorreductores, elaborados a partir de una mezcla tipo SMA (Stone Mastic Asphalt) de alta durabilidad que incorpora materiales residuales con el objetivo de alcanzar una reducción del ruido de rodadura. “En los pavimentos sonorreductores se incorporan a la mezcla bituminosa residuos plásticos, polvo de caucho y fibras de nylon provenientes de los neumáticos”, apunta la responsable de la AEC.
Pavimentos fonoabsorbentes
“Son mezclas porosas que absorben el ruido, si bien en climas secos y cálidos no han dado el resultado esperado, por colmatación de huecos o por problemas de desprendimientos de áridos en zonas de frenada. Son muy efectivos en los países del norte de Europa, donde tienen mayor experiencia en el empleo y prestaciones de mezclas porosas fonoabsorbentes”, explica la subdirectora general técnica de la AEC.
Generación de energía en las carreteras
De la Peña habla de ‘Power Road’, “la carretera con energía positiva”. “Además de su función primordial, la movilidad, es una carretera que produce energía térmica limpia y renovable. Dicha energía, que es captada en la calzada desde los rayos solares, puede ser almacenada y restituida de nuevo al pavimento o a otros sistemas mediante bombas de calor”, aclara.
Electrificación como forma de generar energía en carreteras
Asefma indica que “ya hay diversas experiencias en Europa, Israel y Corea del Sur en las que se están utilizando los pavimentos para transmitir energía eléctrica a los vehículos, bien por tecnologías de contacto o por tecnologías inalámbricas”.
Nuevos antihielos sostenibles
La responsable de la AEC señala que se está investigando con materiales conductivos que permiten derretir el hielo que se forma en el pavimento durante el invierno, calentando la superficie.
Conducción autónoma y conectividad
Asefma anota que la llegada de los vehículos autónomos podría impulsar la inclusión en los pavimentos de algún tipo de sensores que interactúen con los vehículos. Por otra parte, se refiere al desarrollo del uso del big data para monitorizar el estado de los pavimentos. “En este caso, son los propios vehículos los que son capaces de facilitar a los gestores de las infraestructuras de carreteras información sobre el estado de los pavimentos, lo que permitirá mejorar la calidad del servicio a los usuarios de las carreteras y realizar una gestión más eficiente de los recursos”, especifica.
Asimismo, la asociación adelanta que “en poco tiempo será posible conocer en tiempo real dónde se están produciendo operaciones de mantenimiento de las carreteras para que los conductores puedan seleccionar rutas alternativas y, sobre todo, tener una señalización de la incidencia perfectamente identificada, lo que significa una mejora en la seguridad vial de los conductores y de los trabajadores de las obras”.
