Los materiales del Futuro: biocompuestos y biodegradables

La búsqueda y formación de materiales para construir es una tarea de no acabar

La historia de la humanidad también ha sido la de la búsqueda y elaboración de materiales para la construcción que ofrecieran las mejores condiciones para erigir edificaciones y estructuras en contextos específicos y en la perspectiva de asegurar consistencia, luminosidad, movilidad, decoración, comodidad, etc.

Las cuatro civilizaciones antiguas más representativas en sus comienzos y comúnmente hicieron uso de la piedra y el barro al cual le daban forma de ladrillo empleando moldes. Con el tiempo fueron incorporando la madera -Mesopotamia, Grecia, Roma-, mientras que la mesopotámica también recurrió al mortero de betún -brea, neme-, la egipcia además al mortero de yeso, y la romana al mortero de cal, e incluso a la ceniza volcánica que, mezclada con agua, resultaba un material abundante y barato, y que no decir del calicanto.

Un asunto incuestionable es que en la antigüedad las técnicas constructivas que se aplicaban estaban determinadas por los materiales de los que podían disponer en el radio máximo más cercano al que se desarrollaba cada construcción y que los medios de la época les permitía recorrer. En las comunidades prehispánicas se recurrió también al barro y a la tierra en forma de adobe y bareque, que mesclaban materiales naturales como la paja amarga -hierba- y residuos como el estiércol bovino.

Con el paso del tiempo han ido surgiendo nuevos materiales o variantes de ellos, como el hormigón de concreto que se integra con cemento, grava, arena, agua, a los que se agrega el hierro, resultando el material estrella de la construcción moderna. Con el hormigón de concreto se juntan la madera, la piedra, y el acero para confabularse en el levantamiento de todo tipo de construcciones desde la época de la ilustración hasta hoy.

Y parece que en lo que no ha cambiado mucho la historia de la construcción es que ésta sigue dependiendo de los materiales, nace en ellos. No obstante, el cambio en los materiales no se ha detenido y nos preguntamos si se detendrá. Y entonces ¿Cuáles serán los materiales constructivos del futuro? Al respecto, Baldwin (2022) observa que «con el tiempo, se crean otros nuevos y se introduce una amplia gama de ensamblajes y técnicas de construcción. Cada vez más, los profesionales de la arquitectura y el diseño están investigando las posibilidades de los materiales compuestos hechos con elementos naturales».

Según Baldwin los materiales constructivos compuestos han existido durante mucho tiempo, también lo han hecho los biocompuestos. Según la misma un biocompuestos se define como…

«un material compuesto por dos o más materiales constituyentes distintos -uno de ellos de origen natural (organismos vivos)- que se combinan para producir uno nuevo. Este nuevo material puede tener un rendimiento mejorado en comparación con los materiales constituyentes individuales y se clasifica como estructural y no estructural. Los biocompuestos también pueden convertirse en productos de ingeniería de alto rendimiento hechos de recursos naturales» (paréntesis fuera de texto).

Las tendencias muestran una variedad de alternativas de este tipo de materiales que bien vale la pena revisar de manera particular.

Los hongos y las nuevas posibilidades en arquitectura

Se dice que los hongos están por todas partes, ya sea en el aire, en la tierra, en los árboles, en los baños o en los rincones de las habitaciones e incluso en nuestros cuerpos. Abundan por todo el planeta, y pueden ser unos nocivos y otros benéficos, comestibles o medicinales, venenosos, en fin, pero ¿Podrían ser también la fuente de los materiales constructivos del futuro?

Según Sousa los «…hongos son los principales recicladores de la naturaleza. Producen enzimas que ayudan en la degradación de la materia orgánica, transformándola en minerales. Por lo general, estas formas de vida crecen mejor en ambientes sombreados y húmedos. Como un iceberg, la parte visible de un hongo solo representa una pequeña fracción de él. Debajo de la superficie, por ejemplo, los hongos desarrollan largas raíces parecidas a hilos llamadas micelio».

Sousa agrega que este filamento blanco y muy delegado que se desarrolla en todas las direcciones forma un entramado o tejido que crece muy rápido y puede adquirir dimensiones apreciables. Según él mismo «Cuando el hongo se implanta en un lugar adecuado, el micelio se comporta como un pegamento, cementando el sustrato y transformándolo en un bloque sólido. Este sustrato puede estar compuesto por aserrín, madera molida, paja, diversos residuos agrícolas u otros materiales similares, que de lo contrario podrían desperdiciarse».

Según Inarquia (2022) se trata «además, obviamente, de un elemento orgánico, compostable y completamente biodegradable, dotándole de las características ideales para convertirse en un material de construcción sostenible». De esta manera el micelio se convierte en una alternativa nada despreciable ante la urgencia de un cambio de modelo o paradigma en el sector hacia estándares de mayor sostenibilidad, apunta Inarquia. Sin duda la investigación sobre materiales alternativos de construcción deja de tratarse de una opción, para convertirse en una necesidad, complementa.

En lo que ya se ha avanzado con esta alternativa se ha logrado su conversión en un bio-plástico, que en términos de propiedades físicas y mecánicas es similar al poliestireno expandido, pero con mayor biodegradabilidad. En esta línea se desarrolló el proyecto Mycotree a cargo del arquitecto Dirk Hebbel y el ingeniero Philippe Block en el que se empleó micelio para crear estructuras portantes. Fueron docenas de piezas creadas con micelio conectadas mediante placas de bambú y clavijas metálicas, aunque es el primero el que soporta la carga.

Según Inarquia otra de las opciones que está ganando fuerza es «el desarrollo de ladrillos orgánicos. Sus esporas se mezclan con otros componentes, como podrían ser desechos agrícolas (por ejemplo astillas o cáscaras de semillas). El hongo consume los nutrientes y se convierte en una masa densa que se coloca en moldes con el tamaño y forma deseados».

Sousa considera que dependiendo de la cepa de micelio y el sustrato utilizado, el producto final puede moldearse para producir paneles aislantes, muebles, accesorios, tejidos, materiales de embalaje e incluso ladrillos, con buenas características térmicas y acústicas y una fuerte resistencia al fuego. Y finalmente subraya que «… la consistencia del propio micelio se ve afectada, a su vez, por la composición y estructura del sustrato».

Materiales biocompuestos de fabricación digital

Shen (2018) reseña que Neri Oxman y el Instituto Tecnológico de Massachusetts -MIT- han desarrollado biocompuestos a base de agua programables para diseño y fabricación digital. Agrega que «Llamado Aguahoja, el proyecto ha exhibido un pabellón y una serie de artefactos construidos a partir de componentes moleculares encontrados en ramas de árboles, exoesqueletos de insectos y nuestros propios huesos. Utiliza los ecosistemas naturales como inspiración para un proceso de producción material que no genera residuos». Y complementa anotando que «Derivado de materia orgánica, impreso por un robot y moldeado por el agua, este trabajo apunta hacia un futuro donde lo cultivado y lo hecho se unen».

Según Shen, los biocompuestos que utiliza Aguahoja están conformados por los materiales más abundantes de nuestro planeta: celulosa, quitosano y pectina. Complementa anotando que «estos se fabrican digitalmente para crear materiales con propiedades específicas que pueden cambiar en respuesta al calor y la humedad». A decir del mismo «en la muerte, estos materiales se disocian en el agua, eliminando la producción de desechos y alimentando nueva vida».

Un ejemplar construido con esta tecnología para generar nuevos materiales de construcción es el pabellón de Agua Hoja. Se trata de una estructura de cinco metros de altura conformado por un biocumpuesto flexible con propiedades mecánicas, químicas y ópticas graduadas funcionalmente. Anota Shen que «La deposición robótica de celulosa y quitosano permite la creación de un patrón superficial generativo que altera la rigidez y el color de los paneles en respuesta a parámetros ambientales como el calor y la humedad».

Complementa Shen que «la variedad de formas y comportamientos que exhiben estas piezas refleja la forma en la que se presentan en la naturaleza, donde un material como la quitina puede componer tanto los exoesqueletos de los crustáceos como las paredes celulares de los hongos». Y agrega que «a diferencia del acero y el hormigón, los compuestos formados por estos materiales están en constante diálogo con su entorno».

Una característica fundamental que presentan estos biocompuestos es que «a pesar de su diversidad emergente, estos artefactos presentan una cualidad común: en vida, sus propiedades están mediadas por la humedad; al morir se disocian en el aguan y regresas al ecosistema».

Estas cualidades y otras que se desatan en el proceso de formación de las piezas las hace muy versátiles a tal punto que fácilmente pueden adoptar diversas formas y asumir diferentes estados, por lo que «Algunos artefactos exhiben cambios dramáticos en la conformación en respuesta a la humedad y el calor, mientras que otros se oscurecen o aclaran a medida que cambian las estaciones. Algunos son quebradizos y transparentes con una textura vítrea, mientras que otros permanecen flexibles y resistentes como el cuero».

En conclusión, se tiene que el avance de la ciencia y la tecnología, particularmente la biotecnología que combinada con la cibernética y los sistemas, le ha dado herramientas a la industria de la construcción para descubrir y componer nuevos materiales de construcción que no solo pueden permitir el diseño y realización de estructuras arquitectónicas diversas, versátiles, multifuncionales, resistentes, sino que también pueden aportar a la formación de ambientes habitacionales acogedores.

Pero su mayor virtud o calidad es su condición biodegradable, algo que aporta a su vez a la sustentabilidad de la construcción, por lo que se constituye en un apreciable aporte a la conservación medioambiental.

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Referencias

• Baldwin, Eric. 2022. archdaily.co/co. Materiales del futuro: la arquitectura de los biocompuestos. [En línea] 13 de agosto de 2022. https://www.archdaily.co/co/986840/materiales-del-futuro-la-arquitectura-de-los-biocompuestos
• Inarquia. 2022. inarquia.es. Micotectura: Uso del Micelio de los Hongos en la Arquitectura. [En línea] agosto de 2022. https://inarquia.es/micotectura-uso-posibilidades-micelio-hongos-arquitectura/
• Shen, Yiling. 2018. archdaily.com. Neri Oxman y el MIT desarrollan biocompuestos programables para la fabricación digital. [En línea] 27 de mayo de 2018. https://www.archdaily.com/894979/neri-oxman-and-mit-develop-programmable-biocomposites-for-digital-fabrication
• Imagen de portada. Fuente: optimizacontratistas.com