Las ciudades del futuro podrian imprimirse en 3D con vidrio reciclado
Las ciudades del futuro podrian imprimirse en 3D , utilizando hormigon hecho con vidrio reciclado.
El hormigón impreso en 3D puede conducir a un cambio en la arquitectura y la construcción. Debido a que puede cambiar los procesos y procedimientos centenarios que todavía se usan para construir edificios, lo que resulta en costos más bajos y ahorro de tiempo.
Sin embargo, el concreto tiene un impacto ambiental significativo. En la actualidad, se utilizan grandes cantidades de arena natural para satisfacer el insaciable apetito mundial por el hormigón, a un gran costo para el medio ambiente. En general, la industria de la construcción lucha con la sostenibilidad. Crea alrededor del 35% de todos los residuos de vertederos a nivel mundial.
Nuestra nueva investigación sugiere una forma de frenar este impacto. Hemos probado el uso de vidrio reciclado como componente del hormigón para la impresión 3D.
El concreto está hecho de una mezcla de cemento, agua y agregados como la arena. Intentamos reemplazar hasta el 100% del agregado en la mezcla con vidrio. En pocas palabras, el vidrio se produce a partir de arena, es fácil de reciclar y se puede usar para hacer concreto sin ningún procesamiento complejo.
La demanda de la industria de la construcción también podría ayudar a garantizar que el vidrio se recicle. En 2018, en los EE. UU., solo se recicló una cuarta parte del vidrio y más de la mitad se destinó a vertederos.
Utilizamos vidrio de una empresa de reciclaje local. Las botellas se trituraron primero usando una trituradora y luego las piezas trituradas se lavaron, secaron, molieron y tamizaron. Las partículas resultantes fueron más pequeñas que un milímetro cuadrado.
Luego, el vidrio triturado se usó para hacer concreto de la misma manera que se haría con la arena. Utilizamos este hormigón para imprimir elementos de pared en 3D y bloques de construcción prefabricados que podrían ensamblarse para formar un edificio completo.
Si se utiliza de esta manera, el vidrio de descarte puede encontrar una nueva vida como parte de un material de construcción.
La presencia de vidrio no solo soluciona el problema de los residuos sino que contribuye al desarrollo de un hormigón con propiedades superiores al que contiene arena natural.
La conductividad térmica del vidrio de cal sodada, el tipo de vidrio más común, que se encuentra en ventanas y botellas, es más de tres veces menor que el agregado de cuarzo, que se usa muchísimo en el concreto. Esto significa que el hormigón que contiene vidrio reciclado tiene mejores propiedades impermeables. Podrían reducir sustancialmente los costes necesarios para la refrigeración o la calefacción durante el verano o el invierno.
También realizamos otros cambios en la mezcla de concreto para que sea más sostenible como material de construcción, incluido el reemplazo de parte del cemento Portland con polvo de piedra caliza.
El cemento Portland es un componente clave del concreto, que se usa para unir los otros ingredientes en una mezcla que resistirá. Sin embargo, la producción de cemento Portland ordinario conduce a la liberación de cantidades significativas de dióxido de carbono, así como de otros gases de efecto invernadero. La industria de producción de cemento representa alrededor del 8% de todas las emisiones de dióxido de carbono en el medio ambiente.
La piedra caliza es menos peligrosa y tiene menos impacto ambiental durante su proceso de producción que el cemento Portland. Se puede utilizar en lugar del cemento Portland ordinario en hormigón para impresión 3D sin que se reduzca la calidad de la mezcla de impresión.
También agregamos rellenos livianos, hechos de diminutas esferas termoplásticas huecas, para reducir la densidad del concreto. Esto cambió la conductividad térmica del hormigón, reduciéndola hasta en un 40 % en comparación con otros tipos de hormigón utilizados para la impresión 3D. Esto mejoró aún más las propiedades de aislamiento del hormigón y redujo la cantidad de materia prima necesaria.
Usando la tecnología de impresión 3D, podemos simplemente desarrollar una estructura de pared en una computadora, convertirla en código simple y enviarla a una impresora 3D para que la construyan. Las impresoras 3D pueden funcionar las 24 horas del día, disminuir la cantidad de desechos producidos y aumentar la seguridad de los trabajadores de la construcción.
Nuestra investigación muestra que es posible un edificio 3D ultraligero y bien aislado, algo que podría ser un paso vital en nuestra misión hacia la sustentabilidad.
Autores: Seyed Ghaffar, Mehdi Chougan, Pawel Sikora
