CIC Arquitectura y Construcción
Techos verdes con áridos ligeros a base de arcillas y residuos de la industria cervecera
La necesidad de aunar esfuerzos para contribuir eficazmente a la reducción de residuos mediante la producción de materiales alternativos y sostenibles es la filosofía que subyace en este trabajo de investigación, que ha permitido el desarrollo de un nuevo
Investigación: Residuos, materias primas para una economía circular
Lmodelos de crecimiento que se han desarrollado hasta el momento han explotado de forma ineficiente los recursos disponibles; al mismo tiempo, en muchos casos no se han tenido en cuenta los costes de las materias primas o del tratamiento de los residuos generados en los diferentes procesos productivos. El sistema lineal de nuestra economía (extracción, fabricación, utilización y eliminación) ha alcanzado su límite. Es por tanto necesario un cambio de modelo hacia el concepto de economía circular.
Este concepto es económico pero está íntimamente ligado al de sostenibilidad, proponiendo un cambio al paradigma de “reducir, reutilizar y reciclar”, con el fin de minimizar el impacto causado por las activios
dades humanas sobre el medio ambiente. En este modelo, el residuo deja de serlo y pasa a convertirse en nutriente tecnológico o materia prima en el proceso donde se emplee, de tal forma que se pasa de un modelo lineal a uno circular, basado en la propia naturaleza. Aplicando este principio de la economía circular, en el que los residuos dejan de considerarse un desperdicio para convertirse en una fuente de energía (valorización energética) o en materia prima del proceso de producción (valorización material), se reintegran los residuos en el sistema económico volviendo a ser un recurso para un nuevo proceso productivo. De hecho, la Comisión Europea ha adoptado la eficiencia de los recursos como un pilar central de su estrategia económica estructural Europa 2020, y se incluye también en los Programas Horizon 2020, Life o Easme.
Uno de los principales objetivos de esta investigación es la necesidad de aunar esfuerzos para contribuir eficazmente a la reducción de residuos mediante la producción de materiales alternativos y sostenibles, elaborados a partir de arcillas común- mente empleadas en la industria cerámica y residuos procedentes de la industria cervecera para su empleo en la capa de drenaje en techos verdes.
Desde la antigüedad
Los tejados verdes se emplearon ya en la antigüedad; un ejemplo lo tenemos en los Jardines Colgantes de Babilonia o en la Villa de los Misterios de Pompeya, vivienda de gran lujo integrada en el paisaje mediante grandes pórticos y galerías que dan a jardines colgantes, unida a una explotación agraria. En el siglo XX, el arquitecto suizo Le Corbusier redacta un texto donde expone sus “cinco puntos de una nueva arquitectura”, en el que habla sobre el aprovechamiento de nuevas tecnologías de la construcción y donde detalla un espacio conocido como terraza-jardín. La azotea verde propugnada por Le Corbusier cumplía tres objetivos: aislamiento térmico de la cubierta, disfrute del jardín-solarium privado y recuperación de la superficie verde ocupada por el edificio.
Otro ejemplo lo tenemos en la obra Rebosants de Friedrich Stowasser, donde aparecen en el mismo edificio “árboles inquilinos”. La presencia de esta vegetación cumple una doble misión: purifica el aire y mejora el microclima que se tiene dentro de las instalaciones. Países como Alemania han logrado convertir el 20% de sus techos en áreas verdes, mejorando así la calidad del aire de sus ciudades. Gracias a la innovación, han desarrollado técnicas de construcción que utilizan plantas vegetales que se instalan en los techos de los edificios. En España, estamos todavía muy lejos de llegar a estas cifras.
Los tejados verdes son superficies de cubierta preparadas para incluir vegetación para el uso humano; ya sea como terraza, patio, zona de recreo, etc. En función del tipo de cubierta, los tejados verdes se
clasifican en extensivos o ecológicos e intensivos o ajardinados. El uso de tejados verdes proporciona una serie de beneficios tanto de tipo ambiental (mejora de la calidad del aire, capacidad de retención de agua, aislamiento acústico, reducción de la temperatura y ahorro energético, reducción del efecto isla calor, prolongación de la vida útil de las cubiertas o creación de hábitats) como de tipo social, físicos y psicológicos (la visión verde previene los estados depresivos y aumenta el rendimiento y reconocimiento y responsabilidad social; los edificios con cubiertas verdes reflejan un reconocimiento y una responsabilidad socioambiental).
Su estructura se compone de las siguientes partes:
Vegetación: constituye la capa superior del tejado en el que se albergan las plantas.
Sustrato: influye de forma directa en el crecimiento y supervivencia de las plantas instaladas en el tejado verde.
Capa de filtro: su función principal es la separación del sustrato y la capa de drenaje.
Capa de drenaje: aquella que proporciona un equilibrio óptimo entre el aire y el agua en el sistema del tejado verde. Es en esta capa donde se pueden emplear los materiales investigados en sustitución de los tradicionales.
Capa de impermeabilización: para evitar fugas.
Desarrollo exprimental, resultados y conclusiones
Este trabajo de investigación ha sido posible gracias a la financiación obtenida por las investigadoras a través del proyecto de investigación Smart Materias for Sustainable Construction, del programa Retos Investigación del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad. En el trabajo se han caracterizado desde el punto de vista físico-químico áridos ligeros elaborados con arcillas comúnmente empleadas en la industria cerámica de Bailén y residuos de la industria cervecera (lodo y bagazo de cervecería) a escala de laboratorio, para su empleo en la capa de drenaje en tejados verdes.
Los resultados muestran que la composición química de los residuos, estudiada por difracción de rayos X, es apropiada para uso en la preparación de estos productos a base de arcilla. El contenido orgánico de los residuos utilizados beneficia a piezas producidas ya que tienen menores densidades aparentes y una mayor porosidad. Estas piezas podrían ser utilizadas para construir techos verdes y no sobrecargarían la estructura. Los valores de densidad aparente para ambos residuos se resumen en el Gráfico 1, donde se aprecia el descenso
de densidad en ambos casos a medida que el porcentaje de residuo aumenta.
En este estudio también se realizó un análisis preliminar de ciclo de vida de los productos elaborados con residuos, obteniéndose resultados alentadores. Se determinó la huella de carbono en términos de contribución de kg de CO2 equivalente. Los resultados mostraron que el uso de residuos, gracias a sus valores de poder calorífico, puede contribuir a la liberación de calor durante la etapa de cocción. Las muestras con mejores resultados fueron las elaboradas con un 15% en masa de bagazo, que muestran el valor más bajo: 3.280 kg CO2 eq, debido al mayor poder calorífico de este residuo en comparación al lodo, por lo que en este caso se necesitaría menos energía para proceso de sinterización. Por lo tanto, se ha demostrado que la adición de estos desechos de la industria cervecera es eficiente para el ahorro de energía en la fabricación de agregados livianos. Los citados resultados preliminares se recogen en la tabla X. Por último, se realizó la construcción de un techo verde a escala de laboratorio; en la figura se pueden observar las distintas capas: la capa de vegetación, la de sustrato con un espesor de 20 cm, la capa de filtro en la que se ha utilizado un material geotextil, la capa de drenaje en la que hemos coloeste cado los áridos fabricados, y finalmente la capa de impermeabilización asfáltica.
Se realizó el ensayo térmico a los tejados verdes construidos con ambos tipos de áridos con residuos en su capa de drenaje y áridos sin residuos. Los resultados muestran que para los techos donde se han usado residuos la capacidad aislante es mayor, observándose disminuciones de temperatura en torno a 5 ºc, lo que también implica un beneficio económico si se emplearan en techos verdes en un edificio debido al ahorro económico que supondría el mayor aislamiento.