Era una idea brillante: ¿por qué no renovar la catedral gótica de Notre Dame, en el centro de Lausana, con piedra extraída de un solar de demolición cercano, después de que los edificios de allí hubieran sido arrasados? Al fin y al cabo, la iglesia se construyó originalmente con piedra local que hoy yace enterrada bajo la ciudad. «La reurbanización hizo que este recurso volviera a estar accesible, al menos durante un breve periodo», afirma Guillaume Habert, catedrático de construcción sostenible en ETH Zurich. Un doctorando demostró la escasez local de recursos bajo la supervisión conjunta de Habert y del promotor de la idea, catedrático de arquitectura del Instituto de Tecnología de Ginebra, Arquitectura y Paisaje (hepia). Pero, por desgracia, no pasó de ahí, como explica Habert: «Simplemente no tuvimos tiempo suficiente para llevar a cabo el proyecto». Cuando se habían resuelto todos los detalles, la piedra ya había sido triturada por excavadoras y los fragmentos eran demasiado pequeños para ser útiles. Pero Habert no pierde la esperanza: «Al menos estos esfuerzos sirvieron de toque de atención; quizá la próxima vez tengamos éxito, ya sea en Lausana o en otra ciudad».
Habert es un ferviente defensor del uso de recursos locales, especialmente en entornos urbanos, donde la demanda de materiales de construcción es muy alta. Un problema que se encuentra con frecuencia es la disponibilidad de recursos. La mayoría de las ciudades se asientan sobre formaciones rocosas que podrían proporcionar piedra más que suficiente para la construcción, pero nadie quiere una cantera en su patio trasero. Por ello, la piedra se obtiene de canteras situadas lejos de los centros de demanda. Esto significa que debe transportarse a largas distancias, con un coste elevado y sin atender al equilibrio ambiental. A juicio de Habert, el principal problema para la industria de la construcción no es la escasez de recursos, sino cómo se distribuyen.
Uno de los recursos locales que más interesan al desarrollo urbano es el hormigón reciclado, ya que las materias primas con las que se fabrica –grava, arena y cemento– pueden recuperarse parcialmente y reutilizarse cuando se derriba un edificio antiguo. El primer paso del proceso consiste en triturar el hormigón recuperado. Esta fracción gruesa contiene grava y arena que pueden extraerse y utilizarse para producir nuevo hormigón. El polvo que queda está compuesto principalmente por cemento, que se había endurecido en contacto con el agua durante el proceso de fabricación original. «El reciclaje del cemento es un proceso más complejo, pero es crucial», insiste Habert. Esto se debe a que la fabricación del cemento genera grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2), en parte como consecuencia del calentamiento de sus dos ingredientes principales –piedra caliza y arcilla– a una temperatura de 1.500 °C, y en parte debido a la descarbonatación de la piedra caliza. Este último paso libera nada menos que media tonelada de CO2 por tonelada de cemento. Cuando la materia prima se recicla en una fábrica de cemento, debe recalentarse a una temperatura elevada para recuperar su forma original, pero al menos este proceso no libera CO2 adicional, siempre que las fuentes de energía climáticamente neutras proporcionen el calor.
Menos cemento, menores emisiones de CO2
El cemento es el aglutinante ideal para el hormigón. Al mezclarse con agua, une la grava y la arena. En el marco del “Energy Turnaround”, programa nacional de investigación (NFP 70) , Habert lidera el proyecto conjunto «hormigón de bajo consumo energético». Otros científicos de ETH y grupos de investigación de EPFL y Empa también participan en este proyecto conjunto. Su objetivo es desarrollar un producto que contenga menos cemento que el hormigón tradicional pero que conserve las mismas propiedades. Los fabricantes de hormigón ya utilizan residuos de industrias como la del carbón y la del acero para sustituir parte del cemento. Estos residuos tienen propiedades idóneas y no pueden ser reutilizados ni reciclados por la industria que los produjo. Actualmente, sustituyen el 30 por ciento o más del cemento en los productos de hormigón comerciales.
Los investigadores quieren duplicar el contenido de residuos sin reducir la resistencia mecánica del producto final, que debe seguir soportando una fuerza de 30 megapascales. «Esto permitiría que los edificios tuvieran las mismas dimensiones que hoy pero con un balance de CO2 notablemente mejor», afirma Habert. El trabajo actual del equipo consiste en caracterizar el nuevo hormigón con un menor contenido de cemento y en optimizarlo aún más.
Uno de los retos a los que se enfrentan reiteradamente los investigadores es cómo gestionar la interacción entre el hormigón con bajo contenido en cemento y otros materiales, incluidas las barras de acero de refuerzo (armaduras) que se embeben en el hormigón durante la construcción. Si el hormigón contiene muy poco cemento puro, el acero se oxida mucho más rápidamente. «Estas estructuras de hormigón armado serían menos duraderas, pero obviamente no es el resultado que buscamos», subraya Habert.
Por eso, los científicos no solo optimizan el nuevo hormigón, sino que también desarrollan alternativas al refuerzo de acero. Trabajan juntos para encontrar alternativas libres de corrosión, como los polímeros reforzados con fibra de carbono o las fibras sintéticas. «Mi función en esta investigación es evaluar el impacto ambiental de estos materiales», afirma Habert. Analiza el balance de CO2 de las distintas tecnologías e identifica posibles formas de optimizar dicho balance.
Una solución novedosa se encuentra en el campus de Hönggerberg: la House of Natural Ressources, inaugurada este verano en un proyecto dirigido por Andrea Frangi. Sirve tanto de edificio de oficinas como de laboratorio de investigación para la construcción sostenible. Las losas de hormigón empleadas en su construcción están reforzadas con madera en lugar del acero habitual. «El hormigón y la madera forman una combinación ideal», afirma Habert, «porque no existe ningún riesgo de corrosión».
Enfoque radical
Otro enfoque que persigue Habert es un cambio mucho más radical: hormigón fabricado con arcilla en lugar de cemento. La arcilla es un material de construcción mucho más ecológico porque no se calienta a alta temperatura y, por tanto, no desencadena ninguna reacción química. Pero esto también tiene su inconveniente: el hormigón a base de arcilla tiene una resistencia mecánica de solo 3 megapascales, unas diez veces inferior a la del hormigón convencional a base de cemento. «En consecuencia, este tipo de hormigón no puede utilizarse en las mismas aplicaciones», afirma Habert. Una posible solución sería restringir el uso de hormigón sin cemento a muros no portantes. Solo esta medida podría reducir significativamente la cantidad de cemento empleada en la construcción.
Además de optimizar el material en sí, otra de las prioridades del grupo de investigación de Habert es mejorar la forma en que se procesa en la obra. Después de verter el nuevo hormigón en el encofrado, a menudo aparecen grietas durante el fraguado. Para resolver este problema, los investigadores estudian formas de modificar químicamente las propiedades superficiales de la arcilla. Su objetivo es producir un hormigón sin cemento que siga siendo trabajable durante tres horas, como los productos tradicionales. El hormigón experimental sin cemento fragua en 30 minutos, lo que deja muy poco tiempo para su transporte y procesado. Un encofrado poroso especial que permita la penetración del agua también podría ayudar.
No obstante, Habert es muy consciente de que los nuevos materiales de construcción solo serán aceptados por el mercado si pueden utilizarse sin alterar las prácticas convencionales del sector. «Muy pocas personas están dispuestas a pagar más por una construcción ecológica», afirma Habert.
La próxima generación
Con el objetivo de transmitir sus conocimientos a sus estudiantes, Habert organizó en junio una escuela de verano sobre el tema «Grounded Materials» (materiales de proximidad), en colaboración con la Escuela Nacional de Arquitectura de Grenoble (Ensag) y el Laboratorio de Transdisciplinariedad del Departamento de Ciencia de Sistemas Ambientales de ETH (TdLab). Los estudiantes de ETH investigaron cómo fomentar el uso, por parte de la industria de la construcción en Zúrich y sus alrededores, de materiales ecológicos de origen local. Estudiantes de los departamentos de Arquitectura, Materiales, Ciencia de Sistemas Ambientales e Ingeniería Civil, Ambiental y Geomática dedicaron dos semanas a identificar las barreras para un uso más generalizado de los materiales de construcción locales. Sobre la base de estos hallazgos, desarrollaron estrategias para que dichos materiales resultaran atractivos para las partes interesadas. Estas estrategias se centraron menos en características técnicas, como la resistencia mecánica del hormigón o las emisiones de CO2, y más en aspectos propios de la sociología, la ciencia económica y la comunicación.
Habert se alegra mucho de haber logrado despertar la conciencia de la generación más joven sobre estas cuestiones. «Como geólogo, mi reflejo es ver los recursos como algo físico, que se encuentra en un lugar concreto y en una cantidad fija», explica. «Pero allí donde existe una interfaz entre el medio natural y la sociedad humana, las cosas empiezan a resultar más interesantes». ¿Qué uso puede darse al recurso? ¿Dónde se encuentra y dónde se necesita? ¿Quién sabe cómo utilizarlo? ¿Cuánto cuesta? Tras la escuela de verano de este año, los estudiantes de Habert también saben que estas son preguntas importantes.
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica el respaldo de las opiniones por parte del Foro Económico Mundial.
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Autora: Corinne Hodel es bióloga del Instituto de Zoología de la Universidad de Zúrich.
Imagen: Grúas de construcción y excavadoras trabajan cerca de la Fundación Catar. REUTERS/Mohammed Dabbous.
