La industria de la construcción se enfrenta actualmente a dos desafíos importantes: la demanda de infraestructura sostenible y la necesidad de reparar edificios, puentes y carreteras en deterioro. Si bien el concreto es el material de elección para muchos proyectos de construcción, tiene una gran huella de carbono, lo que resulta enalto gasto de desperdicio y energía. Hoy en día, los investigadores informan sobre el progreso hacia un material de construcción sostenible hecho de suelo local, utilizando una impresora 3D para crear una estructura de carga.
Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Virtual Otoño 2020 de la Sociedad Química Estadounidense ACS. La ACS llevará a cabo la reunión hasta el jueves. Cuenta con más de 6,000 presentaciones sobre una amplia gama de temas científicos.
"El impacto ambiental de la industria de la construcción es un tema de creciente preocupación", dice Sarbajit Banerjee, Ph.D., investigador principal del proyecto. "Algunos investigadores han recurrido a la fabricación aditiva o la construcción de estructuras capa por capa, que esa menudo se hace con una impresora 3D. Ese avance ha comenzado a transformar este sector en términos de reducción de residuos, pero los materiales utilizados en el proceso también deben ser sostenibles ".
Por ejemplo, los proyectos de construcción que utilizan capas extruidas de hormigón han puesto de relieve el potencial de la fabricación aditiva para estructuras de edificios de forma rápida y económica. Sin embargo, la fabricación de hormigón es responsable de aproximadamente el 7% de las emisiones de dióxido de carbono según la Agencia Internacional de Energía, y no puede serreciclado.
"Históricamente, los humanos solían construir con materiales de origen local, como adobe, pero el cambio al concreto ha planteado muchos problemas ambientales", dice Aayushi Bajpayee, estudiante de posgrado en el laboratorio de Banerjee en la Universidad Texas A&M. Presenta el trabajoen la reunión. "Nuestro pensamiento era hacer retroceder el reloj y encontrar una manera de adaptar los materiales de nuestros propios patios traseros como un posible reemplazo del concreto".
Una ventaja de usar suelo local en la construcción es que los materiales no necesitarían ser fabricados y transportados al sitio de construcción, lo que reduce tanto los costos como el daño ambiental. Banerjee y Bajpayee también dicen que la fabricación aditiva con suelo algún día podría usarse más alláTierra, para crear asentamientos en la Luna o incluso en Marte.
El suelo generalmente se clasifica por las capas de materiales que comprende, comenzando con la capa orgánica superior donde crecen las plantas y terminando en el lecho de roca dura de la corteza terrestre. Debajo de la capa orgánica inicial hay arcilla, que le da al suelo su carácter plástico y moldeableque los investigadores capitalizaron en su proyecto.
Los investigadores comenzaron recolectando muestras de suelo del patio trasero de un colega y adaptando el material con un nuevo aditivo ecológico para que se uniera y se extruyera fácilmente a través de la impresora 3D. Debido a que los suelos varían mucho según la ubicación, su objetivo era tenerun "juego de herramientas" de química que podría transformar cualquier tipo de suelo en material de construcción imprimible. Desde allí, Bajpayee construyó estructuras de prueba a pequeña escala, cubos de dos pulgadas de cada lado, para ver cómo se comportaba el material cuando se extruía en capas apiladas.
El siguiente paso fue asegurarse de que la mezcla soportara carga, lo que significa que resistirá el peso de las capas, pero también otros materiales utilizados en la construcción, como barras de refuerzo y aislamiento. Para ayudar con esto, los investigadores fortalecieron la arcillamezcla mediante la "cremallera" de las capas microscópicas en su superficie para evitar que absorba agua y se expanda, lo que comprometería la estructura impresa. Con este método, los investigadores demostraron que el material podía contener el doble de peso que la mezcla de arcilla sin modificar.
A continuación, el equipo planea mejorar las capacidades de soporte de carga del suelo para ampliar sus estructuras de prueba y acercarse lo más posible a un reemplazo para el concreto. Además, están recopilando datos para ver si estas estructuras impresas en 3D sontan respetuosos con el medio ambiente como imaginan, especialmente en términos de huella de carbono y potencial de reciclaje. Una vez que tengan una mejor idea de la química, la funcionalidad y la viabilidad de construir con suelos locales, planean explorar más a fondo cómo esta tecnología se puede utilizar más allá de la nuestra.planeta.
Los investigadores reconocen el apoyo y la financiación del programa X-Grants de la Universidad Texas A&M.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Química Estadounidense . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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