Tendencias de material a observar en 2017

Autor: Blaine Brownell

Por lo general, los pronósticos sobre materiales suelen considerar factores como el posible crecimiento de la industria, el impacto económico y el interés en términos periodísticos (es decir, nuevos descubrimientos sorprendentes) para predecir las mejores innovaciones para el Año Nuevo. Mi pronóstico de tendencias significativas de 2017, he intentado seleccionar tecnologías que aborden una combinación de estos criterios y ofrezcan capacidades no anticipadas

pero altamente ventajosas dentro de industrias establecidas como la del cemento, la madera y la energía renovable. Asumiendo un camino exitoso hacia la comercialización y adopción, estas ofertas prometen influenciar los campos del diseño y la construcción este año y más allá.

Cemento programable

Como la sustancia más consumida de la humanidad después del agua, el concreto sigue siendo un foco principal de investigación y desarrollo de materiales. A pesar de su ubicuidad, el concreto aún alberga muchos misterios que esperan ser descubiertos, como el reciente descubrimiento de que el cemento en el concreto carboniza el dióxido de carbono con el transcurso del tiempo, redefiniendo efectivamente la presunta huella ambiental del material. Tales estudios enfatizan la necesidad de comprender mejor y moldear el material a nivel molecular.

En el laboratorio de materiales multiescala de la universidad de Rice surgió un reciente ejemplo convincente. Los científicos han descubierto principios previamente desconocidos de comportamiento de partículas de cemento de calcio-silicato-hidrato (C-S-H), y están empleando este conocimiento para programar las partículas en formas altamente controladas. "Lo llamamos cemento programable", dijo el autor principal y profesor asistente de ciencia de los materiales Rouzbeh Shahsavari en un comunicado de prensa de la universidad de Rice. "El gran avance de este trabajo es que es el primer paso para controlar la cinética del cemento y obtener las formas deseadas. Mostramos cómo se puede controlar la morfología y el tamaño de los bloques de construcción básicos de C-S-H para que puedan autoensamblarse en microestructuras con una densidad de empaquetamiento mucho mayor en comparación con las microestructuras de C-S-H amorfas convencionales". Shahsavari anticipa que esta densidad mejorada dará como resultado una mayor resistencia y longevidad del material y conducirá a una mejor resistencia química y protección del acero de refuerzo dentro del concreto.

Placa de madera dura de laminado cruzado

Otro material de construcción común que está recibiendo gran interés es la madera. La industria de la construcción está actualmente enamorada de la madera en masa, basada en el desarrollo de nuevos métodos para la construcción de edificios altos utilizando un material de secuestro de carbono rápidamente renovable ambientalmente que supera el concreto y el acero. En el floreciente campo de productos madereros diseñados a partir de madera blanda, un competidor poco probable ha aparecido: Placa de madera dura de laminado cruzado (Hardwood Cross-Laminated Timber, CLT).

DRMM Architects, con sede en Londres, desarrolló un panel CLT de madera de tulípero norteamericano de rápido crecimiento en colaboración con la firma mundial de ingeniería ARUP y el American Hardwood Export Council. Empleado en la “Endless Stair” de la firma de diseño para el Festival de diseño de Londres 2013, así como en la instalación Smile de Alison Brooks Architects para el evento 2016, ahora el material está cedido bajo licencia al fabricante Züblin con sede en Stuttgart bajo el nombre Leno CLT. A diferencia del CLT típico, que consiste en abeto de madera blanda, la versión de madera de tulípero es mucho más resistente e incluso más fuerte que el concreto por peso, y se considera que tiene una apariencia superior. Además, Leno CLT está hecho de una materia prima rápidamente renovable y se puede fabricar en tamaños extra grandes, como los paneles de 14 metros por 4,5 metros que se utilizan en el Smile.

Caminos de recolección de energía solar

Las tecnologías renovables continúan avanzando con aplicaciones más diversas e inesperadas, como la integración de la capacidad de aprovechamiento solar en la infraestructura de transporte. Por ejemplo, Solar Roadways, una empresa con sede en TK City, Idaho, desarrolla adoquines hexagonales entrelazados compuestos de un sustrato fotovoltaico (PV) protegido por vidrio texturizado de alta resistencia. Los adoquines incorporan iluminación LED y elementos de calentamiento para capacidades de iluminación de carreteras autoalimentadas y derretimiento de nieve.

Otro ejemplo es Wattway, una superficie de camino de recolección de energía hecha por la firma francesa de ingeniería civil Colas. Según el fabricante, los vehículos ocupan los caminos apenas en un 10 por ciento del tiempo; mientras tanto, 20 metros cuadrados de superficie de la carretera expuesta se pueden usar para alimentar una casa unifamiliar típica. Un material compuesto flexible que tiene solo unos pocos milímetros de grosor, Wattway exhibe una superficie fotovoltaica altamente texturizada. Si bien carece de las múltiples tecnologías y capacidades de Solar Roadways, Wattway se puede aplicar directamente sobre la superficie del pavimento existente y está diseñado para adaptarse a la dilatación térmica inherente del pavimento vehicular. Recientemente, la compañía instaló en Normandía una franja de carretera de 1 kilómetro de longitud con el producto, que se prevé generará 280 megavatios anuales.

Textiles generadores de energía

Otra área en crecimiento de integración de energía renovable está en el tejido. Los textiles de recolección de energía han sido durante mucho tiempo un objetivo de diseñadores y fabricantes de prendas de vestir con tecnología mejorada. Sin embargo, las características materiales limitadas de los componentes electrónicos existentes, cables rígidos y conexiones frágiles, han dificultado su integración dentro de textiles flexibles. En septiembre pasado, científicos del instituto de tecnología de Georgia anunciaron el desarrollo de un tejido que recolecta energía de fuentes solares y cinéticas adoptando, en lugar de evitar la fricción potencial que puede resultar de mezclar materiales que generan energía con otras fibras. Emplearon una máquina textil comercial para construir un tejido completamente nuevo compuesto de células solares basadas en fibra de polímero y fibras triboeléctricas, hebras que se cargan eléctricamente cuando generan contacto por fricción contra otro material. "La tela es muy flexible, transpirable, liviana y adaptable a una amplia gama de usos", dijo el profesor de ciencia e ingeniería de materiales Zhong Lin Wang en un comunicado de prensa de la universidad. Además, el material textil se compone de materiales de bajo costo, ampliamente disponibles y respetuosos con el medio ambiente que pueden soportar altos niveles de mal uso, una rara combinación de cualidades beneficiosas que pronto podrían dar vida a más prendas prácticas de generación de energía.

Biorreactores integrados en el edificio

Aunque los edificios no se utilizan generalmente para cultivar biomasa, la cosecha de algas integrada al edificio es una tendencia floreciente, si bien aún experimental. Como organismos fotosintetizadores generalizados que forman la base de la cadena alimentaria acuática, las microalgas se consideran un recurso con un potencial ilimitado para abordar la escasez de alimentos y energía. Splitterwerk, un colectivo de diseño con sede en Austria, y Arup fueron noticia con su fachada de biorreactor de algas en la Exposición Internacional de Edificios 2013, por ejemplo. EcoLogicStudio, con sede en Londres, ha creado una trayectoria de investigación aplicada basada en el desarrollo de lo que denomina ecosistemas "agrourbanos". Las ecoMachines (ecomáquinas) de la firma, como Urban Algae Folly en Braga, Portugal, y la instalación de HORTUS en la exposición de Karlsruhe, en Alemania, son "microecologías biodigitales".

Estos diseños biomórficos consisten en cultivos de algas encapsuladas y equipos electrónicos como sensores de luz e iluminación. Aunque de naturaleza altamente especulativa, tales esfuerzos para incorporar el cultivo de biomasa en estructuras habitables representan un objetivo admirable para la arquitectura que no solo protege a los ocupantes sino que también los alimenta. “Las fuerzas humanas, tecnológicas y ambientales se enredan y coevolucionan cada vez más”, dijo el director de SENSEable City Lab del MIT Carlo Ratti a Metropolis en 2013. "La arquitectura no es una excepción".

Este artículo fue publicado originalmente por la revista Architect el 12 de enero de 2017.

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