Cómo la industria de la construcción puede utilizar mejor los materiales de construcción reciclados

En 2019, la tasa mundial de consumo de materiales fue de 100 mil millones de toneladas y se prevé que alcance los 175 mil millones de toneladas en 2050. El sector de la edificación y la construcción es responsable del 36 % de la demanda final de energía a nivel mundial, lo que representa el 39 % de las emisiones relacionadas con la energía y los procesos. . Actualmente, el mayor volumen de residuos procede de la demolición de edificios, y sólo se reutiliza un tercio de los residuos de la construcción.

Hay 3 áreas clave relevantes para el futuro de los materiales de construcción reciclados, que cubriré en este blog:

Si tenemos en cuenta que actualmente el mayor volumen de residuos procede de la demolición de edificios, no sorprende que la atención se esté centrando en la solución de este problema. El problema es que la forma convencional de hacer las cosas ha sido “tomar, producir y luego desperdiciar”, también conocida como economía lineal. Se llama "lineal" porque el flujo de materiales es unidireccional.

Muchos consideran que el reciclaje de materiales es la solución a este problema; sin embargo, el reciclaje tiene fallas, con ineficiencias que resultan en entre un 5% y un 30% de productos viables en comparación con el volumen de desechos ingresados. En esencia, no podemos reciclar para salir del problema de los residuos, ya que la demanda de recursos supera la oferta, incluso para recursos aparentemente infinitos como la arena.

Por ejemplo, Dubai, que se encuentra al borde de un desierto, importa arena de Australia. Si bien parece sorprendente que Australia esté vendiendo arena a una ciudad prominente junto a un desierto para satisfacer las necesidades de construcción, se debe a que la calidad del agregado útil proviene de tipos específicos de depósitos de arena, más típicamente asociados con lechos de ríos. La demanda es ahora tan alta que las canteras de arena están bajo vigilancia armada en lugares como Colombia. Por eso es importante hablar de economía circular, de la cual el reciclaje constituye sólo una parte.

Sin embargo, para comprender mejor el futuro del reciclaje de materiales de construcción, es importante ampliar la relación de la economía circular con la industria de la construcción.Generalmente, el objetivo de una economía circular es cambiar el modelo lineal de “tomar, fabricar y desperdiciar” por “tomar, fabricar y volver a utilizar”.

Esto requiere la reutilización, reparación, renovación y reciclaje de productos, materiales, equipos e infraestructura. Al hacerlo, reducimos el consumo de recursos y la creación de residuos, la contaminación y las emisiones de carbono.

Si se considera la industria de la construcción en su conjunto y todo lo que implica convertir las materias primas en un edificio funcional, tomar esos materiales y utilizarlos nuevamente no es tarea fácil. Por lo tanto, analizaremos algunos fundamentos y principios clave para considerar cómo ser más efectivos.

Fundamentalmente, existen cuatro tipos de recursos a partir de los cuales elaboramos los productos y servicios que satisfacen las necesidades humanas básicas:

Cuando los residuos se desvían de los vertederos y se utilizan nuevamente, pueden tener efectos enormes y contribuir significativamente al logro de los objetivos de reducción de carbono. El reciclaje es mucho más ineficiente en comparación con el uso de menos materiales en primer lugar.

Normalmente, en el caso de los residuos domésticos, por ejemplo, el reciclaje mixto produce entre un 5% y un 10% de eficiencia, mientras que el reciclaje separado produce entre un 10% y un 25% de eficiencia. Esto se debe a la composición de materiales, a una mala clasificación y a la contaminación. Las dos cuestiones a abordar aquí son el diseño de productos sostenibles y los incentivos financieros para el reciclaje.

Piense en el reciclaje como en la minería. Si se le presenta una gran cantidad de desechos y está extrayendo metales valiosos, la cantidad de esfuerzo que puede dedicar a sacar el metal debe equilibrarse con el valor del metal o el esfuerzo no será económico. Cuando los materiales se mezclan y son muy difíciles de separar, resulta poco práctico o antieconómico.

La chatarra se recicla comparativamente bien debido a su valor. Para los materiales menos valiosos, se necesitan impuestos e incentivos para evitar las tasas derivadas, por ejemplo, del impuesto a los vertederos o para obtener beneficios de los programas gubernamentales. Debido a estas dificultades, la mayoría de los residuos acabarán en incineradoras para su recuperación energética o enviados a un vertedero.

Si bien puede parecer simplista decir “usar menos materiales”, actualmente existen técnicas disponibles que pueden reemplazar la necesidad de barras de refuerzo de acero en construcciones de concreto. Por ejemplo, el grafeno ha estado ausente desde su descubrimiento en 2004, pero ahora, el hormigón mejorado con grafeno impreso en 3D se está utilizando en la construcción del tren de alta velocidad del Reino Unido: el HS2. Este hormigón armado se puede utilizar sin barras de acero como refuerzo, lo que reduce la demanda de acero y la necesidad de transportarlo y reciclarlo.

También se pueden ahorrar materiales en la fase de diseño mediante el uso de prefabricación y construcción modular, y el modelado de información de construcción o BIM.

Esto significa diseñar teniendo en cuenta la longevidad, así como la reparabilidad. Un ejemplo es el FairPhone. Está diseñado para ser modular, de modo que cuando las piezas se rompan, sean fácilmente reemplazables con un destornillador estándar y las piezas individuales estén disponibles en línea. Está diseñado para ser reparado, lo que significa que el ciclo de vida del producto puede extenderse mucho más allá de lo que se espera hoy.

Los edificios deberían diseñarse de manera similar para que los elementos puedan reutilizarse, repararse, reciclarse o recuperarse más fácilmente. Esto se puede lograr construyendo con componentes creados mediante impresión 3D, prefabricación, BIM y modularidad de edificios.

El reciclaje de materiales de construcción puede plantear desafíos según el material. Afortunadamente, el acero, el vidrio y los paneles de yeso son altamente reciclables. Casi todo el acero estructural (98%) evitará los vertederos, mientras que alrededor del 70% de las barras de refuerzo utilizadas para reforzar el hormigón se reciclarán. Una separación cuidadosa puede aumentar esta eficiencia.

Los paneles de yeso (paneles de yeso) se pueden reciclar infinitamente sin una pérdida significativa de rendimiento si se mantienen completos, lo que significa que se necesita una planificación anticipada para permitir su eliminación intacta. Se debe evitar el yeso sintético fabricado en centrales eléctricas de carbón debido a su toxicidad. Al reciclar paneles de yeso de manera eficiente, se reduce la necesidad de extraer más mineral de sulfato de yeso blando, que es el componente principal de muchas formas de yeso.

De manera similar, el vidrio se puede moler infinitamente hasta obtener su calidad virgen. Es un proceso que consume mucha energía para fabricar vidrio, lo que lo convierte en un candidato ideal para el reciclaje y debe separarse cuidadosamente para evitar impurezas.

Es importante tener en cuenta la distinción entre reciclaje y recuperación. La recuperación puede considerarse como un artículo de segunda mano que se utiliza nuevamente. No habrá pasado por un proceso intensivo para reconvertirlo a sus elementos constitutivos. En la jerarquía de residuos, esto se conoce como upcycling. Dos ejemplos de un mercado en crecimiento para el reciclaje de edificios y sus contenidos son Globechain y Rockwool.

Aquí se aplica el viejo dicho de que "los residuos de un hombre son el tesoro de otro", donde los componentes de construcción antiguos se pueden volver a utilizar por una fracción del coste. por ejemplo, ladrillos viejos, recortes de madera y paneles de vidrio. Al considerar las ineficiencias y los requisitos energéticos del reciclaje, queda claro por qué se trata de una prioridad mucho mayor que debe tenerse en cuenta en la etapa de planificación, siempre que sea posible.

Diseñar para facilitar la separación al final de la vida útil de un producto y separar los materiales lo mejor posible antes de enviarlos a una instalación de clasificación aumenta la eficiencia. Los números de resina plástica son una de las formas en que el fabricante de plástico puede indicar a la instalación de reciclaje el tipo de plástico utilizado. No todos los números de resina plástica se pueden reciclar, ni requieren instalaciones específicas para hacerlo.

La construcción modular fuera del sitio permite una selección más fácil de materiales de construcción reciclables o sostenibles, como la madera. La madera, también conocida como aserrado, se utiliza principalmente con fines estructurales en edificios y puede durar alrededor de cien años. Como el carbono queda atrapado en la madera durante este tiempo, esto ayuda a reducir el carbono incorporado en todo el proyecto.

Si bien actualmente no es posible construir rascacielos de la escala que asociamos con el Empire State Building sin hormigón y acero, la altura de los edificios que se pueden construir con madera está aumentando a más de 80 m con los métodos de construcción modernos. El nuevo estadio del club de fútbol Forest Green Rovers en Gloucestershire obtuvo recientemente el permiso de construcción para ser el primer estadio de fútbol de madera del mundo.

El bambú es otro material "maravilla" que crece muy rápidamente (un metro por día) y absorbe carbono del aire mientras lo hace. Tiene una mayor resistencia a la tracción que el acero pero es propenso a la degradación natural. El Instituto Suizo de Tecnología estudia compuestos de fibra de bambú como alternativa al acero. Tiene el potencial de ser tan fuerte como la fibra de carbono, por un 1% del coste. A medida que se apliquen presupuestos de carbono a los proyectos, la atención se centrará cada vez más en la energía incorporada en la selección de materiales de construcción.

El Reino Unido, Dinamarca, Francia, Hungría, Nueva Zelanda y Suecia tienen objetivos de emisiones netas cero para 2050 consagrados por ley. Otros países tienen documentos políticos que establecen compromisos de reducción de emisiones, están proponiendo legislación, discutiendo la posibilidad de asumir compromisos o no han asumido ninguno en absoluto.

La tendencia es que los países avancen gradualmente hacia objetivos netos cero consagrados legalmente con el tiempo, lo que traerá consigo el impulso para favorecer los edificios con bajas emisiones y altamente eficientes en lugar de edificios más baratos y de baja calidad. Esto ya se puede ver en movimiento en el nuevo presupuesto del Reino Unido para modernizar edificios en Londres, la atención a la vivienda en Glasgow antes de la COP26, así como el nuevo banco de infraestructura que se ha establecido como el primero de su tipo en el Reino Unido.

En el Reino Unido, por ejemplo, en una escala de calificación de eficiencia térmica de AG, el 74% del parque de viviendas está clasificado entre DG. Esto significa que solo el 26% de las viviendas tiene una clasificación de CA para eficiencia térmica (a partir de 2016, frente al 10% en 2001). Es comprensible si miramos hacia atrás en el tiempo, cuando los precios del combustible eran más baratos y había una demanda de construcciones rápidas; pero los requisitos modernos son de eficiencia y longevidad.

Es posible crear retrospectivamente un modelo interno y externo de un edificio utilizando soluciones de escaneo láser. Esto puede producir un gemelo digital preciso del edificio.

Los esquemas originales podrían proporcionar los tipos de materiales y la antigüedad de los componentes para permitir un mantenimiento predictivo inteligente. El caso de negocio está ahí para los administradores de bienes raíces comerciales preocupados por los costos operativos de un activo a lo largo del tiempo.

Las soluciones baratas y basadas en la naturaleza también son un objetivo al que aspirar. Las paredes/paneles vivos pueden ser una forma relativamente rentable de mejorar el aislamiento fijándolos a las paredes exteriores, además de proporcionar algo de vegetación para los insectos, absorber algunas emisiones del aire y brindar a las personas una sensación de bienestar. Al aumentar el rendimiento de un edificio de forma económica, se puede ayudar a reducir la necesidad de reemplazar y, por tanto, reciclar componentes antiguos del edificio.

También existe el factor de riesgo del cambio climático que los inversores deben considerar, a medida que aumentan los costos operativos y aumenta la atención al desarrollo sostenible. La modelización del riesgo climático desempeña un papel cada vez más importante en los sistemas financieros, ya que el riesgo es un evaluador clave para las acciones y las compañías de seguros.

Minimizar el riesgo climático o ambiental puede causar serios problemas a clientes o inversores desprevenidos. Los impactos del desarrollo insostenible se pueden ver en los efectos del huracán Katrina en Nueva Orleans, donde se llevó a cabo un desarrollo imprudente por debajo del nivel del mar, al mismo tiempo que se erosionaban los humedales del delta del Mississippi y se eliminaba esta protección contra las marejadas ciclónicas. Lo mismo se aplica a la infraestructura deficiente en viviendas asequibles, que serán más susceptibles a las tormentas y pueden quedar excluidas de la cobertura del seguro cuando se encuentren en zonas de alto riesgo de fenómenos meteorológicos.

Buscar innovaciones tecnológicas para resolver problemas asociados con el cambio climático y los desechos se conoce como una solución tecnocrática o una “solución mágica”, y el peligro es que la industria se resista a esa innovación. Sin embargo, dado que se prevé que el 20% de los edificios en los próximos 30 años serán de nueva construcción y que las nuevas normas de construcción se vuelven más estrictas, todavía hay un gran margen para aplicar estos métodos, mientras se realiza una transición lenta del parque antiguo para alinearlo con los estándares modernos.

La aplicación potencial de nuevas técnicas de construcción, así como los requisitos de construcción para nuevas construcciones, son amplias y están en constante desarrollo. Un gemelo digital y la creación de pasaportes probablemente desempeñarán un papel importante a medida que entramos en una era cada vez más influenciada por los datos. Esto es más fácil de implementar en construcciones nuevas, donde ya puede existir un registro del modelo 3D de un edificio, junto con la selección del material de los componentes.

El software de modelado ahora puede proporcionar información sobre sostenibilidad, como la herramienta de evaluación del ciclo de vida (LCA) Sefeira, disponible como complemento para Sketchup, o la colaboración entre One Click LCA y Trimble, que permite a los usuarios del software Tekla BIM de Trimble calcular las emisiones de carbono. en diferentes fases de un proyecto.

Las herramientas de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) vinculan el contexto ambiental (por ejemplo, los ecosistemas circundantes) de un edificio con consideraciones de diseño. Los dos enfoques más comúnmente utilizados para analizar el desempeño ambiental de un edificio en su conjunto son la Evaluación del Ciclo de Vida (LCA) y los Sistemas de Calificación de Edificios Ecológicos (GBRS). Mientras que los GBRS se basan principalmente en criterios cualitativos, los ACV son más cuantitativos, lo que facilita la comparación entre opciones de diseño.

Algunos GBRS, como LEED, BREEAM y Green Star, han estado incorporando ACV como parte de su sistema de evaluación, y las herramientas ACV se están volviendo aceptables para el programa de acreditación. Por tanto, la aplicación de un enfoque de economía circular puede ayudar a los edificios a conseguir certificaciones como BREEAM cuando se apliquen en la fase de planificación.

Si se aplican todos los conceptos que implica una economía circular, necesitaremos reciclar y reutilizar menos, pero aun así la necesidad estará ahí. Pero, ¿por qué una empresa de construcción optaría por utilizar materiales reciclados, cuando un cambio en la normalidad puede introducir interrupciones en las cadenas de suministro o consideraciones de diseño?

Los incentivos están aumentando: dado que los países y municipios establecen presupuestos de carbono, a menudo hay financiación disponible (por ejemplo, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional y potencialmente el Proyecto de Ley de Infraestructura en Estados Unidos) para técnicas innovadoras utilizadas en la industria que ayuden a alcanzar estos objetivos.

Lo mismo puede decirse del permiso de planificación: cuando se puede demostrar que un proyecto tiene como objetivo un impacto positivo en la sociedad, es más probable que se le conceda el permiso. En el Reino Unido, por ejemplo, 230 ayuntamientos han declarado una emergencia climática y otorgan un trato preferencial en los ITT y PQQ cuando se tienen en cuenta consideraciones ambientales en un proyecto de desarrollo. También es una gran oportunidad de relaciones públicas para la reputación de una empresa.

Los desafíos radican en llevar los proyectos desde los conceptos a la realidad. La construcción conectada tiene un gran potencial en este sentido. Con datos que guían la selección del material de los componentes desde la fase de concepto hasta la realización, los pasaportes de construcción pueden volverse más comunes, donde hay visibilidad del material seleccionado, su historia y una evaluación del ciclo de vida asociada para el proyecto en su conjunto.

En Trimble, hemos estado sirviendo a clientes en el sector de la construcción durante 25 años y estaremos presentes por muchos más. Creemos que tenemos éxito cuando usted tiene éxito. Si está buscando un socio que tenga amplia experiencia en proyectos de construcción de todos los tamaños y en muchas industrias en todo el país, no busque más. Somos responsables ante usted y usted puede contar con nosotros.

David WilliamsGerente de Sostenibilidad – Leeds – Reino Unido

Duncan es un especialista ambiental, con más de cinco años de experiencia en la industria en gestión ambiental, ecología, geodesia y topografía. Antes de su experiencia en la industria, Duncan obtuvo una maestría. en Desarrollo Sostenible y una Licenciatura en Ciencias. en Biología de la Conservación. Espera ayudar a Trimble a convertirse en líder en sostenibilidad y adoptar prácticas que nos ayuden a convertirnos en líderes del mercado, además de proteger el planeta. Sus intereses son el cambio climático, la gobernanza de los océanos y el cultivo de frutas y verduras frescas.