Economía circular en la industria de la construcción con impresión 3D: Reuso de desechos de conchas de abanico, concreto de demolición y PET como agregados para construcción aditiva con concreto

La impresión 3D es una tecnología emergente, revolucionaria con profundas implicaciones geopolíticas, económicas, sociales, demográficas, medioambientales y de seguridad que marcará el futuro de la sociedad. Efectivamente, en el año 2018, esta industria se valorizó aproximadamente en US$ 7,3 mil millones, lo cual representa un crecimiento del 20 % respecto al año anterior. El problema de la industria de la construcción es que actualmente tiene un alto impacto ambiental y esto no sólo significa la necesidad de encontrar métodos alternativos para reducir la huella de carbono, sino que también se debe contribuir a conservar los recursos naturales que son cruciales para el crecimiento continuo a largo plazo. Como metodología se implementarán 4 actividades: la primera, seleccionar, procesar y caracterizar la materia prima para la fabricación de un concreto eco-amigable; como segunda actividad, se propone realizar un procedimiento de diseño de mezcla de un concreto con propiedades reológicas, y un proceso de endurecimiento compatibles con la fabricación aditiva. La tercera actividad, optimizar las mezclas desarrolladas a partir de la evaluación de sus propiedades, durante el proceso de endurecimiento, en estado endurecido y la durabilidad frente a condiciones de exposición agresivas; y como última actividad, validar la factibilidad del uso del nuevo material, mediante la fabricación de elementos no estructurales, incorporando el concepto de diseño paramétrico, y la optimización topológica, con análisis de modelos en elementos finitas. La hipótesis planteada, es posible encontrar una proporción correcta para la composición de un agregado fino con base en conchas de abanico triturada, residuos de demolición triturados y PET en hojuelas, que se adapten a la tecnología de manufactura aditiva. El objetivo general es implementar el concepto de economía circular en la construcción mediante impresión 3D a través del desarrollo y validación de un concreto eco-amigable que contenga agregado compuesto por residuos industriales inorgánicos y orgánicos. El proyecto explorará el uso de residuos triturados de conchas marinas, concreto de demolición y PET como agregado fino de concretos para la fabricación aditiva de mobiliario funcional. Los objetivos específicos del proyecto son (i) Seleccionar, procesar y caracterizar la materia prima, (ii) Proponer un procedimiento de diseño de mezclas de un concreto apto para la fabricación mediante impresión 3D, (iii) Optimizar el concreto desarrollado para impresión 3D y (iv) Validar la factibilidad del uso del nuevo material mediante la fabricación de elementos no estructurales. Los resultados esperados con el desarrollo del nuevo concreto con residuos orgánicos e inorgánicos para impresión 3D que se propone desarrollar son un avance significativo para la industrialización de los procesos constructivos tradicionales, publicación de artículos en revistas de alto impacto, participación en ponencias internacionales, organización de talleres de difusión de resultados y la elaboración de un paquete tecnológico que se espera derive en la obtención de una patente de invención. Las particulares condiciones del país, y la abundancia de los materiales reciclados contemplados en el proyecto, hacen que la investigación en esta área pueda ser fructífera, sostenible y de gran relevancia a nivel internacional. A nivel académico, la formación de investigadores de pre-grado y posgrado, permitirá el fortalecimiento de las línea de investigación de materiales de construcción para impresión 3D. Asimismo, se prevé la creación de redes nacionales e internacionales de trabajo a partir de la participación en foros nacionales, congresos internacionales y estancias de investigación. A nivel ambiental, el proyecto permitirá el desarrollo de un nuevo material de construcción usando insumos reciclados los cuales se integrarán en esquemas de producción y fabricación que aseguren bajos niveles de consumo de recursos naturales.