• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Química
    Impresión 3D de edificios más ecológicos utilizando suelo local

    Los científicos han desarrollado un método para imprimir estructuras en 3D utilizando suelo local. Crédito:Aayushi Bajpayee

    La industria de la construcción se enfrenta actualmente a dos grandes desafíos:la demanda de infraestructura sostenible y la necesidad de reparar edificios en deterioro. puentes y carreteras. Si bien el hormigón es el material de elección para muchos proyectos de construcción, tiene una gran huella de carbono, resultando en un alto gasto de energía y desperdicio. Hoy dia, los investigadores informan sobre el progreso hacia un material de construcción sostenible hecho de suelo local, utilizando una impresora 3-D para crear una estructura de soporte de carga.

    Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (ACS).

    "El impacto medioambiental de la industria de la construcción es un tema de creciente preocupación, "dice Sarbajit Banerjee, Doctor., investigador principal del proyecto. "Algunos investigadores han recurrido a la fabricación aditiva, o estructuras de construcción capa por capa, que a 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 de hormigón extruido 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 se puede reciclar.

    "Históricamente, los humanos solían construir con materiales de origen local, como adobe, pero el paso al hormigón ha planteado muchos problemas medioambientales, "dice Aayushi Bajpayee, estudiante de posgrado en el laboratorio de Banerjee en Texas A&M University. Ella está presentando el trabajo en la reunión. "Nuestro pensamiento era hacer retroceder el tiempo 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. reduciendo tanto los costes como el daño medioambiental. Banerjee y Bajpayee también dicen que la fabricación aditiva con suelo algún día podría usarse más allá de la Tierra, 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 duro lecho de roca de la corteza terrestre. Debajo de la capa orgánica inicial hay arcilla, que le da al suelo su plástico, carácter moldeable que 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 tener un "juego de herramientas" de química que pudiera transformar cualquier tipo de suelo en material de construcción imprimible. A partir de ahí, Bajpayee construyó estructuras de prueba a pequeña escala, cubos de dos pulgadas de cada lado, para ver el rendimiento del material cuando se extruye en capas apiladas.

    El siguiente paso fue asegurarse de que la mezcla soporta la 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 reforzaron la mezcla de arcilla "cerrando" las capas microscópicas de 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.

    Próximo, el equipo planea mejorar las capacidades 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 son tan respetuosas 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, funcionalidad y viabilidad de construir con suelos locales, planean explorar más a fondo cómo se puede utilizar esta tecnología más allá de nuestro propio planeta.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com