El nuevo ladrillo que mejora la construcción a los albañiles: un encofrado permanente que elimina el uso de cemento

El cemento y el hormigón son materiales clave en la construcción de todo tipo de edificaciones y estructuras en España, pero en los últimos años se ha intensificado la preocupación por su impacto ambiental en la industria. A medida que se buscan alternativas sostenibles, como ladrillos hechos con algas marinas o bloques fabricados con residuos agrícolas, el cartón y la tierra apisonada están ganando popularidad en el sector.

Investigadores del Real Instituto Tecnológico de Melbourne (RMT, por sus siglas en inglés), en Australia, han desarrollado un nuevo material de construcción en el que la tierra apisonada se encierra en un encofrado de cartón permanente, que elimina la necesidad de cemento, al tiempo que reduce los residuos que van a parar al vertedero.

Los investigadores han logrado combinar cartón —un material reciclable y producido en masa— y tierra apisonada —que ofrece una bajísima huella de carbono y un coste prácticamente nulo— para crear un material denominado "tierra apisonada confinada en cartón" (CCRE) que aseguran posee aproximadamente una cuarta parte de la huella de carbono del hormigón.

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El cartón ya se ha utilizado anteriormente en estructuras temporales y refugios para catástrofes, como la catedral de Shigeru Ban en Christchurch, Nueva Zelanda; que ha servido de inspiración a los investigadores para crear este material, compuesto también por agua y tierra, lo que lo hace reutilizable y reciclable, y que han presentado en un estudio publicado en la revista científica Structures.

La producción de cemento, que es el ingrediente principal del hormigón, causa cerca del 8% de todas las emisiones de CO₂ (dióxido de carbono) en el mundo. Por eso, tanto las autoridades como las empresas están trabajando para buscar soluciones más ecológicas, nuevas tecnologías y más reciclaje y reutilización de materiales, para hacer la construcción menos contaminante.​

Reutilizable y reciclable

Por lo general, los muros de tierra apisonada —una técnica de construcción ancestral, la cual consiste en la compactación de tierra cruda encofrada para crear elementos estructurales de edificación— se construyen compactando capas de tierra mezclada con entre un 8 y un 10 % de cemento dentro de moldes temporales diseñados para mejorar su resistencia y durabilidad.

Estos moldes se retiran después y la tierra estabilizada forma un muro denso y pesado. Los investigadores señalan en su estudio que, al mantener la tierra apisonada dentro de tubos de cartón ligeros, pueden eliminar la necesidad de cemento, creando un compuesto bajo en carbono, ligero y aislante térmico que podría utilizarse para edificios modulares y de baja altura.

El equipo de investigación del RMIT sujetando un ladrillo de este material. RMIT Omicrono

"La construcción moderna con tierra compactada compacta el suelo con cemento añadido para darle resistencia. El uso de cemento es excesivo, dada el espesor natural de los muros de tierra compactada", señala en un comunicado Jiaming Ma, del Real Instituto Tecnológico de Melbourne y autor principal de la investigación; quien asegura que este material supone un avance significativo hacia una industria de la construcción más sostenible.

La técnica de tierra compactada con cartón creada en la Universidad RMIT permite construir sin usar cemento, lo que reduce la huella de carbono a solo una cuarta parte y abarata los costes hasta menos de un tercio, comparado con el hormigón tradicional. Como explica el investigador Ma, "con cartón, tierra y agua somos capaces de levantar paredes suficientemente sólidas para edificios de baja altura".

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Cada año, solo en Australia, se desechan en vertederos más de 2,2 millones de toneladas de papel y cartón. Por lo que este nuevo ladrillo podría revolucionar el diseño y la construcción de edificios, al usar materiales de origen local que son más fáciles de reciclar. "También refleja el renacimiento mundial de la construcción basada en la tierra, impulsado por los objetivos de cero emisiones netas y el interés por los materiales locales sostenibles", apunta el investigador.

Una de las claves de este material es que el cartón aumenta la resistencia de la tierra apisonada y su resistencia a las grietas o fuerzas sísmicas, mientras que la tierra, por su parte, refuerza el rendimiento de compresión del cartón más de diez veces, según explica el estudio.

El ladrillo hecho con tierra apisonada y cartón. RMIT Omicrono

Hasta el momento el equipo de investigadores ha construido prototipos de este material a pequeña escala con el objetivo de evaluar tanto su resistencia mecánica como su huella de carbono y rendimiento a lo largo de su vida útil. A lo primero, demostró que es comparable a la de la tierra apisonada estabilizada con cemento, con una cuarta parte menos de carbono.

Los investigadores también desarrollaron una versión relacionada que usa confinamiento de fibra de carbono, la cual alcanza niveles de resistencia comparables a los del hormigón de alto rendimiento. El siguiente paso es construir columnas con tierra apisonada confinada en cartón a escala real y experimentar con encofrados que vayan más allá de las simples formas cilíndricas.

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La visión de los investigadores incluye crear moldes de cartón plegables, inspirados en el origami y que podrían transportarse planos y ensamblarse rápidamente en el sitio para abrir la puerta a sistemas de construcción personalizados, modulares y que se despliegan fácilmente.

Otras ventajas

El estudio señala que este innovador material ofrece otra serie de ventajas, además de explicar que la tierra apisonada en cartón se puede fabricar en la obra compactando la mezcla de tierra y agua dentro del encofrado de cartón, ya sea manualmente o con máquinas.

El ladrillo hecho con tierra apisonada y cartón. RMIT Omicrono

Por ejemplo, Yi Min 'Mike' Xie, otro de los autores, señala que este avance puede impulsar un enfoque más ágil y ecológico de la construcción: "En lugar de transportar toneladas de ladrillos, acero y hormigón, los constructores solo tendrían que llevar cartón ligero, ya que casi todo el material se puede obtener in situ".

"Esto reduciría significativamente los costes de transporte, simplificaría la logística y reduciría las necesidades iniciales de material", añade el investigador, quien también destaca que este material podría ser una solución eficaz para la construcción en zonas remotas, como las regiones de Australia, donde abundan los suelos rojos, ideales para la construcción con tierra compactada.

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"Los edificios de tierra compactada son ideales en climas cálidos porque su alta masa térmica regula de forma natural la temperatura y la humedad interiores, lo que reduce la necesidad de refrigeración mecánica y las emisiones de carbono", afirma Yi Min 'Mike' Xie. Eso sí, la resistencia mecánica del nuevo material varía en función del grosor de los tubos de cartón.

El investigador indica igualmente que el equipo ha desarrollado la fórmula para este diseño de resistencia: "Hemos creado una forma de averiguar cómo el grosor del cartón afecta a la resistencia de la tierra compactada, lo que nos permite medir la resistencia en función del grosor del cartón". Los científicos ahora están buscando colaborar con diferentes industrias para seguir desarrollando este material.