Resumen

La industria de la construcción es probablemente una de las que más utiliza recursos no renovables, además de que al obtener dichos recursos por medio de la minería, tala de árboles, extracción de petróleo y otros hidrocarburos encabezan juntos las principales fuentes de contaminación. Por otro lado, la reutilización del papel a nivel mundial está muy por debajo de índices deseados, la mayor parte de los residuos constituidos de papel terminan en basureros perdiendo totalmente su utilidad potencial. Como objetivo se plantea reducir el uso de materiales de construcción, los cuales son excesivamente contaminantes, y en su lugar utilizar ladrillos de papel con mucilago de nopal. La construcción de los ladrillos consiste principalmente en la mezcla de papel de reciclaje picado con el mucilago de nopal, al tener dicha mezcla se vierte en un molde de madera para su compresión y secado. Los ladrillos brindan una alternativa útil y de bajo costo para la construcción de muros que no sean de carga, muebles para interiores, soportes para diversos muebles, ornamentación, etc

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

El papel es uno de las materiales más desperdiciados a nivel mundial y la mayoría de los artículos hechos de papel terminan en los basureros para su degradación, la cual puede tardar hasta 6 meses. Es por ello que en este trabajo se busca reutilizar el papel combinado con mucilago de nopal para sustituir los ladrillos convencionales y con ello todos los deshechos que su construcción genera.

Antecedentes

Una de las alternativas que se proponen alrededor del mundo es utilizar materiales reciclados para la industria de la construcción. El uso de papel es una alternativa potencial, sin embargo a nivel mundial está muy por debajo de índices deseados ya que la mayor parte de los residuos constituidos de papel terminan en basureros perdiendo totalmente su utilidad.

Cada vez son más las iniciativas ecológicas que intentan reinventar o reemplazar los ladrillos tradicionales utilizando materiales sostenibles o propiciando una sostenibilidad con su uso que nos ayude a ahorrar energía.

Así pues, definiremos los ladrillos ecológicos como aquellos cuya fabricación no supone un impacto ambiental tan grande como el de los convencionales (materiales, fabricación y funcionalidad).

Partiendo de la información disponible acerca de las propiedades del nopal, en forma coloide (baba) o mucílago,  es un biopolímero coagulante que se ha utilizado para impermeabilizar, tapar poros o resanar.

Existen diversas investigaciones en torno al nopal aplicado en materiales de construcción ya que mejorar la durabilidad de los materiales y busca impulsar la industria de la cactácea, ello debido a las condiciones climatológicas del país, así como de las facilidades que representa su cultivo.

El añadir nopal en forma de mucilago, incrementa las propiedades físicas de pastas y morteros debido a que coagulan parte del agua que se mezcla para elaborar estos materiales, aunado a que su resistencia aumenta con el paso del tiempo.

En el 2016, Iván Vigil realizó pruebas en la construcción de ladrillos a base de cemento, arena y baba de nopal, para contrarrestar el efecto negativo de la industria de la construcción y dar una opción ecológica y de vanguardia a esta misma.

Se han realizado estudios utilizando materiales de deshecho para la construcción de ladrillos; tal es el caso de un estudio realizado en Durango, México en el cual se utilizó vidrio en un 15% combinado con arcilla para producir material para construcción de alta calidad (González Lozano y Ponce Peña, 2012)

Del mismo modo y con la finalidad de utilizar material reciclado y crear ladrillos amigables con el ambiente, se realizó un estudio en el cual se utilizaba del 10 al 40% de PET en sustitución de la arcilla para la creación de ladrillos para mampostería no portante (Angumba Aguilar, P.,2016).

En 2015 un equipo de investigadores hindúes dirigido por Rohit Kumar y Rajeev Kansal logró generar ladrillos de papel mezclados con cemento convencional reduciendo en un 50% el consumo de dicho material. Lo probaron en condiciones ambientales naturales y compararon los resultados con materiales de construcción usuales.

En el mismo año K. Anandaraju y un grupo de investigadores generaron ladrillos de papel enfocándose a la comprensión de dichos ladrillos, y la variabilidad de su resistencia, absorción de agua y ligereza variando la comprensión del papel en su formación.

En 2015 un equipo de investigadores hindúes dirigido por Rohit Kumar y Rajeev Kansal logró generar ladrillos de papel mezclados con cemento convencional reduciendo en un 50% el consumo de dicho material. Lo probaron en condiciones ambientales naturales y compararon los resultados con materiales de construcción usuales.

En el mismo año K. Anandaraju y un grupo de investigadores generaron ladrillos de papel enfocándose a la comprensión de dichos ladrillos, y la variabilidad de su resistencia, absorción de agua y ligereza variando la comprensión del papel en su formación.

Objetivo

Elaborar tabiques de papel y nopal para la construcción de muros falsos o que no sean de carga

Darle a los tabiques de papel y nopal una aplicación práctica, sustentable, ecológica y económica.

Probar la resistencia al fuego de los tabiques

Justificación

El daño al medio ambiente causado por la producción de cemento es uno de los problemas actuales con mayor impacto, debido a que las partículas emitidas contaminan y causan enfermedades a la población. El presente trabajo propone la elaboración de tabiques de papel y nopal para la construcción de muros falsos o que no sean de carga, además de diversos usos, con la ventaja de que su producción  no emite partículas dañinas y a su vez contribuye en el reciclaje de papel.

Hipótesis

En la actualidad se han elaborado exitosamente tabiques con diversos materiales reciclados. Por lo que los tabiques de papel y mucilago de nopal proponen ser un sustituto económico, de fácil producción y amigable con el medio ambiente como no lo son los tabiques que en su producción arrojan partículas dañinas para el medio ambiente y para la salud.

Método (materiales y procedimiento)

El papel se corto en trozos pequeños para tener un manejo mas fácil del mismo. Al mismo tiempo el nopal se lavó y corto para obtener el mucilago (baba).

El mucilago de nopal se obtuvo de la molienda de nopales crudos  con agua (3 kg de nopal molidos en 1/2 litro de agua), lo cual dio como resultado la fibra de nopal con mucilago en una alta concentración.

Se desarrollaron muestras de ladrillos de papel en moldes de  4cm x 10 cm x 2.5 cm, fabricado en solera de acero simple.

Se separó la fibra del nopal y el mucilago, mediante filtración simple, este último se empleó en humedecer una muestra de papel reciclado, durante 3-4 días, hasta saturarlo y facilitar su desmenuzamiento.

Finalmente, en una proporción 3:1:1 (papel, cemento y yeso) adicionado con el mucilago, se preparó una pasta que fue alojada en los moldes , a efecto de darles forma.

Los tabiques se dejaron secar a la intemperie, durante tres días aproximadamente, dependiendo de  las condiciones climáticas.

Se obtuvo un total de 40 ladrillos, los cuales pueden ser utilizados para la construcción de muros falsos, como ornamento o muebles que soporten poco peso.

Galería Método

Resultados

Se obtuvieron 40 ladrillos ecológicos de papel con mucílago de nopal como adherente en donde el papel bond representó el 80% del contenido total en combinación con cemento (10%) y yeso (10%) con proporciones 8:1:1.

Estos ladrillos fueron fabricados sin la necesidad de realizar cocción ni calentamiento mediante la quema de combustibles y por lo tanto no hubo emisiones de CO₂.

Al disminuir el contenido de cemento y yeso en los ladrillos únicamente al 20% de la composición total, al degradarse es más amigable con el ambiente que los ladrillos convencionales.

Los ladrillos poseen las siguientes dimensiones: 10cm de longitud, 4cm y 3.5cm de altura y cuentan con un volumen de 140cm³.

Una vez realizada la mezcla, se vertieron en moldes de hierro con las dimensiones dadas. Los moldes pueden utilizarse en múltiples ocasiones antes de presentar desgaste y por el procedimiento descrito el tiempo de vida de un mismo molde puede ser muy largo.

Los ladrillos se pusieron a secar utilizando un techo de policarbonato para generar altas temperaturas y acelerar el secado. El proceso de secado ronda las 48hrs con días soleados. Este proceso puede extenderse dependiendo el clima.

Los ladrillos cuentan la dureza y resistencia necesarias para ser utilizados desde un punto de vista ornamental, para la colocación de muros falsos, soporte de estructuras de diseño y adornos domésticos que no tengan mucho peso.

Prueba de resistencia al fuego

Las escalas de resistencia al fuego son variables pero en este estudio se expusieron los ladrillos al fuego intenso (900 grados centrigrados) durante 1 minuto y el ladrillo soportó sin mayor problema.

Galería Resultados

Discusión

El ladrillo ecológico obtenido como resultados de la mezcla de papel bond, mucílago de nopal, cemento y yeso se producen con una “cero emisión” de gases contaminantes como metano (CH₄) y dióxido de carbono (CO₂), a diferencia de los ladrillos convencionales que su producción es altamente dañina para el ambiente. En México existen alrededor de 17 mil productores artesanales de ladrillos que queman diariamente combustibles para su cocción, generando contaminantes atmosféricos (Gaceta UNAM, 2016).

Los ladrillos desarrollados en este proyecto al tener un volumen de 140cm³, tuvieron un tiempo de secado de 48hrs utilizando un desecador de policarbonato al sol y temperatura ambiente, sin embrago, en la facultad de ingeniería de la UNAM se desarrollaron ladrillos en con base en papel y mucílago de nopal pero con dimensiones superiores a los 1000cm³, por lo que el tiempo de secado fue superior a los 20 días (Gaceta UNAM, 2016).

Ecoladrillos diseñados en otros proyectos como el de Cabo en 2011, al igual que el diseñado por la facultad de ingeniería de la UNAM tienen dimensiones similares a los ladrillos convencionales con la intención de realizarles pruebas utilitarias, sin embargo, en este proyecto nuestro objetivo era generar ladrillos ecológicos para interiores y de no carga por lo que las dimensiones y características físicas y químicas de los materiales son distintas a los desarrollados en otros proyectos de sustitución de ladrillos para construcción (Cabo, 2011).

Los ladrillos hechos con papel y mucílago de nopal además de tener propiedades suficientes para su utilización en ornamentación, muros falsos y diseño de interiores tienen la posibilidad de mantener fresco el interior de una construcción, esto se debe a su naturaleza vegetal en donde hay poca conductividad de temperatura y calor, por lo que son ideales para zonas áridas, de altas temperaturas y calor intenso (Cervantes y González, 2010).

Otro punto importante para destacar, es la accesibilidad que se tiene a los materiales de construcción, en el caso del nopal, es una planta que crece de manera abundante en gran parte del territorio mexicano, por lo tanto, esto hace que su adquisición sea fácil y económica, de acuerdo a Vallín en 2009, lo que genera sustentabilidad en la construcción local (Vallín et al., 2009).

Las escalas de resistencia al fuego son variables pero de acuerdo a lo obtenido en la prueba de flamabilidad sabemos que si tiene resitencia al fuego pero que esta resistencia es inferior a la de otros materiales de construcción, no por ello es peligrosa ni mucho menos.

Conclusiones

El desarrollo de ladrillos de papel reciclado adicionado con mucilago de nopal, es una técnica alternativa de autoconstrucción, rentable, ecológica, económica y segura.

La adición del mucilago de nopal, por sus propiedades de cohesión, permeabilidad y resistencia a la flamabilidad, no solo incrementa y da valor agregado a  la fabricación de ladrillos de papel reciclado, sino que también genera subproductos ecológicos como es la reutilización como fertilizante ecológico de la fibra de nopal restante.

El uso del mucilago para la construcción promueve el cultivo del nopal, recuperando suelos áridos a la productividad agrícola.

Sustituir el uso de tabiques convencionales por los de papel y mucilago evita la contaminación por basura y la producción de partículas toxicas.

El uso de papel reciclado promueve el cuidado del medio ambiente y además contribuye a crear construcciones con una carácter de eco vivienda.

Bibliografía

Anandaraju, K. José Ravindra, B. VijayaSarati, R. 2015. International Journal of Machine and Construction Engineering. India. Vol 2 (2). Pag. 2394-3025.

Angumba Aguilar, P. 2016. Ladrillo elaborados con platico reciclado PET para mampostería no portante. Tesis de Maestría en Construcciones. Universidad de Cuenca.

Cabo. L. M. 2011. Ladrillo ecológico como material sostenible para la construcción. Universidad pública de Navarra. España. Departamento de proyectos e ingeniería rural.

Cervantes. G. L, Valdés. D. E y González. E.R. 2010. Una construcción elaborada con muros de papel y cartón comprimidos más otros residuos valorizables. Universidad de Guanajuato. México. Acta univeristaria. Vol. 20. Num. 2. pp 31-39.

Eliche-Quesada, D. Martínez Martínez, S. Pérez-Villarejo, F. Iglesias-Godino, C. Martínez García, F. Corpas-Iglesias, A. 2012. Valorization biodiesel production residues in making  porous clay brick. Fuel processing technology. España.

González Lozano, M. A. y P. Ponce Peña. 2012. Uso de vidrio de desecho en la fabricación de ladrillos de arcilla. Revista Iberoamericana de las Ciencias Biológicas y Agropecuarias. Vol. 1 (2)

Rohit Kumar, A y Rajeev, K. 2015. Utilization o waste peper to produce ecofriendly bricks. International Journal of Science amd Research. India. Vol 8(5) Pag. 92-95.

UNAM. 2016. Ladrillo ecológico basado en residuos de construcción. Facultad de Ingeniería. México. Gaceta UNAM. No. 4,750.

Vallín. G. D. 2009. Utilización de Lirio acuático  para la construcción de la vivienda, una solución ecológica. Latin American and Caribbean  Conference of Engineering and Technology. San Cristobal. Venezuela. June 2-5.

( ARQHYS. 2013, 02. Nuevo material ecológico: Ladrillos de papel reciclado. Revista ARQHYS.com. Obtenido 08, 2017, de http://www.arqhys.com/nuevo-material-ecologico-ladrillos-de-papel-reciclado.html.)

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography