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Investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder desarrollaron una mezcla para transformar suelo excavado en material para impresión 3D. La solución utiliza algas, paredes construidas capa por capa y una cantidad de alginato de sodio para mejorar rendimiento y estabilidad.
El compuesto, derivado de algas marinas, fue incorporado a una combinación de tierra, arena y arcilla. Con solo 0,12% del aditivo, el material mostró una resistencia aproximadamente 25% mayor y permitió una impresión cerca de 33% más rápida.
La formulación también mantuvo estructuras inclinadas en hasta 60 grados. El resultado indica que residuos normalmente retirados durante excavaciones pueden ganar nueva utilidad dentro del propio sitio, reduciendo transporte, desecho y dependencia de materiales industriales.
Las algas hacen que las paredes de tierra sean más fáciles de imprimir
La investigación combina técnicas antiguas de construcción con tierra y recursos modernos de fabricación digital. Durante miles de años, diferentes sociedades utilizaron barro, arcilla y suelo en edificaciones, antes de la expansión del concreto y de otros productos industrializados.
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La inspiración también vino de organismos naturales. Termitas, avispas y otras especies construyen estructuras resistentes al unir partículas minerales con compuestos biológicos. Esta lógica sirvió como referencia para buscar materiales de construcción con menor impacto ambiental.
Los investigadores evaluaron biopolímeros usados por la industria alimentaria, incluyendo goma guar, goma de algarrobo, goma cássia, goma xantana y alginato de sodio. El último, obtenido de determinadas algas marinas, presentó características adecuadas para la impresión.
En la alimentación, el alginato aparece en helados, salsas y otras preparaciones, ayudando en la textura y en la estabilidad. En el material de construcción, su función no es simplemente pegar las partículas presentes en la mezcla.
El compuesto modifica las cargas eléctricas de las partículas de arcilla. Con esto, ellas pasan a repelerse de manera controlada, permanecen distribuidas de forma más homogénea y fluyen con mayor facilidad por las boquillas utilizadas por la impresora 3D.
Este comportamiento es importante porque paredes y otros elementos necesitan ser depositados en capas continuas. La mezcla debe salir por el equipo sin interrupciones y, al mismo tiempo, conservar su forma después de aplicada.
Pequeña cantidad genera ganancias de resistencia y velocidad
Las pruebas utilizaron suelo extraído de una cantera. La adición de solo 0,12% de alginato de sodio fue suficiente para alterar propiedades relevantes del material, sin exigir grandes volúmenes del biopolímero derivado de algas.
La resistencia aumentó aproximadamente un 25%, mientras que la velocidad de impresión avanzó cerca de un 33%. La mezcla también permitió producir formas inclinadas de hasta 60 grados, manteniendo la estabilidad necesaria durante la deposición de las sucesivas capas.
Actualmente, parte de las iniciativas de impresión 3D de casas, refugios y edificios utiliza mezclas basadas en cemento. El estudio presenta una alternativa orientada al aprovechamiento de recursos disponibles en el propio lugar de la obra.
En regiones con disponibilidad de arena o arcilla, utilizar materias primas cercanas puede reducir costos económicos y ambientales relacionados con el transporte. El enfoque también puede ser útil en viviendas sociales, reconstrucciones y proyectos realizados en áreas remotas.
Suelo excavado puede dejar de ser descartado
Excavaciones para cimientos, estacionamientos subterráneos y obras de infraestructura retiran grandes cantidades de tierra. Frecuentemente, este material necesita ser transportado a vertederos u otros puntos destinados a la recepción de residuos.
La propuesta permite reutilizar el suelo en el sitio para producir paredes y componentes impresos en 3D. De esta forma, algo tratado como desecho puede regresar a la propia construcción como materia prima de nuevos elementos arquitectónicos.
La lógica está alineada con la economía circular, que busca transformar residuos en recursos y reducir la extracción de nuevas materias primas. Cada volumen reutilizado representa menos transporte y menor necesidad de envío a lugares de desecho.
La reducción de los viajes también puede disminuir impactos asociados al desplazamiento de cargas. Al sustituir parte de las mezclas con cemento, el método presenta potencial para reducir emisiones relacionadas con uno de los materiales más utilizados en la construcción moderna.
La arcilla contribuye al confort térmico y control de la humedad
Además de la posibilidad de reutilización, los materiales naturales presentan propiedades relacionadas con el confort interno. La arcilla puede absorber y liberar vapor de agua según las condiciones del ambiente, colaborando para regular la humedad dentro de las edificaciones.
Ella también posee elevada inercia térmica. Esto significa que puede almacenar calor durante el día y liberarlo de manera gradual cuando la temperatura disminuye, reduciendo la necesidad de calefacción o refrigeración en determinadas situaciones.
Estas características ya han sido aprovechadas durante siglos en construcciones tradicionales de regiones mediterráneas y semiáridas. Ahora, el uso de fabricación digital puede adaptar conocimientos antiguos a proyectos diseñados y ejecutados con equipos automatizados.
La combinación entre algas, paredes de tierra e impresión 3D abre espacio para formulaciones bioinspiradas. Materiales futuros podrán incorporar fibras vegetales, residuos agrícolas, biomateriales de algas o microorganismos orientados a la mejora de la resistencia y la durabilidad.
La tecnología aún depende de evolución para alcanzar aplicaciones más amplias. Aun así, las pruebas demuestran que un ingrediente ya utilizado en la alimentación puede ayudar a hacer el suelo más estable, resistente y adecuado para la fabricación automatizada.
El punto central está en el aprovechamiento de lo que ya existe bajo los canteros. Tierra retirada durante la obra, en lugar de seguir directamente para descarte, puede regresar como parte de las estructuras construidas en el mismo lugar, a escala.
¿Qué opinas de la posibilidad de transformar suelo excavado y algas en paredes impresas en 3D? Comenta si esta solución podría ganar espacio en las ciudades brasileñas y qué tipos de obras podrían aprovechar mejor materiales locales, reducir transportes y reutilizar residuos de la construcción.
Vía Universidad de Colorado en Boulder
