3C Tecnología. Glosas de innovación aplicadas a la pyme. ISSN: 2254 – 4143 Ed. 41 Vol. 11 N.º 1 Marzo - Junio 2022
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ALTERNATIVAS ECOLÓGICAS DE LOS MATERIALES
TRADICIONALES EN LA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE
ECOLOGICAL ALTERNATIVES TO TRADITIONAL MATERIALS IN
SUSTAINABLE CONSTRUCTION
Javier Cárcel-Carrasco
ITM Instituto Tecnología de Materiales. Universitat Politècnica de València. Valencia, (España).
E-mail: fracarc1@csa.upv.es ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2776-533X
Aurora Martínez-Corral
ITM Instituto Tecnología de Materiales. Universitat Politècnica de València. Valencia, (España).
E-mail: aumarcor@csa.upv.es ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8222-0864
Jaime Llinares Millán
Dept. Construcciones Arquitectónicas. Universitat Politècnica de València. Valencia, (España).
E-mail: jllinares@csa.upv.es
Jangveer Kaur
ITM Instituto Tecnología de Materiales. Universitat Politècnica de València. Valencia, (España).
E-mail: jankau@arq.upv.es
Recepción: 18/02/2022 Aceptación: 02/03/2022 Publicación: 14/03/2022
Citación sugerida:
Cárcel-Carrasco, J., Martínez-Corral, A., Llinares, J., y Kaur, J. (2022). Alternativas ecológicas de los materiales
tradicionales en la construcción sostenible. 3C Tecnología. Glosas de innovación aplicadas a la pyme, 11(1), 17-29. https://
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RESUMEN
En el presente artículo se analizan los diferentes materiales del sector con el n de conseguir una mejora
y concienciación hacia una construcción más sostenible. Como foco del articulo se ha estudiado el
comportamiento de estos materiales y sus respuestas a las fases de la construcción. Tras realizar el análisis,
se ha podido demostrar que la evolución controlada de ciertos materiales como el uso de Clinker o la
cementita, mejora signicativamente el contexto de la construcción sostenible. Por otro lado, al sustituir
el cemento por otros materiales como las cenizas volantes o la escoria se puede mejorar la durabilidad
en un 50% lo que supone una cifra elevada relacionada con el punto de vista sostenible, pudiendo así
reducir el impacto sobre el medio ambiente.
PALABRAS CLAVE
Sostenibilidad, Construcción, Materiales Ecológicos, Medio Ambiente, Hormigón, Cemento.
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ABSTRACT
This article analyzes the dierent materials ofthe sector in order to achieve an improvement and awareness towards a more
sustainable construction. As the focus of the article, the behavior of these materials and their responses to the phases of
construction have been studied. After carrying out the analysis,it has been possible to demonstrate that the controlled
evolution of certain materials such as the use of Clinker or cementite, signicantly improves the context of sustainable
construction. On the other hand, by replacing cement with other materials such as y ash or slag, durability can be improved
by 50%, which is a high gure related to the sustainable point of view, thus reducing the impact on the environment.
KEYWORDS
Sustainability, Construction, Ecological Materials, Environment, Concrete, Cement.
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1. INTRODUCCIÓN
Actualmente hay muchas actividades que resultan ser desfavorables para el medio ambiente, sin embargo,
las que destacan son del sector industrial, el transporte junto con el sector de la construcción (Weiser et
al., 2021), que a través de varios factores termina afectando el medio ambiente de manera negativa. Por
otro lado, cabe mencionar la concienciación del medio ambiente en los últimos años, y esto se puede ver
al aumentar los estudios dirigidos exclusivamente a factores que afectan el medio ambiente, por lo que
se puede decir que la percepción respecto a la construcción tradicional está cambiando hacia un futuro
más ecológico y sostenible (Del Rio Merino et al., 2010).
El mundo de la construcción también es conocido por su impacto en el medio ambiente tanto por el
proceso de construcción como por los materiales utilizados (Coelho y De Berito, 2012). Este artículo
analiza los diversos materiales de construcción y su impacto en el medio ambiente junto con el estudio
de cómo mejorar el sistema actual.
En el caso de España, el ámbito de la construcción y la demolición es uno de los motores económicos
(Bielsa y Duarte, 2011), es tanto que la economía de este país está ligada a las tendencias del sector
de la construcción, lo que se ha comprobado tras la crisis de 2006. Los puntos negativos relacionados
con el campo de la construcción se deben a varios factores, siendo el más importante el uso de los
materiales utilizados en el mismo y la etapa nal de estos (Sandinet al., 2014). Este último punto se debe
principalmente a la fase de la demolición donde los materiales se depositan en su mayoría sin tratar para
otros usos. El resultado del impacto desfavorable del sector de la construcción se puede ver en el cambio
climático, la deforestación, o la pérdida de la biodiversidad (Comisión Europea, 2021).
Estos efectos sobre el medio ambiente se deben principalmente al uso de materiales junto con la energía
utilizada en el proceso. Para reducir estos impactos, es necesario entender el concepto de materiales
sostenibles, ya que son los que generan menos impacto ambiental (Miller e Ip, 2013). Al ser materiales,
cuyo origen es natural, los convierte en materiales con alto potencial para ser reciclados. Esta virtud hace
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que su impacto no sea tan grave como los materiales tradicionales. Los materiales sostenibles también
tienen una baja cantidad de energía utilizada tanto en el proceso de extracción como durante toda la
vida útil de los mismos (Xundi et al., 2010). Los residuos de energía se encuentran principalmente en
materiales que se manejan mucho y tienen poco potencial de reciclaje.
El uso de energía para la extracción de materiales se produce en grandes cantidades. Este punto hace
que en algunos casos este tipo de práctica se manieste de manera insostenible. (Brady y Abdellatif,
2017). En el caso de España, se ha podido ver la evolución de la extracción de materiales a través del
Observatorio de Sostenibilidad de España (OBSE, 2021).
Se analizan las construcciones sostenibles con el n de mitigar los impactos ambientales que tienen
lugar en las ciudades con mayor crecimiento económico y social. Junto con estos crecimientos, también
vale la pena señalar el aumento de la contaminación por contaminantes aéreos y la degradación de la
capa de ozono junto con otros impactos descritos en este artículo. A continuación, también se realiza el
estudio de los materiales con el n de poder conocer las oportunidades en el sistema actual de la gestión
de residuos de construcción y demolición, además de promover y reforzar el uso de materiales verdes o
sostenibles para fomentar su uso en construcciones actuales y futuras.
Así, este artículo analiza los materiales más adecuados para crear un ciclo sostenible dentro del campo
de la construcción, por lo que comienza describiendo los materiales elegidos y luego analiza los
comportamientos de los mismos.
2. METODOLOGÍA
Con el n de obtener los datos sobre el comportamiento de los diferentes materiales, se han estudiado las
diferentes características de los materiales y sus impactos en el medio ambiente en general. Se ha tenido
en cuenta tanto la producción como el n de estos materiales. Sin embargo, para el presente estudio, se
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han recopilado datos sobre los puntos relevantes como el consumo de la energía, el impacto en el efecto
invernadero y la capa de ozono junto con su potencial para ser reciclados.
Estas características fueron recogidas utilizando bases de datos disponibles en INE (Instituto Nacional de
Estadística) (INE, 2021) y Statista (STATISTA, 2021) junto con otras citadas en este trabajo. Con los datos
se pretende evaluar y conocer las características técnicas de una variedad de materiales de construcción.
Tras analizar estos factores, se pretende hacer llegar los resultados a los agentes implicados en el sector
de la construcción y demolición para su posterior difusión a los usuarios. Además, es necesario tener en
cuenta la generación de residuos procedentes de la construcción y demolición, ya que, al estar en grandes
cantidades, afecta al medio ambiente directa e indirectamente, dependiendo de la composición de los
residuos de C&D (Construcción y demolición) y puede ser tóxico en algunos casos (Duan et al., 2019).
3. ANÁLISIS DE LOS MATERIALES
El estudio de materiales es muy útil para conocer también el comportamiento de la energía involucrada
en el proceso. Con la extracción de materias primas la energía se desperdicia en grandes cantidades y
a esto, hay que sumar el uso de energía una vez que el edicio ya está construido, esta es la razón por
la que es necesario conocer ciertos materiales. A continuación, se estudian los materiales con el n de
concluir los resultados dentro del campo de la construcción y demolición. Por lo tanto, de acuerdo con
la fabricación de materiales, hay tres tipos de materiales que quedan descritos en la Tabla 1.
Tabla 1. Tipos de materiales en función de su proceso de fabricación.
Tipos Descripción Ejemplos
Naturales No requiere de tratamiento posterior a la extracción Corcho, piedra, pared, agregados en general
Transformados Materiales manipulados para su correcto funcionamiento Hormigón, plásticos y materiales sintéticos
Mixtos Materiales de fuente natural que requieren de otros
materiales complementarios para ser utilizados Aglomerados y similares.
Fuente: elaboración propia con datos recogidos de (Hornbostel, 1991).
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Los materiales seleccionados en este estudio corresponden a aquellos materiales que tienen un alto
potencial para ser sostenibles, sin embargo, en la actualidad, se utilizan masivamente sin considerar el
punto ecológico de los mismos. Por lo tanto, los materiales para el análisis son materiales tradicionales
que se pueden utilizar en el futuro con un impacto reducido en el medio ambiente. Empezando por el
material más utilizado en el sector de la construcción, el hormigón.
Actualmente, el sector de la construcción utiliza el 40% de la energía primaria (Walker; Pavia et al., 2014).
Esto también conlleva a altasemisiones de CO2. En el caso de construcciones o edicios ya construidos,
el material más utilizado en este sector es el hormigón ya que gracias a su capacidad mecánica hace
que el proceso sea ágil y duradero. El hormigón es un compuesto de varios elementos como cemento,
agregados o aditivos químicos con el n de mejorar su comportamiento y características mecánicas
(Alwathaf et al., 2011).
En este trabajo, el análisis se realiza sobre el hormigón sostenible conocido como hormigón de cáñamo-
cal o también llamado Hempcrete en inglés. Este tipo de hormigón es un compuestobio que se realiza
con el núcleo de la madera procedente de la planta de cáñamo cuya bra central, se mezcla con la cal
y otros materiales adicionales para preparar el producto nal. Tener estas características hace de este
material un componente perfecto en el proceso de mejora del campo de la construcción actual mediante
la implementación de alternativas sostenibles. Además de sus características sostenibles, es importante
conocer el comportamiento térmico de este material ya que tiene un excelente rendimiento con alta
capacidad térmica al tener una densidad media y baja conductividad térmica lo que dota al hormigón
de una mejor capacidad de aislamiento. En la Figura 1, se puede observar la capacidad mecánica de
este material:
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Figura 1. Dos diagramas representativos del comportamiento típico del hormigón de cáñamo-cal bajo una carga axial compresiva.
La gura de la izquierda tiene una deformación grande para un pequeño aumento de la tensión que la gura derecha.
El Hormigón de cáñamo-cal (LHC en inglés) tiene propiedades que dieren de las del hormigón
convencional. Como es el caso de la resistencia del LHC es menor que los materiales de construcción
convencionales. La resistencia a la compresión de este material es inferior a 2 MPa. Esta baja resistencia
a la compresión, en combinación con el bajo módulo de Young de LHC indica la característica de este
material que no se puede utilizar como muro de carga si se utiliza como compuesto. Para esta aplicación
se necesita una mayor rigidez y resistencia a la compresión.
En el caso del hormigón convencional, también cabe destacar la producción de Clinker, ya que al ser uno
de los componentes para la producción de cemento hace que sea en mayor parte el elemento responsable
de altas emisiones (Sousa y Bogas, 2021). Junto con la producción de Clinker y otros elementos que se
representan en la Figura 2:
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Figura 2. La evolución de la producción de los diferentes materiales junto con el consumo y la venta interna de diversos elementos.
Fuente: elaboración propia a partir de datos recogidos de (Ministerio de comercio, industria y turismo, 2021).
La Figura 2 indica la evolución de la producción de los diferentes materiales junto con el consumo y las
ventas internas de diversos elementos. Los principales materiales que se han analizado son el Clinker y el
cemento, luego están representados por las toneladas producidas desde septiembre de 2019 hasta agosto
de 2021. Con estos datos, se puede hacer una predicción para el futuro de la sostenibilidad en términos
del uso del hormigón en los campos de la construcción.
Se puede observar cómo en septiembre la producción de cemento se aproximó a las 1400.000 toneladas,
sin embargo, estos valores bajaron con la aparición de la pandemia del COVID-19. La subida se produjo
tras la pandemia alcanzando valores máximos en el mes de abril y marzo de 2021. Una tendencia muy
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similar se puede observar en la producción de clínker, donde en septiembre de 2019 los valores indican
una disminución que bajó en el período de pandemia con más del 50% de reducción en la generación
de clínker. Estos valores subieron tras el COVID-19 donde se cobró un incremento, pero siempre con
valores inferiores al del año 2019. En cuanto a las ventas internas y el consumo aparente, se puede
observar cómo la tendencia de los dos parámetros sigue la misma línea con un patrón muy similar
en términos de disminuciones y aumentos. Se puede observar cómo el efecto de la pandemia ha sido
evidente tanto en el consumo como en las ventas, por otro lado, cabe mencionar la ligera disminución
de estos parámetros en términos del año2021. En el periodo de estudio de septiembre de 2019 a agosto
de 2021, la cifra máxima alcanzada por ventas y consumo ha sido de 1400.000 toneladas y los valores
mínimos tras la pandemia han sido de 800.000 toneladas. Sin embargo, en agosto de 2021 se muestra
una reducción con las cifras que indican una ligera disminución tanto en el consumo como en las ventas
internas.
4. CONCLUSIONES
Tras estudiar el comportamiento de los diferentes materiales a los que se hace referencia en los apartados
anteriores, este estudio puede concluirse con varios puntos relevantes. El impacto positivo de los materiales
sostenibles es ampliamente conocido tanto social como económicamente. La lenta demanda de estos
materiales hace que el mercado actual pierda su enfoque en los materiales de construcción sostenibles,
lo que en consecuencia afecta indirectamente al medio ambiente (Arinas, 2019). Si estos materiales
se utilizan adecuadamente y con una alta demanda por parte de los usuarios, se puede lograr una
mejora en varios aspectos, como el estado del medio ambiente en general, junto con la salud humana.
Otro punto a tener en cuenta es el cambio de la mentalidad respecto a la eciencia de los materiales
sostenibles; a través de la transparencia entre los productores y los usuarios nales, puede aumentar
la demanda de estos materiales. Por parte de los agentes activos en el sector de la construcción, se les
puede exigir que adopten un modelo de economía circular (Arinas, 2019). Después de implementar este
modelo en las prácticas actuales, se han visto mejoras, ya que el ciclo de vida de los materiales se trata
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como un punto focal, por lo tanto, es un método sostenible. Además de esto, la sostenibilidad se puede
lograr incluso en las primeras etapas de la construcción, como la fase de diseño, la ejecución o en la
elección de la materialidad para los proyectos. Así pues, el impacto negativo y amplio de esta actividad
se puede reducir de varias maneras teniendo en cuenta las diferentes características y comportamiento
de los materiales.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo se ha llevado a cabo en el marco del proyecto Condere project (Ref. PGI05560-Condere)
Construction & demolition waste management policies for improved resource eciency. Así mismo,
este trabajo se ha llevado a cabo en el marco del grupo de investigación PREDILAB, dentro de la
investigación realizada en la Universidad de Castilla La Mancha y titulada "Metodología y sistemas para
la mejora del mantenimiento y la eciencia energética en la rehabilitación y reutilización del patrimonio
industrial. Fase 1 y 2.
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