Ingenieras colombianas convirtieron basura en mejores materiales de construcción

Investigadoras de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle convierten desechos industriales y de construcción y demolición en materiales útiles que pueden proporcionar materiales de construcción con menos emisiones de carbono.

En la ciudad de Cali, Colombia, se producen más de un millón de toneladas de desechos de construcción y demolición (RCD) cada año, que hacen parte de los 22 millones de toneladas producidos en Colombia a nivel nacional.

La profesora Ruby Mejía, líder del grupo de investigación Materiales Compuestos dentro de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle, dijo que en el grupo se han venido desarrollando diferentes aplicaciones de los RCD, tales como agregados reciclados, ladrillos, bloques, adoquines, baldosas, elementos decorativos, y otros materiales de construcción, los cuales cumplen satisfactoriamente las normas nacionales.

Esta historia es parte de nuestra nueva serie de artículos mostrando el trabajo de lideresas en investigación a la Facultad de Ingeniera en anticipación de la Semana de Ingeniería 2021, (24-26 de Noviembre), con el tema de "Mujer en la Ingeniería: investigación, emprendimiento e innovación para el desarrollo de la región."

La profesora Mejía explicó que algunos de los nuevos prototipos de materiales son posibles gracias a la aplicación de nuevas metodologías de procesos tales como la activación alcalina y la geopolimerización.

“A diferencia de los polímeros orgánicos, los geopolimeros son materiales inorgánicos, es decir, sin carbono, pero igualmente son redes bidimensionales o tridimensionales, según los materiales precursores utilizados”, ella sugirió.

La profesora explicó que los geopolimeros son materiales que se pueden producir a muy baja temperatura (inferior a 100ºC) en contraste a la alta temperatura requerida para producir materiales convencionales como ladrillos de arcilla, o Cemento Portland, donde son necesarias temperaturas de más de 1000°C para procesos de sinterización y/o clinkerización.

“Una gran ventaja es que los geopolimeros pueden ser producidos con menos consumo de energía y generan menores emisiones de carbono, además de permitir el uso de materiales reciclados (residuos y subproductos industriales) como materias primas”, mencionó la profesora Mejía.

La profesora explicó que jóvenes de pregrado y posgrado han participado activamente en estos desarrollos, además de los docentes que trabajamos en esta línea de investigación.

Resultado de estos trabajos, el grupo cuenta con sies patentes, algunas de ellas conjuntas con el sector industrial.

Foto: Profesora Mónica Villaquirán, con dos muestras. Crédito: Andrew James/NCC/ Univalle

Economía Circular

La profesora Mejía, en compañía de Estefanía Montoya Quesada, una contratista en uno de los proyectos de residuos sólidos actualmente en curso, mostraron prototipos de los materiales de construcción elaborados en su laboratorio.

La apariencia de estas muestras es similar a la del concreto o ladrillo convencionales, pero sin embargo, estaban fabricadas con diferentes tipos de residuos tales como polvo de ladrillo u otro desecho de construcción y demolición que usualmente va a ser dispuesto en un vertedero.

“El grupo se ha enfocado en fortalecer el modelo de economía circular en la industria del departamento de Valle del Cauca”, explicó Montoya Quesada, y añadió que el grupo también trabaja en que los prototipos exitosos cumplan con las normas para que puedan ser utilizados.

Cabe anotar, que un estudio en los EE.UU. encontró que alrededor de una tercera parte del peso total de los materiales de construcción entregados a un sitio de obra resultó como desechos.



Más tarde en el mismo día, con mucho orgullo, la profesora Mónica Villaquirán estaba mostrando diferentes muestras que eran proyectos de estudiantes elaborados durante la pandemia.

“Estos colores brillantes son residuos de vidrio recogidos en una empresa recicladora, también se tiene residuo de ladrillo identificable por su color naranja y este material tiene poco cemento”, dijo la profesora Villaquiran.

La profesora Villaquiran dijo que hay una gran oportunidad para convertir desechos hasta productos de valor agregado.

“Cada municipio tiene su propia política de manejo de desechos, entonces estamos trabajando con la autoridad ambiental del Valle del Cauca (CVC) para buscar alternativas y poder convertir diferentes tipos de residuos en nuevos materiales y poder cerrar el ciclo”, explicó. 

Foto: Un prototipo hecho con residuos de vidrio recogidos en una empresa recicladora. Crédito: Andrew James/NCC/ Univalle

Mujeres en STEM

Mundialmente, hay una gran disparidad entre los números de hombres y mujeres en Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM por sus siglos en Inglés).

En una investigación en los Estados Unidos en 2019, solo 13% de los trabajadores en ingeniería eran mujeres y las cifras de graduación de mujeres en un título de materiales fue lo más bajo de 10 categorías.

Según la profesora Mejía, hoy en día, por el Grupo de Investigación de Materiales Compuestos ha pasado un número importante de investigadoras mujeres con cada nivel de la jerarquía, desde el liderazgo de ella, otra profesora Mónica Villaquirán, que entró en 2017 y estudiantes de pregrado y posgrado tanto de maestría como de doctorado, que hoy se encuentran vinculadas al sector industrial y/o académico

“Cuando yo comencé mi carrera como docente en abril de 1974, aquí en materiales, era la única mujer docente en el grupo y no hubo otra hasta la vinculación de la profesora Mónica,” dijo la profesora Mejía.

Añadió que ella está fuertemente a favor de un proceso de selección meritocrático, pero que tradicionalmente ha habido una creencia de que las mujeres no eran aptas para el trabajo de ingeniería, por ejemplo trabajando turnos o en sitios de planta.

“Hoy en día, en la industria privada, hay más representación de mujeres en planta y en desarrollo e investigación … hemos hecho algunos pasos adelante, pero hay más trabajo para hacer”, planteó la profesora Mejía.

La profesora Villaquirán contó que la Prof. Mejía fue su inspiración.

“Se cree que los ingenieros tienen que ser hombres corpulentos que andan con gafas, botas y en algunas ocasiones sucios… Debido a esto y la falta de visibilización de modelos femeninos, muchas niñas no entran a estudiar ingeniería a causa de este estereotipo”, dijo la profesora Villaquirán.

“En pregrado, la profesora Mejía fue mi modelo para seguir, con ella me identificaba y realice mi tesis en el GMC, siempre ha sido mi mentora tanto en pregrado como en posgrado, y ahora como colega es una persona que admiro mucho por su liderazgo, tenacidad, capacidad de gestión y también por que es un gran ser humano”.

 

Foto: Estefanía Montoya Quesada, una contratista con el proyecto de residuos sólidos. Crédito: Édgar Bejarano/Univalle

Otros proyectos del Grupo de Materiales Compuestos

Otros investigadores dentro del Grupo Materiales Compuestos están trabajando en materiales con un menor impacto ambiental. José Mina, un profesor titular de la Escuela de Ingeniería de Materiales está liderando un proyecto de biopolímeros derivados de residuos agrícolas del plátano como el pseudotallo, raquis y cáscara.

“La idea es tener diferentes materiales para reemplazar el plástico que encontramos hoy en contenedores, copas, estiradores de café y otros desechos comunes'', explicó el profesor Mina.

También tienen un patente asociada al desarrollo de cementos óseos bioactivos con capacidad para estimular la formación de hueso y tiempos de fijación prolongados.

Otro proyecto es el liderado por el profesor Silvio Delvasto, cuyo objetivo es la producción de materiales nanoestructurados de alto valor agregado como aerogeles silíceas a partir de diversos residuos industriales y agroindustriales para superaislamiento térmico y acústico de edificaciones.

La profesora Mejía explicó que durante los próximos 4 años, el Grupo de Materiales Compuestos también sería parte de un gran proyecto de impresión 3D para proveer mejor vivienda en Cauca.

Millones en nuevos recursos y tecnología lunar son "un pequeño paso" para construir casas en Colombia.

Durante los próximos cuatro años habrá $ 9.560 millones de pesos colombianos (COP) (alrededor de $ US 2.5 millones) en financiamiento desde el Sistema General de Regalías del departamento del Cauca, para aplicar impresión 3D usando materias prima como tierra, residuos industriales, fibras vegetales y otros materiales desechados.

Si le gusta contactar a las investigadoras o conocer más sobre los proyectos, contactarse con la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria(arroba)correounivalle.edu.co.

Foto del portal: Profesora Ruby Mejia, directora del Grupo Materiales Compuestos. Crédito: Edgar Bejarano/Univalle