Categoría: Materiales

En el último número de la revista Ecohabitar, Joan Romero (Okambuva) y yo, Lucile Couvreur (miga, oficina rural de arquitectura y construcción), hemos publicado un artículo titulado “Construir con tierra vertida: ¿ Una nueva alternativa al cemento ?”. Si no lo habéis leído aún, os ofrezco en este post una pequeña introducción a la temática.

Artículo  “Construir con tierra vertida: ¿ Una nueva alternativa al cemento ?” Joan Romero y Lucile Couvreur en Ecohabitar n°63 (Foto: miga).

Dentro de los elementos que componen el hormigón convencional, grava, arena y cemento, este último es el mayor responsable de las emisiones de CO2 vinculadas a la producción del material. El aglomerante representa solo el 12% de peso del material, pero es responsable del 98% de sus emisiones de CO₂. Unas emisiones que no son nada despreciables: a nivel global, la producción de cemento es responsable del 5% de las emisiones de CO₂^[1], un impacto similar al del tráfico aéreo.

Partiendo de estas premisas, es urgente encontrar una alternativa al hormigón de cemento y quizás la solución esté debajo de nuestros pies: el material “tierra” ! Si es cierto que su resistencia no es equivalente a la del hormigón, para muchas aplicaciones puede bastar y por lo tanto representar una alternativa real.

La tierra en realidad es un hormigón natural, salvo que a diferencia del hormigón de cemento, sus granos están cohesionados por un aglomerante natural, las arcillas, con todas las ventajas que esto representa a nivel de reciclabilidad, baja huella medioambiental (no hay cocción), regulación del confort higrotérmico, etc.

La tierra vemos que se compone de granos inertes de diferentes tamaños (grava, arena, limos) unidos por un aglomerante natural: la arcilla. (Foto: Tânia Teixeira)

Desde milenios y en todo el planeta la tierra se ha puesto en obra mediante diversas técnicas como son la tapia y el adobe (muy presentes en la arquitectura popular y monumental de Extremadura, tanto en la provincia de Cáceres como en la de Badajoz)^[2], pero también otras numerosas técnicas como son el entramado (denominado  quincha o bahareque en suramérica), el cob (muy presente en Bretaña, Normandía y Gran Bretaña), etc.

Explicar porqué estas formas de construir se encuentran hoy “en peligro de extinción”tiene una complejidad que no abordaremos en este artículo^[3] , pero uno de los motivos que podemos destacar es claramente la industrialización progresiva que ha conocido el sector de la edificación desde el siglo pasado, y por lo tanto el abandono de las técnicas artesanales asociadas a un trabajo manual demasiado importante para poder convertirse en un producto viable en el mercado.

En Hornachos (Badajoz). A la izquierda: muro construido con la técnica tradicional de la tapia (tierra apisonada), a la derecha: muro de bloques de hormigón. (Foto: miga).

Por lo tanto surge una pregunta: de la misma forma que se ha sustituido la tapia (tierra apisonada en un encofrado) por el hormigón (mortero de cemento vertido entre encofrados) para ganar tiempo,  ¿ no podríamos poner en obra la tierra de forma “vertida” y así tener las ventajas del hormigón de cemento (rapidez de ejecución) sin sus inconvenientes (alta huella ecológica)? La respuesta es sí, y la técnica se llama “tierra vertida” u “hormigón de arcilla”, una técnica que se encuentra hoy en pleno desarrollo (aquí se puede ver un video de una obra de tierra vertida).

Las primeras experiencias datan de los años 90 en Nevada (EE.UU.), donde se documentan las primeras obras con la técnica que llamaron “cast earth”, un hormigón de arcilla prometedor aunque todavía se requiere un 15% de yeso para poder desencofrarse sin secado previo (una de las principales problemáticas ligadas al hormigón de arcilla).^[4]  Al final de los años 2000 en Grenoble (Francia), los arquitectos y constructores de la cooperativa Caracol empiezan a implementar la técnica. Centrados en un primer momento en su uso para la rehabilitación del patrimonio local mayoritariamente construido en tapia, pasan al poco tiempo a usar la técnica para realizar muros y losas en obras de nueva construcción. Usan la tierra local reformulada con áridos y estabilizada con 2 a 4% de cemento Portland y añadida de dispersantes sintéticos.

De 2010 a 2013, Caracol colabora con varios agentes del mundo académico y empresarial (Carrières du Boulonnais, CTMNC, AKterre, ENTPE, INSA Lyon, CRAterre, ENTPE y amàco-Les Grands Ateliers) en un proyecto de investigación cofinanciado por el Ministerio de la Ecología titulado Béton d’Argile Environmental, un proyecto que conozco de primera mano por haber participado en su realización. ^[5] Este proyecto marca un antes y un después en la comprensión de las problemáticas ligadas a la técnica además de materializarse en la construcción de varios edificios pilotos con elementos portantes y no portantes de tierra vertida.

Tras la finalización del proyecto, se sigue investigando en INSA Lyon llevando a importantes avances en los últimos años, como por ejemplo el descubrimiento de los alginatos gelificantes como alternativa al cemento.^[6] Cabe destacar también las importantes contribuciones aportadas últimamente por la ETH de Zúrich con publicaciones sobre las dispersión y estabilización de los hormigones de arcilla.^[7]

Todas estas investigaciones no tendrían sentido en ausencia de iniciativas para llevarlas “al terreno”, y por lo tanto es de agradecer ver florecer iniciativas como Materr’up (Francia) o Oxara (Suiza), unas startups que formulan y producen hormigones de arcilla, en particular a base de tierras provenientes de operaciones de excavación.

Muestras de hormigón de arcilla realizadas a partir de tierras locales en Montemor-o.Novo (Portugal). (Foto: miga).

 

En la península ibérica se está empezando recientemente a trabajar en la técnica. Desde hace unos años, la cooperativa Okambuva en colaboración con la Universitat politécnica de Valencia estudia el efecto e interacción del tanino de algarrobo con los distintos tipos de familias de arcillas puras. Por otra parte, desde hace unos meses desde miga estamos trabajando en colaboración con la arquitecta Tânia Teixeira del Laboratório de Terra de Oficinas do Convento (Montemor-o-Novo, Portugal) en la formulación de hormigones de arcilla a partir de tierras locales con vistas a la realización de obras a escala 1:1.

^[1] Fuente: “¿Cuánto CO2 se emite cuando empleamos hormigón?”, Blog UPV, 8 de noviembre 2014.

^[2] Ver nuestras publicaciones al respecto, en particular:  Alejandro Buzo y Miguel Rocha (2014) , “Extremadura”, en La restauración de la tapia en la península ibérica (Camila Mileto y Fernando Vegas, Ed. Argumentum)  (disponible a la venta aquí)

^[3] Ver el trabajo que realizamos a través de Dehesa Tierra Asociación

^[4] Michael Frerking, Cast Earth, a Revolutionary Building, Building Standards (2000).

^[5]  MOEVUS, Mariette, COUVREUR, Lucile, CLOQUET, Basile, FONTAINE, Laetitia, ANGER, Romain, DOAT, Patrice. Béton d’Argile Environnemental : résultats d’un programme de recherche tourné vers l’application. Villefontaine : CRAterre. 87 p. ISBN 978-2-906901-94-0. (2016) (disponible en libre acceso aquí)

^[6] Alban Pinel Towards poured earth construction mimicking cement solidification: demonstration of feasibility via a biosourced polymer, Materials and Structures (2017)

^[7] Gnanli Landrou, Coralie Brumaud, Frank Winnefeld, Robert J. Flatt  and Guillaume Habert , Lime as an Anti-Plasticizer for Self-Compacting Clay Concrete. (2016)

Recientemente nos han pedido información sobre algunas de las experiencias en el uso de la lana de oveja como aislante en la construcción en las que han participado miembros de nuestro equipo y de la ONG multihabitar, organización impulsora de la utilización de la lana de oveja como aislamiento en Extremadura, que a su vez ha colaborado con otras organizaciones para llevar estas técnicas de construcción a otros lugares del mundo donde la lana también sea un recurso local.  Esta información se integrará en un documento de buenas prácticas y usos novedosos de este material, que formará parte de un proyecto europeo cuyo objetivo es fomentar, investigar y replicar dichos usos aquí y en otros lugares. Nosotros consideramos que este esfuerzo es necesario y beneficioso. En este post nos centraremos en argumentar los beneficios de su uso en construcción así como de la pertinencia de investigar y producir con garantías este producto desde los lugares donde se encuentra la materia prima.

Lana de oveja merina negra producida por Merineando  y transformada por Laneras,
dos inicitaivas integradas en nuestra cooperativa ACTYVA S.Coop.

¿Lana en bruto o lana tratada?

La lana de oveja es un producto de origen animal que se obtiene cada año en la época de esquileo de los rebaños. Este material ha sido utilizado a lo largo de toda la historia de la humanidad no sólo para proteger el cuerpo de la temperatura ambiente sino también para otros usos como relleno de colchones o aislamiento de las construcciones. En el caso de su uso en construcción, originalmente se usaba en bruto, sin lavar, dando una salida como producto útil a aquella lana de fibra corta (puncha) que no es apta para la realización de tejidos. Este uso de la lana en bruto, daba buenos resultados en zonas de latitudes altas, pero en climas más templados y húmedos eran habituales los ataques de larvas de polillas. Otro problema era el apelmazamiento de la lana. En la actualidad existen tratamientos a través de baños en sales de bórax (sustancia natural) o piretroide de síntesis, cuya eficacia como insecticidas y retardante del fuego ha quedado comprobada^[1]. Para evitar el asentamiento de la lana en las cámaras se han desarrollado nuevos formatos y formas de aplicación. Estos formatos van desde la lana a granel para ser insuflada con máquinas como las de la celulosa, a mantas de fieltro o placas.

Respecto al lavado de lana, etapa imprescindible para quitar las impurezas acumuladas en las fibras (polvo, grasa, sangre, etc), el proceso es identico al que se realiza para la fabricación de los ovillos. Este proceso ha conocido una importante evolución desde la revolución industrial con la creciente mecanización del sector textil. Sin embargo, numerosos lavaderos en España y en Europa han tenido que cerrar en las últimas decadas debido a los elevados costes de tratamiento de sus aguas residuales.

A través de recientes proyectos de investigación como el Life WDS, se estan desarrollando nuevas técnicas de lavado que permiten reducir las cargas contaminantes de los efluentes del lavado de la lana, así como las cantidades de energia y de agua necesaria. Estas nuevas técnicas permiten además la valorización de los subproductos resultantes del lavado como la grasa (lanolina) que tiene múltiples aplicaciones (cosméticos, farmaceuticos, etc) y el polvo, con alto contenido en fibras vegetales, que tiene usos en agricultura.

¿Por qué elegimos la lana de oveja como aislamiento en construcción?

Propiedades de la lana de oveja en comparación con otro aislante convencional:

Propiedad	Lana de oveja a granel	Poliuretano
Densidad ρ (kg/m3)	15-30	20-50
Conductividad λ (W/m.K)	0,035-0,045	0,024 – 0,030
Calor específico c (J/kg.K)	1000-1800	1400-1500
Resistencia a la difusión de vapor de agua µ (sin unidad)	1-2	30-200
Reacción al fuego (Euroclase)	B-s3-d0 (*)	C-s3-d0
Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (CO2 eq)	0,04	4,04
Energía primaria no renovable[2] (kWh/kg)	4,08	28,33

Fuente de los datos: L’isolation Thermique Ecologiques (S.Courgey, JP Oliva, Ed. Terre Vivante, 2010) menos (*)RMT-NITA ficha técnica del aislante NITA-WOOL.

Aislamiento de una cubierta con lana de oveja en la Escuela Jarahieh (Líbano). Proyecto adaptado y construcción de la escuela: CatalyticAction. Consultoría para uso de lana de oveja: Multihabitar (María G. Javaloyes).

Características técnicas para la construcción:

• Buen aislamiento térmico no solo por su baja conductividad (λ) sino por su calor específico (c) relativamente alto que refleja su capacidad a oponerse a variaciones bruscas de temperaturas (inercia térmica).

• Transpirable e higroscópico (puede absorber humedad hasta el 33% de su peso sin perder sus propiedades aislantes). De esta manera ayuda a prevenir la condensación en cámaras de aislamiento y se obtienen ambientes más saludables. Es necesario que se encuentre entre materiales transpirables para evitar la humedad prolongada lo cual provocaría su pudrición.

• Características acústicas interesantes en tanto que resorte.

• Ligero, siendo este aislante muy apropiado en los casos de soportes de poca resistencia pues requiere una de las menores densidades entre los aislantes naturales.

• Resistencia al fuego: Sensible al fuego pero no propaga la llama. No presenta riesgo si se usa con las precauciones necesarias (distancia mínima de 20cm de cualquier elemento que emita calor (ej.: conducto de chimenea), etc.).

Impacto social y medioambiental:

• Materia prima con un ciclo de renovación de un año, de un sector ganadero al cual esta salida puede traer un complemento apreciable de ingresos.

• A pesar del aumento de la cadena de producción con las fases de lavado e inmersión en tratamientos insecticidas, su ciclo de vida emite 100 veces menos Gases de Efecto Invernadero que el poliuretano y requiere 7 veces menos energía primaria.

• Contaminación del agua: Los baños de tratamiento con piretroides de síntesis o borax, tóxicos para los animales acuáticos, deben ser neutralizados antes de liberarse al medioambiente. La grasa natural de la lana, la lanolina, debe ser también separada del agua antes de ser vertida a cauce público.

• Gestión del fin de vida: reutilización o reciclaje en aislamiento (reintegración en el circuito de producción)

El potencial del uso de la lana de oveja en construcción en Extremadura

En la actualidad en España existen muy pocos productores de lana certificada para su uso como aislamiento en construcción. La reconocida marca RMT-NITA, en Santa Eulalia (Barcelona) y la recién llegada WOOL4BUILD en Canals (Comunidad Valenciana).

Rebaño de ovejas merinas blancas y negras en la sierra de Cáceres (proyecto Merineando, ACTYVA S.Coop)

Cuando hace unos meses comparecimos  en el parlamento extremeño como consultores expertos para hacer propuestas sobre la ley por aquel entonces llamada “de mejora de la eficiencia energética y las condiciones térmicas y ambientales de los centros educativos extremeños mediante técnicas bioclimáticas y uso de energías renovables”, pusimos el foco en la importancia de emplear materiales no sólo de alta capacidad aislante si no también saludables y de baja huella ecológica. Remarcamos que el territorio extremeño es rico en la materia prima necesaria para un mercado de la construcción basado en dichos materiales, lo cual va en consonancia con otros programas regionales que ponen el centro del desarrollo sostenible en la economía circular. Lo que necesitamos por tanto son políticas que fomente su investigación, su industrialización y por supuesto su uso.

Retransmisión de nuestra comparecencia en el parlamento extremeño, el pasado 7 de noviembre 2018.

Entre los materiales que nombramos se encontraba la lana de oveja, un material de producción local pero que no cuenta en Extremadura con industria que la transforme en un producto final. En la actualidad es la empresa Comercial Ovinos la que comercializa prácticamente la totalidad de la producción de lana anual extremeña, parte de la andaluza y de la portuguesa. Se lamentan por limitarse a vender la materia prima en bruto, obedeciendo, dicen, a las leyes del mercado, aunque no descartan en un futuro desarrollar líneas de producción de productos finales.

Para que esto sea posible son necesarias políticas públicas que apoyen estas iniciativas con diversidad de estrategias que incluyan la transformación, la formación, la comunicación…en estas nuevas técnicas. Recientemente, La nueva Ley 11/2019, de 11 de abril, de promoción y acceso a la vivienda de Extremadura^[1] hace referencia al fomento del uso de materiales naturales:

«La Administración de la Comunidad Autónoma de Extremadura […] fomentará la utilización de aquellos materiales autóctonos y no contaminantes que, por su composición o estructura, se adecuen mejor a las condiciones climáticas y de construcción propias de la zona en que se realice la obra, con el objeto de racionalizar el mantenimiento y evitar impactos ambientales negativos» (artículo 87).

Esperamos con muchas expectativas cual será la aplicación concreta de esta medida legislativa.

^[1] Algunos autoconstructores siguen confiando en el uso de la lana en bruto o ligeramente lavada, aplicando algunos remedios insecticidas naturales como las hojas de lavanda o sistemas constructivos que permiten aplicar periódicamente insecticida en las cámaras. Pese a lo atractivo de la corta cadena de producción del material, la eficacia de estos remedios no ha sido suficientemente contrastada en el tiempo, y solo puede ser recomendada en contextos y circunstancias muy específicas.

^[2] Energía incorporada o energía gris.

^[3] Para ver el texto completo: https://www.boe.es/buscar/doc.php?id=DOE-e-2019-90456

De todos los materiales que empleamos en nuestros proyectos, la paja es con diferencia el que más se visibiliza cuando hacemos algún tipo de comunicación de nuestro trabajo. Esto tiene un efecto perverso, ya que puede llevar a asociar a un solo material, en este caso la paja, todas las virtudes que en última instancia hacen muy eficiente y confortable una casa bioclimática. Ya explicaremos en futuras entradas como esto no es así, y que lo que hace que un hogar sea confortable y eficiente térmicamente es, además de un buen diseño, la asociación de estrategias y materiales que en conjunto nos hagan conseguir el objetivo deseado.

Levantamiento de muros de Casa Bodonal

Dicho esto, es cierto que nos encontramos ante un material con propiedades muy interesantes que lo hacen muy pertinente para la gran mayoría de proyectos de construcción que podamos plantearnos. Con esta entrada queremos presentaros algunas de ellas:

Un material abundante

La paja de la mayoría de cereales cultivados como el trigo, la cebada o el centeno, es apta para construir. Tras la cosecha del grano la paja que queda en el campo es compactada en pacas de paja, sirviendo habitualmente como alimento o cama para el ganado.
Hoy día se cultiva tanto cereal, que se produce mucha más paja de la que se necesita en ganadería. Todo ese excedente puede reconvertirse en un material de construcción disponible en grandes cantidades, y mucho más económico que otros materiales.

y ecológico

Al tratarse de un material vegetal y además poco transformado, la paja tiene un impacto ambiental muy bajo. Mientras la fabricación de la mayoría de materiales de construcción emite importantes cantidades de CO2 , los cereales lo almacenan durante su crecimiento como cualquier otra planta. Usando pacas de paja producidas localmente, podremos construir con un impacto mucho menor en nuestro medio ambiente.

con capacidad aislante

La paja es un material fibroso y poroso, lo que le otorga propiedades aislantes. A igual espesor de material, la paja aisla menos que por ejemplo la lana de vidrio. Sin embargo, como en las construcciones de paja todo el ancho del muro está compuesto por este material, la capacidad aislante total del muro es bastante más alta que la de la mayoría de construcciones convencionales, permitiendo así un importante ahorro económico en calefacción.
Ademas de aislar térmicamente, la paja es un material relativamente denso que aisla del sonido por absorción. Combinada con revocos de tierra, los muros de paja proporcionan un buen acondicionamiento acústico de los espacios domésticos.

además de también portante

Aunque cueste creerlo, las pacas de paja tienen una alta resistencia mecánica, lo que permite construir muros de carga con ellas. Con un diseño adaptado y pacas de buena calidad y densidad (igual o mayor a 100kg/m3 ), los muros de paja tienen la capacidad portante necesaria para soportar el peso del techo y las diferentes plantas del edificio. Prueba de ello son los ensayos mecánicos realizados en varios laboratorios de investigación europeos, los cuales han permitido caracterizar con precisión el comportamiento de los muros de paja revocados y validar así su uso en construcción.

Imagen de Casa Bodonal previa a la realización de revocos

y con un mayor confort y salubridad

A diferencia de los aislantes convencionales, la paja no emite COV (Compuestos Orgánicos Volátiles) u otros componentes contaminantes del aire interior de las viviendas. Tampoco es perjudicial para los alérgicos al polen, ya que las pacas contienen únicamente los tallos de los cereales.
Además, la paja es un material permeable al vapor de agua que transpira, permitiendo evacuar la humedad interior excesiva (cocina, baño…), procurando un confort interior incomparable.

Por tanto, y sin olvidar lo que comentábamos al principio de esta entrada, la paja es una gran aliada para cambiar los modelos de construcción actuales, mejorando en gran medida sus prestaciones al tiempo que reduciendo enormemente su impacto en el medioambiente.