Los escarabajos inspiran nuevos materiales de construcción

El escarabajo longicornio que habita en zonas volcánicas del sudeste asiático ha inspirado un nuevo material de construcción capaz de refrigerar edificios y dispositivos. Pero ¿qué tiene de particular esta criatura?

Si sigues la actualidad informativa, estarás al corriente de las erupciones que se han registrado en Hawái, Islandia o las Islas Canarias en los últimos años. Lava que supera los mil grados centígrados, gases tóxicos, cenizas o rocas incandescentes constituyen un entorno verdaderamente hostil a la vida.

Sin embargo, tal como sucede con las bacterias que proliferan en las fumarolas submarinas, el escarabajo longicornio se las arregla para sobrevivir en las proximidades de los volcanes. Conocido como Neocerambyx Gigas, este insecto resiste temperaturas ambientales por encima de 40º C y suelos que alcanzan los 70º C. El secreto reside en su capacidad para disipar el calor.

Un material de construcción biomimético

Los investigadores de la Universidad de Texas han creado una película de refrigeración pasiva inspirada en las pelusas del escarabajo asiático que ha demostrado una eficacia inusitada. Para ello, siguiendo los principios de la biomimética, han replicado la forma triangular de sus estructuras, que disipan el calor.   

La película está fabricada con PDMS, un polímero flexible de uso muy extendido, y partículas cerámicas. Posteriormente, se ha llevado a cabo un proceso de microestampado. El resultado es un material de construcción que podría revestir edificios y reducir sus temperaturas sin necesidad de energía.

En los experimentos, el material radiante ha reducido la temperatura de los objetos hasta en 5,1º C. Este innovador material no solo es aplicable a la construcción, sino que también podría emplearse en dispositivos electrónicos o incluso prendas de vestir.  

Junto con el escarabajo longicornio, existe otra especie de coleóptero que también ha despertado el interés de los científicos. Se trata del escarabajo acorazado diabólico, que es capaz de resistir fuerzas de hasta 1500 kilogramos. Más o menos el atropello de un coche.

Esta resistencia proviene de la forma en que encajan sus élitros y distribuyen la presión, como si fueran las piezas de un rompecabezas. Tras este hallazgo, los investigadores de la Universidad de California diseñaron un composite de fibra de carbono de alta resistencia y flexibilidad que podría utilizarse en la aviación y otras industrias.    

Otros materiales de construcción innovadores

A lo largo de los últimos años hemos visto numerosos avances científicos que han alumbrado nuevos materiales de construcción. A continuación, tienes un compendio de los más innovadores.

• Conchas de mejillón como aislante
• Hormigón regenerativo
• Madera refrigerante
• Piñas para ventilar edificios
• Vidrio fotovoltaico
• Construcción con hongos

Conchas de mejillón como material aislante

El edificio se encuentra en la localidad gallega de Mariñeiros y podría ser la punta de lanza de una nueva arquitectura. Su forma de mejillón delata ya su filosofía constructiva: una vivienda con muros, suelo y cubierta construidos con conchas de mejillón. La iniciativa se ha bautizado como proyecto BioValvo.

El molusco se ha empleado para reducir el uso de arena de cantera hasta un 75 %, mientras que la arcilla y la cal reemplazan el cemento de la mezcla para reducir la huella de carbono. Ahora mismo las pruebas de los investigadores de la Universidad de La Coruña van encaminadas a determinar la resistencia y capacidad de aislamiento del material a largo plazo.

Hormigón regenerativo

El hormigón es uno de los materiales en los que se está investigando todo tipo de alternativas. Al ser un material de construcción con una elevada huella de carbono, se busca una mayor durabilidad y la aplicación de técnicas para secuestrar o reutilizar este gas de efecto invernadero. En el caso que nos ocupa, se trata de una mezcla de ambas.

Los investigadores del MIT están trabajando con un polímero sintético que integra cloroplastos, es decir el componente que ayuda a las plantas a llevar a cabo la fotosíntesis. El material “digiere” dióxido de carbono por medio de la luz solar, de tal forma que se endurece y crece como una planta. El siguiente paso es el desarrollo de cloroplastos sintéticos con una mayor durabilidad que puedan emplearse en edificios.

Madera refrigerante

El santo grial de la arquitectura son los edificios capaces de reducir su temperatura sin aportes energéticos artificiales. Es lo que se conoce como refrigeración pasiva. Además del uso de una nueva generación de pinturas reflectantes, un ejemplo de ello es el uso de un nuevo tipo de madera que recibe un tratamiento especial para enfriar las casas.

Este innovador material de construcción se obtiene al eliminar la lignina, un polímero natural presente en la madera. Tras la eliminación de la lignina, que es un emisor de radiación infrarroja, los desarrolladores compactaron el material.

El resultado es una madera casi blanca que refleja la mayor parte de la radiación solar. Por otro lado, su nueva composición le permite absorber el calor y emitirlo en forma de radiación infrarroja intermedia. Así, puede reducir la temperatura de su superficie hasta en 10º C. Y no solo eso: la madera resultante multiplica por ocho su resistencia original.

Piñas para ventilar edificios

Otra técnica de refrigeración pasiva que nos ha llamado la atención en los últimos tiempos recurre nuevamente a la biomimética. Hablamos de la réplica de las estructuras de las piñas de pino. Esta vez, no obstante, se aprovecha la lignina para lo contrario que en el caso anterior.

En la naturaleza, las piñas se abren y se cierran en presencia de humedad. Esto se debe a que sus fibras tienen una mayor concentración de lignina en un lado y de celulosa en el otro. Los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han replicado esta propiedad para crear materiales de construcción sensibles a la humedad ambiental.

Así, las plaquetas revestidas con la mezcla que han desarrollado se levantan cuando el aire está seco y bajan cuando hay una gran humedad. Las estructuras resultantes se mueven de forma autónoma e, instaladas en tejados, permiten controlar la ventilación de un edificio. Es lo que se conoce como arquitectura reactiva.

Vidrio fotovoltaico   

Si sigues nuestra página, sabrás que solemos hablar de energías renovables. Se trata de fuentes de energía que, además de limpias, son cada vez más competitivas. Y no solo en el caso de huertos solares o aerogeneradores en campo abierto, sino con instalaciones domésticas. Sin embargo, en el caso de la energía fotovoltaica, la integración de paneles en los edificios no siempre es sencilla, especialmente en el caso de los rascacielos. Pero el vidrio fotovoltaico podría cambiar eso.   

Se trata de una nueva generación de ventanas que, como su propio nombre indica, son capaces de generar electricidad por medio de la luz solar. Y a la vez manteniendo su transparencia. Hay varias técnicas para lograrlo, pero entre ellas destaca la aplicación de un líquido fotovoltaico prácticamente invisible, conocido como concentrador solar transparente luminiscente (TLSC), desarrollado por Solar Window.

Construcción con hongos

Otro material de construcción del que hemos hablado en numerosas ocasiones son los hongos. Bautizada como “micotectura”, esta nueva disciplina arquitectónica apuesta por utilizar micelio de hongos como material sostenible y de elevadas capacidades aislantes.

 

 

En lugar de trabajar con hormigón o acero, la micotectura “cultiva” los ladrillos empleados inyectando esporas de hongos en un sustrato. Posteriormente, tras una fase de crecimiento en la que el material gana resistencia y dureza, se aplica un tratamiento térmico.

Esta técnica, además, podría tener aplicaciones en la colonización de otros planetas. La idea sería recurrir a algas cultivadas con agua del subsuelo que ejercerían de sustrato para el crecimiento de los hongos.   

Pero no todo es cuestión de materiales de construcción innovadores. También existe la posibilidad de optar por nuevos enfoques constructivos como el de la casa girasol de la que hablamos recientemente. Un edificio capaz de optimizar la captación de radiación solar y a la vez potenciar la ventilación, manteniendo temperaturas constantes.

Fuentes:  SciTechDaily, https://scitechdaily.com/diabolical-ironclad-beetle-design-secrets-of-insect-that-can-survive-getting-run-over-by-a-car/