Los plásticos de un solo uso son una fuente persistente de contaminación ambiental, y la necesidad de albergar a una población mundial creciente ejerce una presión cada vez mayor sobre recursos como la madera. Ingenieros del MIT tienen una idea que podría mitigar ambos problemas a la vez.
En un estudio reciente, un equipo liderado por el profesor de ingeniería mecánica David Hardt, SM ’74, PhD ’79, y el profesor y científico investigador AJ Perez ’13, MEng ’14, PhD ’23, expuso un plan para utilizar plástico reciclado en la impresión 3D de vigas, celosías y otras estructuras de grado constructivo que algún día podrían ofrecer alte ativas más ligeras y sostenibles a la estructura tradicional de madera. Aunque algunas empresas están trabajando en el uso de la fabricación aditiva a gran escala para crear muros, están utilizando principalmente hormigón o arcilla, cuya producción suele tener un gran impacto ambiental negativo. Estos ingenieros se encuentran entre los primeros en explorar la impresión de elementos estructurales para armazones —y en hacerlo utilizando plástico reciclado.
El diseño que idearon tiene una forma similar a las cerchas de madera tradicionales que sustentan el forjado, con vigas que se conectan en un patrón que recuerda a una escalera con barras diagonales. Para probarlo, obtuvieron gránulos hechos de polímeros PET reciclados y fibras de vidrio de una empresa de materiales aeroespaciales y los introdujeron en una impresora 3D del tamaño de una habitación como "tinta". Cuando imprimieron cuatro cerchas largas con este material y las ensamblaron en una estructura de forjado convencional rematada con tablero contrachapado, el resultado tuvo una capacidad de carga de más de 4.000 libras, superando con creces los estándares de construcción clave establecidos por el Departamento de Vivienda y Desarrollo Urbano de EE. UU.
Las cerchas impresas en plástico pesan alrededor de 13 libras cada una, lo suficientemente ligeras como para transportarlas sin necesidad de un camión de plataforma. Una impresora industrial puede producir una en menos de 13 minutos. De manera crucial, los investigadores están desarrollando el proceso para trabajar con plástico «sucio» que no ha sido limpiado ni preprocesado. Además de las cerchas para suelos, están trabajando en la impresión de otros elementos y combinándolos para formar una estructura completa para una casa de tamaño modesto.
«Hemos estimado que el mundo necesita unos 1.000 millones de viviendas nuevas para 2050. Si intentamos construir tantas viviendas utilizando madera, tendríamos que talar masivamente el equivalente a la selva amazónica tres veces», afirma Pérez. «La clave aquí es la siguiente: reciclamos plástico sucio para crear productos de construcción para viviendas que son más ligeras, más duraderas y sostenibles».
Los investigadores prevén que, un día, residuos como botellas usadas y envases de alimentos podrían ser enviados directamente a una trituradora, convertidos en pélets e introducidos en una máquina de fabricación aditiva a gran escala para convertirse en componentes compuestos estructurales para la construcción. En la obra, los elementos podrían encajarse rápidamente en una estructura de vivienda ligera pero robusta.
“La idea es acercar contenedores marítimos a los puntos donde se genere gran cantidad de plástico, como al lado de un estadio de fútbol”, afirma Pérez. “Entonces se podría emplear tecnología de trituración estándar e introducir ese plástico triturado sucio en un sistema de fabricación aditiva a gran escala, que podría existir en microfábricas, al igual que los centros de embotellado, en todo el mundo. Se podrían imprimir los componentes para edificios completos que serían lo suficientemente ligeros como para transportarlos en ciclomotor o furgoneta pick-up a los lugares donde más se necesiten viviendas.”