Biomaterials en arquitectura

El sector de la construcció representa al voltant del 40% de les emissions de gasos d’efecte hivernacle a escala mundial; aproximadament el 30% correspon a l’ús d’energia dels edificis i el 10% restant s’atribueix a l’anomenat carboni incorporat, que fa referència a les emissions derivades del procés d’extracció i producció de materials, així com de la seva posada en obra.

Tot i que l’eficiència energètica dels edificis està regulada des de fa anys i és objecte de polítiques constants d’inversió en rehabilitació i conscienciació ciutadana, no passa el mateix amb les emissions dels materials, que fins ara han estat les grans oblidades.

L’última revisió de l’EPBD, la directiva d’Eficiència Energètica dels Edificis a la Unió Europea, aprovada el passat mes de març de 2023, contempla per primera vegada l’obligatorietat de computar les emissions en la construcció de nous edificis, un primer pas cap a la regulació i limitació d’aquestes, vigent en diversos països de la Unió. [1]

Aquesta nova regulació suposa un canvi de paradigma: materials d’alt impacte i elevada petjada ecològica, que generen altes emissions de CO₂ i que consumeixen grans quantitats de combustibles fòssils durant el seu procés de producció, com el formigó, l’acer o els plàstics, es veuen obligats a presentar plans de descarbonització que, a la pràctica, són poc realistes o confien en tecnologies encara per desenvolupar, com el segrest de carboni. [2]

D’altra banda, materials de petjada ecològica reduïda, que fa milers d’anys que s’utilitzen en el sector de la construcció i que havien quedat en un segon pla a causa de l’auge dels materials industrialitzats, com la fusta, els blocs de terra, els aïllaments a base de fibres o els productes derivats de la calç, entre d’altres, tornen a posicionar-se al mercat acompanyats d’inversió en innovació, empreses emergents i tecnologies que en faciliten l’ús a gran escala.

Aquests materials, de petjada de carboni reduïda o nul·la, solen ser naturals, de procedència local, sostenibles, en molts casos renovables, i garanteixen un impacte mínim sobre la salut de les persones i del medi ambient.

Sens dubte, la transició cap a un sector descarbonitzat passa per posar en valor, recuperar i desenvolupar aquests materials, que han d’esdevenir la nova construcció convencional per assegurar un futur sostenible.

1. FUSTA

La fusta s’ha convertit en el biomaterial constructiu per excel·lència dels darrers temps. Si l’acer és el material del segle XIX i el formigó el del segle XX, s’estima que la fusta pugui arribar a considerar-se el material del segle XXI.

Segons la Nova Estratègia de la UE en favor dels Boscos per a 2030 duta a terme per la UNECE (Comissió Econòmica per a Europa de les Nacions Unides), els boscos absorbirien al voltant del 10% de les emissions de CO₂ de la Unió Europea. [3]

Els arbres actuen, per tant, com a embornals naturals de diòxid de carboni. En funció de l’espècie, la fusta emmagatzema al voltant d’1,6 tones de diòxid de carboni per m³, segons un estudi realitzat per FP Innovations del Canadà. [4]

La UNECE destaca que l’ús de la fusta en el sector de la construcció redueix les emissions de CO₂ en un 40% si s’empra com a alternativa al formigó, i en un 30% respecte de l’acer. [5]

FUSTA ESTRUCTURAL

A causa dels seus nombrosos beneficis, l’ús de la fusta en construcció s’ha popularitzat en els darrers anys. Es tracta del biomaterial de referència, absolutament versàtil, que es pot utilitzar com a element estructural capaç de suportar càrregues importants i salvar grans llums, o com a element de revestiment, tancament, pavimentació o mobiliari. [6]

CLT

L’auge de la prefabricació en arquitectura ha posicionat el contralaminat de fusta CLT – Cross Laminated Timber – com una de les principals opcions a l’hora de projectar edificis amb criteris de sostenibilitat.

El contralaminat de fusta CLT és un sistema constructiu obtingut mitjançant la superposició de 3, 5 o 7 capes formades per taulons de fusta serrada i encolada, disposats perpendicularment els uns respecte dels altres.

La superposició a 90 graus dels taulons de fusta atorga al conjunt un comportament estructural bidireccional, capaç d’adaptar-se a una àmplia varietat de necessitats constructives.

El sistema constructiu de contralaminat de fusta CLT s’aplica tant en elements verticals com horitzontals, des de murs de càrrega de fins a 14 metres continus, particions interiors o forjats continus entreplantes i cobertes.

L’ús del CLT com a biomaterial constructiu es considera una de les alternatives constructives més populars i sostenibles del mercat actual. En tractar-se d’un sistema prefabricat i industrialitzat, el CLT afavoreix la simplificació dels processos d’obra, reduint-ne la durada i el cost, i esdevé una opció altament competitiva davant sistemes industrialitzats d’alt impacte com el formigó o l’acer.

CLT MIX

El contralaminat de fusta CLT es presenta en diferents versions – una d’elles és en forma de panells, també prefabricats, que asseguren un millor comportament termoacústic.

Els panells contralaminats de fusta CLT amb aïllament termoacústic suposen una variació recent del sistema constructiu original, basada en l’eliminació de les capes centrals de fusta serrada i encolada, generant en el seu lloc un buit, a manera de caixa interior, en el qual integrar un farciment termoacústic.

Aquesta evolució suposa una millora de les prestacions mecàniques –per l’alleugeriment estructural– alhora que de les tèrmiques i acústiques –amb la integració d’aïllament al seu interior–, contribuint a dissenyar d’acord amb els principis d’eficiència energètica i sostenibilitat: menys matèria primera per a millors prestacions.

A Espanya disposem d’una empresa de producció de CLT Mix que utilitza fusta procedent de la gestió sostenible de boscos pirinencs. Egoin és una empresa fundada al País Basc, amb seu a Biscaia i activitat a tot el territori espanyol. [7]

ENTRAMAT LLEUGER DE FUSTA

El sistema d’entramat lleuger de fusta consisteix en la col·locació de muntants de fusta, separats entre si 40-60 cm, fixats entre si mitjançant travessers —peces de fusta horitzontals que actuen com a elements d’unió—, formant gelosies estructurals.

Es tracta d’un sistema prefabricat, comunament estès a Nord-amèrica des del segle XIX, conegut també amb la denominació anglesa Balloon Frame, que empra la fusta com a biomaterial constructiu.

Els buits que es generen entre muntants es tanquen mitjançant la integració de materials aïllants, que posteriorment es recobreixen amb panells de fusta prefabricats. El resultat és una superfície compacta autoportant, capaç de resoldre murs, forjats i cobertes d’un habitatge.

Un dels principals avantatges de l’entramat lleuger de fusta, més enllà de la reducció del temps d’obra, és la seva eficiència energètica: es tracta d’un sistema constructiu que actua com a aïllament tèrmic per si sol. No només s’alleugereix el pes del conjunt, sinó que també contribueix a prescindir de capes afegides al tancament del projecte. Aquest estalvi de materials suposa un impacte mediambiental positiu, generant una petjada ecològica mínima. [9]

PAVIMENTS DE FUSTA

Hi ha diferents tipus de terres de fusta, entre els quals destaquen els paviments de tarima flotant, els parquets sintètics o el parquet mixt, híbrid dels dos anteriors. L’elecció de l’última capa que recobreix el terra del nostre habitatge marca, un cop més, la dicotomia existent entre allò natural i allò sintètic.

PAVIMENT DE LLISTONS DE FUSTA MASSISSA

Els paviments de llistons de fusta massissa inclouen tant els paviments de tarima de fusta flotant com els parquets encolats. Els llistons de fusta emprats en aquests sistemes de recobriment de superfícies són variables i s’adapten a la necessitat de cada superfície a recobrir.

Els parquets de fusta natural asseguren una durabilitat més gran que els sintètics, atès que els danys que pateixi la fusta al llarg de la seva vida útil es poden restaurar mitjançant tècniques de manteniment com l’acuchillat, allargant així la vida útil del biomaterial.

Pel seu gruix i composició, l’acabat de fusta natural presenta un millor comportament aïllant, a més d’una inèrcia tèrmica més gran que aporta calidesa a l’interior de l’habitatge. Això redueix la necessitat d’escalfar l’estança amb aparells mecànics, contribuint a l’eficiència energètica.

PARQUET MIXT

El parquet mixt és un paviment natural-sintètic; es compon d’una capa inferior d’aglomerat de fusta i d’una capa superior, considerablement més fina que l’anterior, de fusta natural.

Des d’un punt de vista estètic, el parquet mixt ofereix unes característiques similars als paviments de fusta massissa, atorgant a l’espai una sensació de calidesa més gran que si es tractés d’un acabat sintètic.

La capa inferior d’aglomerat de fusta aporta resistència i durabilitat al conjunt. Tanmateix, en no tractar-se d’un element natural massís, el parquet mixt no permet aplicar tècniques de manteniment que n’allarguin el cicle de vida: no es pot polir ni acuchillar perquè la capa superior és massa fina.

FUSTERIA DE FUSTA

Les fusteries de fusta són una alternativa a les fusteries més habituals de PVC o alumini: la fusta és un material natural i renovable, mentre que el PVC és un material plàstic provinent del petroli i l’alumini és un material que, malgrat el seu potencial de reciclatge amb taxes que s’acosten al 100%, presenta una petjada ecològica elevada. [11]

Les propietats aïllants de la fusta, tant tèrmiques com acústiques, afavoreixen l’estanqueïtat de l’habitatge i aporten calidesa a l’ambient.

La transmitància tèrmica dels marcs de fusta té un millor comportament davant les pèrdues d’energia que el PVC o l’alumini, de manera que afavoreixen l’eficiència energètica de l’habitatge. Com que no cal fer una ruptura de ponts tèrmics, com passa amb les fusteries d’alumini, la fabricació d’aquestes es simplifica.

L’exposició de les fusteries a l’exterior requereix un tractament i un manteniment específics en una de les seves cares. Cal nodrir anualment les superfícies amb productes protectors de la radiació directa del sol i de la brutícia exterior, com ara lasurs o esmalts, assegurant que siguin higroscòpics i lliures de COV en la seva composició.

Per la seva aparença i acabat, duresa i resistència al llarg de la seva vida útil, els tipus de fusta més emprats en fusteries, tant exteriors com interiors, són el pi, el roure, el làrix, el castanyer i l’iroko. Tanmateix, cal tenir en compte que no totes aquestes fustes poden ser subministrades per serradores locals, així que és important comprovar la procedència de la fusta. [12]

2. DERIVATS DE LA FUSTA

La fusta és un biomaterial molt versàtil que s’ha utilitzat en arquitectura des de fa segles. Tot i que el seu ús més comú sigui estructural o en acabats de revestiments, mobiliari o fusteries, encara té aplicacions addicionals en el sector de la construcció.

FIBRA DE FUSTA

La fibra de fusta com a biomaterial aïllant es compon, com indica el seu nom, de petites fibres de fusta obtingudes a partir de residus de fusta, tant d’origen natural —amb la recuperació de branques, fulles, escorces o serradures— com de fusta reciclada de baix valor comercial.

El procés de producció de la fibra de fusta, igual que passa amb els taulers aglomerats, comença amb la trituració de la fusta en petites partícules, que posteriorment reben un tractament termomecànic que en permet la separació en fibres individuals. A aquestes fibres s’hi afegeixen additius que en milloren les propietats de resistència al foc i de protecció contra insectes i fongs, com ara les sals de bor.

La fibra de fusta es pot subministrar a granel, en grans quantitats soltes sense un format específic —comunament utilitzat per a l’aplicació d’aïllament insuflat—, però també en panells, plaques rígides amb mides més estandarditzades que en faciliten l’aplicació, o en rotlles per a espais més reduïts o de formes menys convencionals.

A diferència d’altres materials aïllants amb una petjada ecològica més gran i més estesos en la construcció d’edificis, com l’escuma de polietilè o el poliestirè expandit, la fibra de fusta s’ha posicionat com un dels biomaterials derivats de la fusta més competitius del mercat.

En termes de sostenibilitat, es tracta d’un biomaterial renovable i biodegradable, de baix impacte mediambiental. Destaca per la seva capacitat d’aïllament tèrmic i acústic, reduint la transferència de calor i de soroll, i ofereix, a més, propietats ignífugues —de resistència al foc— i higroscòpiques —capacitat natural reguladora de la humitat interior de l’habitatge. [14]

CEL·LULOSA

La cel·lulosa és una opció d’ús poc freqüent, però altament eficaç com a biomaterial aïllant. És una alternativa a l’aïllament de fibres de fusta, i tots dos materials presenten nombroses similituds.

La cel·lulosa és un material vegetal: les plantes es componen principalment de cel·lulosa. És la principal molècula present a les parets cel·lulars de les plantes, per la qual cosa es troba en gran quantitat en biomaterials derivats de la fusta, com el paper i el cartró.

El procés de fabricació de la cel·lulosa es basa en la reutilització de paper reciclat, concretament de paper de diari. El material es tritura i es barreja amb aigua, formant-se una massa de tires de paper de la qual s’extreu la tinta, considerada una impuresa, i a la qual s’afegeixen additius que en milloren les propietats ignífugues, insecticides i fungicides, com ara les sals de bor.

Aquesta barreja se sotmet a un procés d’assecat i premsat que finalment es talla en petites fibres, obtenint com a resultat el biomaterial aïllant a base de cel·lulosa. Igual que amb les fibres de fusta, es tracta d’un procés ecològic de baix impacte, que afavoreix un consum nul d’energia.

L’aïllament de cel·lulosa és un sistema econòmic i d’aplicació ràpida, i entre les seves aplicacions hi ha el sistema d’aïllament insuflat o bufat, igual que passa amb la fibra de fusta.

La seva composició transpirable i higroscòpica, a més de regular la humitat relativa i impedir la propagació de fongs, permet aïllar els edificis dels canvis bruscos de temperatura, afavorint la sensació de confort tèrmic a l’interior de l’habitatge. [15]

SURO

Espanya ocupa el segon lloc mundial en la producció de suro, després de Portugal, especialment a les regions d’Andalusia, Extremadura i Catalunya.

El suro com a biomaterial constructiu s’obté de l’escorça de l’alzina surera, arbre principalment localitzat al Mediterrani. L’extracció del suro és un procés artesanal que es realitza periòdicament cada 10 anys aproximadament, temps de regeneració de l’escorça de l’alzina surera, fins a assolir el gruix mínim requerit per a la producció de suro.

Es fa una incisió circular a l’escorça de l’arbre mitjançant l’ús d’una eina especialitzada, fins que la capa exterior es pugui retirar. Aquesta primera capa es coneix com a suro comú: és la capa més externa que es regenera amb més freqüència, és a dir, la matèria primera més abundant i la més emprada.

De les capes més profundes i més properes al tronc de l’alzina surera s’extreu el suro bornís, un tipus de suro negre de més qualitat que el comú, emprat en casos que requereixin més resistència i durabilitat. En trobar-se més a prop del tronc de l’arbre, el suro conté menys aire i més resina, cosa que aporta compacitat al material.

Ambdós biomaterials, tant el suro comú com el suro bornís, després de l’extracció es procedeix a assecar-los. Per eliminar la humitat, el suro es deixa assecar a l’aire durant uns mesos, per finalment passar per un procés de cocció que elimini impureses.

El suro com a biomaterial té diferents formes de posada en obra: des del suro projectat —que s’aplica in situ amb pistola sobre les superfícies—, fins al suro expandit en panells aïllants prefabricats; passant pel suro laminat en rotlles de poc gruix de suro aglomerat aïllant; així com el suro a granel, que permet omplir cambres d’aire amb aïllament insuflat o abocat directament in situ. [16]

3. PEDRA

La pedra és un dels biomaterials per excel·lència en la història de la construcció. En ser un biomaterial procedent de la terra, extret directament de les pedreres, la pedra no requereix necessàriament un procés de transformació massiu, sinó que les seves pròpies propietats la converteixen en una opció autònoma per si sola, capaç de resoldre nombroses necessitats.

Tot i no ser un material renovable, la pedra té una durabilitat elevada i, per tant, una reposició mínima i una llarga vida útil. A més, és un material que permet recuperar peces per a nous usos, seguint principis d’economia circular. Els residus generats per l’extracció i/o el processament de la pedra no presenten substàncies tòxiques, cosa que permet reutilitzar-los per fabricar pedra conformada (com poden ser els terres porcellànics) o bé reciclar-los, evitant tancar el seu cicle de vida útil.

PEDRA CONFORMADA

La pedra natural, tot i comptar amb propietats respectuoses amb el medi ambient i la salut de les persones, es caracteritza per ser un biomaterial no renovable. Això ha generat la necessitat de trobar solucions constructives alternatives, integrant processos antròpics més sintetitzats, però mantenint la pedra com a matèria primera.

PEDRA PORCELLÀNICA

La pedra porcellànica o gres porcellànic és un tipus de pedra conformada que es caracteritza per tenir un aspecte que intenta imitar la pedra natural. Es tracta d’un material compost per una part de matèria primera natural, barrejada amb additius sintètics.

La producció de gres porcellànic suposa un cert impacte mediambiental. Per a la seva fabricació s’empra pols de pedra aglomerada normalment amb ciment que, després de passar per un procés de cocció a altes temperatures, adquireix propietats de resistència i duresa, alhora que porositat.

La pols de pedra emprada en la seva producció és fruit de la recuperació de residus petris, tant d’excedents de pedra natural de les mateixes pedreres com de la reutilització de pedra natural amb un ús anterior. Per tant, el gres porcellànic evita l’extracció directa de pedra natural de les pedreres, cosa que suposa un impacte positiu en tractar-se d’una matèria primera no renovable.

L’aspecte final del gres porcellànic s’assembla al de la pedra natural, amb una aparença irregular i artesanal característica dels acabats petris. Es pot fabricar en aplacats de gran format per a revestiments complets de façanes o terres, tant interiors com exteriors, o en formats més petits per a enrajolats i taulells.

TERRATZO

El terratzo és un material constructiu que prové dels residus de les pedreres, reaprofita fragments de pedra natural inutilitzables però que conserven les seves propietats físiques.

El seu procés de fabricació parteix de la trituració de còdols de pedra en petites peces, anomenades àrids, generalment compostos per encenalls de marbre, vidre, granit, quars, etc. Aquests minerals es barregen amb un conglomerant, habitualment morter de ciment, que, un cop fraguat, conforma les peces de terratzo dotant-les d’una alta duresa i resistència.

L’aplicació principal del terratzo és en forma de rajola per a paviments o en taulells. La fabricació d’aquestes peces es fa per abocament de la barreja en motlles que, posteriorment, passen per un procés de premsat, assecat i fraguat.

El seu aspecte final dependrà del gra i el gruix de l’àrid, a més de la seva composició, que en alguns casos pot integrar peces de vidre, materials ceràmics o altres materials reciclats que li aportin una aparença més decorativa.

Igual que el gres porcellànic, el terratzo s’aglomera amb ciment, cosa que suposa un impacte ambiental a tenir en compte, ja que el ciment és un dels materials de més impacte en el sector de la construcció.

PEDRA NATURAL

La pedra natural massissa és un dels biomaterials per excel·lència, utilitzat en construcció des de fa segles. Es tracta d’un material amb baixa petjada de carboni i sense emissió de gasos tòxics durant el seu procés de producció.

Per la seva durabilitat —llarga vida útil amb un manteniment mínim requerit— i la seva resistència —a la intempèrie, als canvis de temperatura, a la humitat, etc.—, la pedra natural ha passat a convertir-se en un biomaterial bàsic emprat en infinitat d’obres al llarg de la història.

Tanmateix, hi ha dues consideracions importants a tenir en compte en relació amb l’impacte sobre el medi ambient i la salut de les persones de l’ús de la pedra natural.

La primera és l’impacte ecològic en l’entorn: cal tenir en compte l’impacte paisatgístic i sobre els ecosistemes de l’extracció de pedra de pedreres, així com l’ús d’aigua en els processos d’extracció i tall.

D’altra banda, cal tenir en compte que la pedra és un material porós, de manera que, en utilitzar-la en paviments, cal incorporar una capa de protecció que pot incloure tòxics volàtils —COV’s— que s’emeten a l’ambient i acaben sent absorbits pel nostre organisme. [18]

MARBRE

El marbre és una roca metamòrfica formada a partir de roques calcàries sotmeses a altes temperatures i pressions, assolint alts graus de cristal·lització. La seva composició té un 90% de carbonat càlcic.

És una de les pedres naturals massisses més valorades del mercat, pel seu valor estètic, d’acabat cristal·lí, vetat, brillant i llis.

Es tracta d’un biomaterial resistent a altes temperatures, afavorint el confort tèrmic i l’estalvi energètic de la llar. El marbre destaca per la seva durabilitat: té una llarga vida útil que requereix poc manteniment, a més de ser un material reutilitzable i reciclable. Per això, els seus usos més comuns són en taulells o revestiments de parets, majoritàriament interiors.

GRANIT

El granit és una roca ígnia composta per quars i feldspat, formada pel refredament lent del magma produït en fondre’s capes de l’escorça terrestre, cosa que li confereix un aspecte granular i texturitzat.

El seu procés d’extracció i les seves propietats són semblants als del marbre, amb acabats habituals polits i brillants. Tanmateix, sovint s’hi aplica un tractament de segellat de superfícies que eviti l’emissió de possibles gasos radioactius, característics de la descomposició d’aquest tipus de pedra natural. Tot i que els estudis han determinat que les emissions radioactives d’un paviment o taulell de marbre no són perilloses, sí que cal tenir en compte que el producte de segellat utilitzat pot emetre petites quantitats de tòxics nocius a l’aire. [19]

Tot i així, el granit es posiciona com el biomaterial més emprat en taulells, però, per la seva alta duresa, durabilitat i inèrcia tèrmica, també es troba en paviments interiors i exteriors.

PISSARRA

La pissarra, igual que el marbre, és una roca metamòrfica composta principalment per quars i minerals del grup de la clorita. El seu aspecte es caracteritza per presentar tonalitats fosques grisoses, amb textura rugosa i peces d’acabat irregular.

S’estima que el 90% de la pissarra natural que s’empra en construcció s’obté a Espanya, procedent principalment de jaciments gallecs. [20]

La pissarra com a biomaterial constructiu destaca pel seu cicle de vida durador, així com per les seves propietats tèrmiques i de resistència a la intempèrie i als canvis bruscos de temperatura, cosa que la converteix en una opció adequada per a cobertes i revestiments de façanes exteriors.

CALCÀRIA

La calcària és una roca sedimentària formada principalment per carbonat càlcic, que també pot contenir traces de minerals com argila, quars, etc.

A diferència del marbre, sol presentar textures més homogènies. Es tracta d’un biomaterial que es troba generalment en tons clars, amb acabat porós i mat, amb diferents textures tant llises com rugoses.

Per la seva versatilitat de propietats i acabats, s’empra tant en revestiments de parets o paviments interiors, generalment d’aspecte llis, com en exteriors, en la seva forma més texturitzada. En tractar-se d’un biomaterial porós —pel seu caràcter higroscòpic—, el seu ús en paraments sense protecció hidrofuga contribueix a regular la humitat de l’ambient.

ARENISCA

L’arenisca representa una de les pedres naturals més abundants de l’escorça terrestre, cosa que la converteix en una de les opcions més sostenibles pel que fa a l’esgotament dels recursos no renovables. És una roca sedimentària composta per fragments de quars, mica i feldspats, minerals de la mida de la sorra.

Es tracta d’un biomaterial que té una duresa, durabilitat i porositat idònies per resoldre paraments higroscòpics. La seva resistència al foc en permet l’ús en xemeneies.

Per la seva dificultat per ser polida, la pedra arenisca presenta una textura granulada i irregular, a causa de la seva composició rica en partícules de sorra. Per això, presenta una gamma cromàtica de tons propers al beix.

GRAVA RCD