En la actualidad la ciencia es capaz de entregar a la actividad de la construcción nuevos materiales a través de sus ramas como la nanotecnología. Esta nueva ciencia promete no solamente nuevos acabados, sino una nueva forma de construir, diseñar, reparar y desarrollar ciudades a partir de la manipulación de los átomos y moléculas programadas para tareas específicas. No será raro en el futuro que los edificios y autopistas se autoreparen o se limpien por sí solas. Tampoco que sean más resistentes que las estructuras actuales o puedan generar energía en toda su superficie aprovechando la luz del sol. La nanotecnología nos promete todo un universo nuevo de materiales, técnicas, posibilidades arquitectónicas y beneficios en la construcción, pero algunos científicos creen que también pueden ser una amenaza de proporciones globales y apocalípticas.
De acuerdo al Centro para la Nanotecnología Responsable de Estados Unidos (ente que supervisa los desarrollos en esta materia) “la nanotecnología es la ingeniería de sistemas funcionales a escala molecular”. Esto incluye el trabajo y los conceptos actuales que están más avanzados. Pero en su sentido original, la nanotecnología se refiere a la capacidad proyectada para la construcción de los elementos de abajo hacia arriba, utilizando técnicas y herramientas que se están desarrollando hoy en día para la fabricación de productos completos.
Para el físico estadounidense Richard Feynman, destacado nobel de Física que participó en el proyecto Manhattan y quien dio los primeros pasos en la nanotecnología, se trata de fábricas en miniatura, líneas de producción utilizando nanomáquinas para construir productos complejos. La nanotecnología avanzada como sistema de construcción molecular hará uso controlado de la mecanoquímica guiado por sistemas de máquinas moleculares.
La nanotecnología permite crear materiales o máquinas a escala nanométrica. Tendrá un impacto en todas las industrias incluyendo las comunicaciones, la medicina y la construcción.
Para el ingeniero Eric Drexler, quien popularizó el término nanotecnología, es la construcción de máquinas en la escala de las moléculas, de unos pocos nanómetros de ancho como motores, brazos robotizados e incluso computadoras, todo mucho más pequeño que una célula.
Más ampliamente, la nanotecnología es como tal una tecnología de propósito general que manipula elementos de escala nanométrica para crear materiales o nanomáquinas. Se prevé que en su forma madura tendrá un impacto significativo en casi todas las industrias y todos los ámbitos de la sociedad. Ofrece mejores materiales, más duraderos, limpios, seguros, más inteligentes. Abarcan desde productos para el hogar, las comunicaciones, la medicina, el transporte, la agricultura y la industria en general.
NANOTECNOLOGÍA EN LA CONSTRUCCIÓN
Algunos científicos creen que la nanotecnología dará paso a la cuarta revolución industrial, pero actualmente ya está ofreciendo innovaciones aplicables al campo de la construcción. Los materiales a escala nanométrica ya no se rigen por la física mecánica, sino por la física cuántica. Los cambios de propiedades permiten manipular los materiales. Por ejemplo, se está desarrollando pintura con propiedades de autolimpieza y protección antigrafitti. También existen ya recubrimientos de grosor nanométrico que protegen el acero de la corrosión, o material cerámico para tazas de W.C. para lograr una superficie completamente lisa a escala nanométrica, lo que implica que se mantenga limpio.
La pequeña empresa norteamericana Ecology Coatings ha desarrollado más de doscientas patentes de todo tipo de pinturas y barnices ecológicos basadas en un sólido viscoso sin disolventes que es lo suficientemente fluido como para extenderlo por las superficies y que se seca en tres segundos. Y además, son más baratas que las pinturas tradicionales. Además, patentó una pintura plastificante para papeles, que ofrece un nanorevestimiento impermeable frente a los líquidos, pero que permite imprimir perfectamente.
La tecnología permitirá la fabricación de productos y materiales con diversas aplicaciones como superplastificantes de concreto con nanosílice, o aquellos que se usan en las pistas para eliminar el dióxido de carbono.
Algunos productos que prometen grandes ventajas y que están ingresando al mercado son los nanoaditivos para el concreto. La empresa Cognoscible Technologies ha introducido en el mercado español un nuevo aditivo denominado Gaia, que sustituye al tradicional microsílice y que ofrece al mismo precio múltiples ventajas. En palabras del director y fundador de la empresa, Miguel Ferrada, permite un ahorro de hasta un 40% de cemento. «Una botella de un litro de Gaia iguala a un barril entero de microsílice, cemento extra y superplastificantes. Lo que antes requería una viga de 2 m de grosor para aguantar correctamente los puentes, ahora solo requiere 75 cm. Si antes había que esperar 28 días para alcanzar altas resistencias de 80 MPa, ahora solo hay que esperar 1 día. Las vigas pretensadas que antes requerían 3 días y ser curadas con vapor para estar listas, ahora solo requieren 1 día y no necesitan agua».
La empresa desarrolló este producto trabajando las nanopartículas de sílice, con el objetivo de aprovechar las propiedades que ese material ofrece a nanoescala. Gaia es el primer aditivo sustituto del microsílice que se vende en estado líquido, con lo cual desaparece la generación del polvo de sílice.
El consumo en el mercado de los nanomateriales se está acelerando. De acuerdo con el Grupo Freedonia, empresa dedicada a la investigación del mercado, la demanda de nanomateriales en el 2006 alcanzó los US$ 1,000 millones, de los cuales un 3% provienen de la construcción. Freedonia prevé que la demanda crecerá hasta los US$ 4,200 millones en este año y los US$ 100,000 millones para el 2025, de los cuales un 7% provendrá de la construcción.
A pesar de su desarrollo exponencial, los nanomateriales continúan siendo costosos en relación con los materiales convencionales. Sin embargo están ganando espacio entre los materiales de construcción. Algunos de los que ya se aplican son el dióxido de titanio (TiO2) y los nanotubos de carbono. El primero tiene la capacidad de eliminar la suciedad o la contaminación y permitir que sea lavado por el agua de lluvia. Está siendo aplicado en cemento, vidrio, asfalto y otras superficies expuestas al medio ambiente. El segundo se utiliza para fortalecer el concreto.
Por otro lado, estarían por salir al mercado nuevos materiales resistentes a las manchas, para prolongar el color, la autolimpieza, mayor dureza y resistencia al rayado, resistencia a la corrosión y a los rayos UV, así como un rendimiento térmico mejorado.
Los nanomateriales también ayudarán a mejorar la eficiencia energética de los edificios con láminas en los cristales y la ayuda de los aerogeles que crean capas de aire.
En este último punto los fabricantes han sido capaces de mejorar significativamente la calidad de algunos materiales para mejorar la eficiencia energética de los edificios. Un ejemplo son los aerogeles, sólidos muy ligeros hechos de silicio y carbono. Tienen características térmicas interesantes y un muy reducido peso.
Otros investigadores exploran las propiedades a nanoescala de la madera con la esperanza de desarrollar nanomateriales avanzados. La densificación de la madera, su modificación química o la impregnación de resinas podría mejorar su dureza y resistencia al desgaste, lo que podría generar la decadencia de materiales como el concreto.
A pesar de ello, hay miles de expertos estudiando el concreto y el cemento con planes de investigación de dos décadas, ya que se busca mejorar las propiedades mecánicas y la contracción, lo que reduciría el consumo de energía durante la producción de cemento, sin embargo, aún no se han dado a conocer avances significativos.
En cuanto a los metales, actualmente, se viene experimentando con algunos cuya resistencia es cinco veces mayor que la de sus contrapartes naturales. Se han encontrado cerámicas que nunca se fracturan, solo de deforman. Asimismo, materiales que cambian de color dependiendo del espectro de luz que se aplique a su superficie, y que se vuelven en algunos casos totalmente transparentes. Se han construido semiconductores 300 veces más eficientes que los utilizados en la electrónica convencional.
Existen cerámicas que resisten altas temperaturas y atmósferas sumamente corrosivas. La empresa Nanophase Technologies Corporation fabrica y comercializa una línea de producción que abarca actualmente materiales abrasivos, catalizadores, cosméticos, magnéticos; así como pigmentos y recubrimientos, componentes electrónicos y cerámicas estructurales. Este último conjunto de productos permite la fabricación de partes estructurales mediante el proceso de moldeo en malla que, en un futuro inmediato, será utilizado principalmente por la industria automotriz y aeroespacial en la construcción de estructuras, motores y laminados.
También se está investigando la fabricación de láminas de material nanométrico capaces de generar energía fotovoltaica.
Durante las últimas décadas, las películas finas funcionales han aparecido en el mercado como las que se aplican en las ventanas de doble acristalamiento. Estas cuentan con láminas de espesor nanométrico para controlar térmicamente el interior de los edificios.
También se experimenta con nanometales y láminas para la generación de energía fotovoltaica.
Esta industria está realizando estudios para el desarrollo de láminas que funcionan como colectores solares integrados en las fachadas de los edificios de oficinas, Otra posibilidad es el uso de capas sobre vidrios que cambian de color a blanco de acuerdo a la cantidad de radiación que llega a esta, de tal forma que la refleja.
Otros aseguran que la construcción de una vivienda estará a cargo de nanobots, y nada más. Estos serán programados para construir edificios específicos.
PROMETEDOR FUTURO Y RIESGOS
Los científicos prevén que en un futuro no muy lejano la industria de la construcción, como la conocemos, podría desaparecer. Se convertirá en un juego de lego que podrá ser usado hasta por niños. Se crearán sistemas constructivos que desafiarán a la física y llevarán a la realidad los proyectos más oníricos de los arquitectos.
Se estima que en unas pocas décadas estarán disponibles las nanofábricas, que pueden construir elementos estructurales o cualquier cosa átomo a átomo con solo presionar un botón. Similar a los materializadotes de alguna serie de ciencia ficción. Estará equipado con procesadores de química, informática y robótica para producir una amplia gama de artículos de forma rápida, limpia y barata, todo controlado por una pantalla táctil. La nanotecnología no solo permitirá elaborar muchos productos de alta calidad a muy bajo costo, también nanofábricas nuevas con el mismo bajo costo y rápidamente.
Los productos construidos por las nanofábricas incluirían elementos para la construcción, nuevos materiales con los que se pueden lograr nuevos espacios arquitectónicos o edificios varias veces más altos o capaces de soportar cargas mayores con secciones estructurales menores. Podríamos contar con muros transparentes de día y de color en la noche, viviendas livianas, económicas y absolutamente antisísmicas. Además, se desarrollarían herramientas más potentes y económicas como computadoras y maquinaria.
Todas estas posibilidades estarían disponibles en los próximos 30 o 50 años anuncian los desarrolladores más optimistas. Sin embargo, para el Centro para la Nanotecnología Responsable estas tecnologías podrían estar disponibles mucho antes; tan pronto como en la siguiente década debido a los grandes avances en las tecnologías de apoyo como la óptica, la nanolitografía, la mecanoquímica y los prototipos 3D. Esto preocupa al organismo estadounidense porque la industria y la sociedad podrían no estar adecuadamente preparadas y las consecuencias podrían ser graves.
Una revolución industrial en base a la nanotecnología podría causar graves trastornos económicos, sociales, ambientales, militares con consecuencias imposibles de prever.
PREOCUPACIONES
No obstante, a todos los beneficios de esta ciencia, encontramos los riesgos sanitarios. La inhalación de nanopartículas es particularmente preocupante. Varios estudios durante la última década han demostrado que la exposición a nanopartículas en el aire puede dar lugar a la deposición significativa de las partículas en el sistema respiratorio ocasionando lesiones en este como en el sistema cardiovascular.
Otra preocupación es la disposición de los desechos de productos nanofabricados. Se sabe muy poco sobre la seguridad después de su eliminación, la quema, la biodegradación, la lixiviación de vertederos y la exposición al agua. Los investigadores han descrito posibles escenarios en los que las bacterias absorban las nanopartículas tóxicas colocándolos en la cadena alimenticia. También podrían ser más fáciles de absorber por las plantas o los animales haciéndolas más tóxicas.
La industria en general carece de datos suficientes para evaluar los riesgos. Los riesgos conocidos sugieren un enfoque prudente para limitar la exposición al material de construcción nanoreforzado y otros productos en el mercado.
