UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA DEL DESECHO AL HECHO Por: Adriana Isabel Maronese Curbelo PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Arquitecto Sartenejas, Marzo 2012 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA DEL DESECHO AL HECHO Un pabellón a partir de botellas de plástico recicladas Realizado con la asesoría de: Arq. Alejandro Borges Marcos Salazar Delfino Por: Adriana Isabel Maronese Curbelo PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Arquitecto Sartenejas, Marzo 2012 ii iii UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA DEL DESECHO AL HECHO ARQUITECTURA AUTOR: ADRIANA ISABEL MARONESE CURBELO TUTOR ACADÉMICO: ALEJANDRO BORGES CO- TUTOR ACADÉMICO: MARCOS SALAZAR 27/03/2012 RESUMEN El proyecto de grado pretende la proyección y construcción de un pabellón itinerante a partir del uso de botellas de plástico como material reciclable, recolectadas en distintas carreras metropolitanas que se llevaron a cabo en la ciudad de Caracas. Los principales objetivos a lograr con este trabajo de investigación son: demostrar que los materiales utilizados en el diseño del proyecto arquitectónico no determinan la calidad del mismo, lo importante no es el “qué” sino el “cómo”, ya que puede crearse arquitectura con grandes cualidades tectónicas y espaciales a partir de materiales provenientes del desecho; en segundo lugar, hacer un llamado de conciencia con respecto al problema ambiental que implica la basura en Venezuela, asimismo incentivar a la práctica del reciclaje, ya que en nuestro país esta cultura es inexistente; y por último, proponer nuevas técnicas constructivas que puedan implementarse en algunos casos como métodos alternativos al uso de materiales tradicionales. iv AGRADECIMIENTOS A mis padres por cinco años de paciencia. A mi hermano Sergio por haber estado siempre conmigo, en las buenas y en las malas. A mis tutores Alejandro y Marcos por su inmenso apoyo. A Penélope y Franco por su fe en esta idea. Y a todos aquellos que pusieron su granito de arena y que merecen mención en este proyecto: Gaby, Glenda, Tita, Toto, GianMi, Julio, Betti, Vicky, Daga, Juan, Ana Carel, Zulay, Matías, Juan Diego, Anni, Susy, Alma, El Raymond, Reka, Elgüi, Antonio, Victor, Dani, Rafael, Cesar, Ana (la hermana de Koke), Alberto Gomes, Gabriella Aular, Jim Kovacs y, por supuesto, La Comuna. v ÍNDICE GENERAL Resumen iv Agradecimientos v Introducción 1 Objetivos 3 Antecedentes 4 La basura: Problema ambiental en Venezuela El plástico en el mundo Del plástico a la arquitectura Marco Teórico 12 ¿Qué es el plástico? Propiedades del plástico Codificación de plásticos PET (Polietilen Tereftalato) Del PET a la botella Reciclaje de Botellas Ciclo de vida de la botella Datos técnicos comparativos 18 El PET y demás polímeros PET vs. Materiales constructivos tradicionales Bandas Elásticas de Goma (Ligas) 21 vi Referentes 23 De la botella al bloque 26 Del bloque al arco 28 Del arco a la cúpula 30 Proyecto 32 Referencias Bibliográficas 40 Anexos 42 vii INTRODUCCIÓN Al recorrer el territorio venezolano en toda su extensión, resulta casi imposible pasar por alto uno de los mayores problemas ambientales a nivel nacional: la basura. En los últimos 10 años, el rápido crecimiento de la basura en Venezuela ha logrado ocupar el segundo lugar en el listado de problemáticas ambientales del país, con una producción neta de 18.600 toneladas diarias de desperdicios1. Pero el problema no se limita solamente a la cantidad de basura que producimos, sino también a la cantidad de desechos que podrían ser reutilizados (80% del total de desperdicio) versus el porcentaje que realmente es reciclado (17%)2. En nuestro país el problema parece ser de índole cultural: el reciclaje se realiza únicamente por empresas que se benefician directamente del material que vuelven a procesar, pero no existe ningún tipo de iniciativa ciudadana que promueva la clasificación, reúso y reciclaje de basura casa por casa, ni tampoco existen planes estadales para determinado fin; en Venezuela sencillamente no hay esa cultura. Bolsas, botellas de plástico, gaveras de cerveza, tapas, envases y etiquetas son algunas de las cosas que encontramos día a día en nuestra basura, mayormente objetos plásticos derivados de la producción en serie, reflejo de un país industrializado que tiene que suplir las necesidades de 26 millones de habitantes, diseñados para hacernos la vida más fácil, y sin embargo, contribuyen diariamente con el aumento de la contaminación ambiental. Pero nuestros desechos, en el fondo, no son más que el reflejo de nuestras actividades cotidianas, de las costumbres y tradiciones que nos definen como habitantes; un conjunto fascinante de formas, colores y texturas que cuenta la historia de quiénes somos. Un objeto no deja de ser objeto porque dejó de cumplir su función: una botella no deja de ser botella para convertirse en basura, es el humano quien impone esta condición; en la medida en que podamos desasociar la función de la forma el objeto podrá trascender y convertirse en algo más, que no estaba previsto en el momento de su creación; este es mi concepto de la reutilización. 1 2 Red ARA, 2011 VITALIS, 2010 1 Por esta razón, lo que se pretende con esta tesis de grado no es más que la experimentación constructiva a partir de la botella de plástico como material reciclable, explorando nuevos sistemas estructurales, calidades espaciales, así como propiedades cualitativas de los materiales, tales como formas, colores y texturas, que a su vez generan diferentes experiencias sensoriales a nivel visual, táctil, inclusive auditivo. El proyecto pretende un estudio a profundidad del material plástico, con la finalidad de explotar sus cualidades propias, así como explorar modos de ensamblaje, resistencia estructural y calidad espacial. Se propone el desarrollo de un pabellón para mostrar las distintas propiedades arquitectónicas de dicho material, con la finalidad de demostrar que el material utilizado no condiciona en lo absoluto la calidad del proyecto. En pocas palabras, demostrar que se puede hacer arquitectura a partir de “cualquier cosa”. El objetivo de esta investigación es, por un lado, el de abrir las puertas a nuevas técnicas constructivas y nuevos modos de explorar la arquitectura a partir de materiales reusados, y por el otro, con el fin de crear conciencia acerca de la problemática ambiental en el país. 2 OBJETIVOS Objetivo General El proyecto de grado pretende la proyección y construcción de un pabellón itinerante a partir del uso de botellas de plástico como material reciclable, recolectadas en distintas carreras metropolitanas que se llevaron a cabo en la ciudad de Caracas. Objetivos Específicos Los principales objetivos a lograr con este trabajo de investigación son, en primer lugar, demostrar que los materiales utilizados en el diseño del proyecto arquitectónico no determinan la calidad del mismo, lo importante no es el “qué” (refiriéndose al material empleado) sino el “cómo” (referente a la manera en la que éste es utilizado), probando que puede crearse arquitectura con grandes cualidades tectónicas y espaciales a partir de materiales provenientes del desecho. En segundo lugar, se busca sensibilizar a la audiencia con respecto al problema ambiental que implica la basura en Venezuela, incentivando a la práctica del reciclaje, ya que en nuestro país la causa es poco promovida por las instituciones pertinentes, lo que ocasiona que esta cultura incipiente se perciba, en algunos casos, hasta inexistente. Y por último, pero no menos importante, este trabajo busca promover la exploración y desarrollo de nuevas técnicas constructivas que abran camino a nuevas líneas de investigación, y que sirvan como complemento a los métodos constructivos tradicionales existentes. 3 ANTECEDENTES En la búsqueda de una temática para el desarrollo de la propuesta conceptual, fue casi inevitable tropezar con uno de los principales problemas a nivel nacional: la basura. Luego de haber ahondado un poco en el tema, fue cuestión de tiempo empezar a escribir en mi buscador en línea las palabras “arquitectura + reciclaje”, lo que me llevó a descubrir toda una serie de proyectos referentes al tema de la arquitectura ecológica, que hoy en día ha tenido gran auge a raíz de la conciencia colectiva que se ha generado en los últimos años, debido a los problemas ambientales que enfrenta el mundo. Ello me llevó a tomar la decisión de enfrentar este grave problema mediante el aporte de una solución arquitectónica, que sirviera como inspiración a otros que quieran adentrarse en el camino de la arquitectura sustentable. LA BASURA: PROBLEMA AMBIENTAL EN VENEZUELA Según investigaciones realizadas por la Red de Organizaciones Ambientalistas de Venezuela (Red ARA), el segundo mayor problema ambiental lo constituye la basura, tal es así que en el año 2001 fue decretado emergencia nacional, bajo el registro No. 37.216 de la Gaceta Oficial. Desde esa fecha, innumerables reportajes aparecen cada día en periódicos nacionales, acerca de este problema que al parecer lo que hace es empeorar con el paso del tiempo, ya que poco se ha avanzado con la solución, desde su recolección hasta el transporte. De acuerdo con las cifras que maneja la ONG venezolana VITALIS, a nivel nacional se generan diariamente 18.600 toneladas de basura, de los cuales 5.000 toneladas son producidas solamente en la ciudad capital. Se estima que cada venezolano genera, en promedio, alrededor de 850g de basura al día, eso sin contar los residuos de comercios, hospitales y servicios; ya que de ser así la cantidad aumentaría a 1,2Kg de basura diaria per cápita. Las cifras ciertamente son alarmantes, pero lo que es más alarmante aún es que de esa cantidad se sabe, por una evaluación realizada por la misma empresa, que el 80% de los residuos podrían ser perfectamente aprovechables. Pero el problema va más allá, ya que no sólo se producen cantidades exorbitantes de desechos, sino que además no existen suficientes contenedores a nivel nacional para depositarla; en Venezuela se requieren alrededor de 150 rellenos sanitarios para atender las necesidades 4 actuales, pero la cifra real se reduce drásticamente a uno: el relleno sanitario de La Bonanza. Según una investigación realizada por la empresa REPAVECA, el 80% de la basura en Venezuela permanece a cielo abierto, en vertederos al aire libre o en las mismas ciudades, lo que trae consigo no solamente consecuencias a nivel ambiental, debido a la contaminación, sino también incidencias en la salud de los habitantes que viven cerca de estas zonas, a la vez que entristece el paisaje urbano. Recientemente se elaboró un informe en Venezuela sobre las múltiples diferencias en la gestión de los residuos sólidos; dicho informe fue realizado por la Red ARA (previamente mencionada), en colaboración con la embajada de Finlandia en Venezuela, y resalta que la principal causa de este problema es la impunidad ante el incumplimiento de la normativa legal. El informe menciona como ejemplo la Ley de Residuos y Desechos Sólidos que fue promulgada en el 2004 en el país, la cual prohibía la disposición de desechos sólidos en vertederos a cielo abierto y otorgaba un plazo de 5 años para la clausura de los ya existentes; al cumplirse el plazo aún existían 270 vertederos al aire libre. Adicionalmente, en nuestro país el problema parece ser de índole cultural: el reciclaje se realiza únicamente por empresas que obtienen algún tipo de beneficio de los productos derivados de dicho proceso, pero no existe ningún tipo de iniciativa ciudadana ni estatal que promueva la clasificación, reúso y reciclaje de basura; en Venezuela sencillamente no existe esa cultura. Según las estadísticas que maneja VITALIS, los porcentajes de reciclaje se distribuyen de la siguiente manera: de hierro y aluminio se recicla entre el 80 y 90%, de vidrio un 25%, de papel y cartón se recicla entre 15 y 20%, apenas el 1 o 2% de plástico y menos del 1% de materia orgánica. Se estima que en función del volumen total de residuos sólidos las cifras de reciclaje del país pudieran ubicarse entre el 9 y 10% del total; mientras que éste sigue aumentando exponencialmente con el paso del tiempo. 100% 80% 60% 40% 20% 0% % Material no reciclado % Reciclado Tabla 1_ Porcentajes de reciclaje por material en Venezuela 5 De acuerdo con Diego Díaz Martín, Presidente de VITALIS y Jefe del Departamento de Estudios Ambientales de la Universidad Metropolitana (UNIMET), en Venezuela no sólo deben mejorarse las condiciones para la recolección, tratamiento y disposición de las miles de toneladas de basura que se producen diariamente en el país, sino que además es necesario disminuir la elevada cantidad de residuos per cápita que se generan y rediseñar muchos de los productos y servicios existentes actualmente, que consumen materiales, agua y energía de manera excesiva, promoviendo la reutilización tanto como sea posible. Considera además, que en el país es necesario realizar una inversión monetaria en materia de reciclaje, para que podamos contar con una plataforma moderna, adecuada a las crecientes necesidades del país, que no sólo ayudará a resolver el problema, sino que además constituya una importante fuente de empleo y riqueza. Pero no todo está perdido en nuestro país en cuestiones ambientales, existen múltiples propuestas por parte de muchas organizaciones que promueven la práctica del reciclaje. La Red ARA, por su parte propone 5 estrategias de progreso, para mejorar la gestión ambiental del país, las cuales son: la revalorización del tema ambiental en el país, el reencauzamiento de la gestión ambiental sobre bases técnicas sólidas, el fortalecimiento de las instituciones de gestión ambiental pertinentes, el reforzamiento de la participación de todos los actores sociales en los procesos de gestión ambiental, así como educar a la población ambiental de tal manera que se efectúe una participación consciente y responsable en materia de gestión ambiental en el país. Asimismo, VITALIS considera que el incentivo principal debe estar a cargo del gobierno, quien debería encargarse de estimular mucho más esta práctica; de esta manera no sólo se lograría disminuir la cantidad de residuos sólidos que se acumulan en rellenos sanitarios diariamente, sino que además implicaría un ahorro considerable de materia prima, agua y energía, y generaría por lo menos 250 mil empleos directos. La organización incluye entre sus propuestas incentivos fiscales y crediticios, ya que considera que muchas empresas requieren de una mejor estructura y mayor inversión para activar y fortalecer este sector. En conclusión, la solución al problema de la basura requiere de un enfoque técnico e integrado que incluya todas las etapas del proceso, comenzando por la enseñanza de valores a los ciudadanos, ya que el cambio debe ser promovido desde el núcleo, que en este caso es la familia, para que tenga efecto en la colectividad. Para esto es importante que existan planes estadales que respalden dichas iniciativas, y debe hacerse lo antes posible, porque de lo contrario en un plazo 6 de diez años o menos nos veremos sumergidos en un problema mucho más grave de lo que es hoy en día. EL PLÁSTICO EN EL MUNDO Es sorprendente la cantidad de plástico que utilizamos diariamente en nuestras acciones cotidianas: en el hogar, como los utensilios de cocina, envases, artículos de limpieza, etc.; en la calle, cuando tomamos refrescos embotellados, muchas de las sillas donde nos sentamos están hechas de plástico, los cubiertos con los que comemos, vasos, termos, en fin, toda una variedad de formas y colores inimaginables. Pero ¿a dónde va ese plástico una vez que cumplió su función? El plástico constituye no solamente gran parte de los productos que se consumen hoy en día, sino que además es uno de los materiales que más se desecha en el planeta. El mejor ejemplo que explica qué es lo que sucede con el plástico una vez que sale de nuestras manos es un fenómeno conocido como The Pacific Trash Vortex. Gran parte de la basura que observamos flotando en el mar se estanca en las costas mundiales, acarreando toda una serie de problemas ambientales debido a la contaminación, además de que afea el paisaje natural; pero ese porcentaje de basura parece tener un final feliz, ya que eventualmente es recogida por alguna organización ambiental, mediante jornadas de limpieza de playas y demás campañas. La otra parte de esta basura, que constituye la mayoría, es arrastrada por las corrientes marinas hasta una trampa en el Pacífico, conocida como The Pacific Trash Vortex, una acumulación de basura flotante del tamaño del estado de Texas, EE.UU. Gracias a un estudio realizado por la ONG Green Peace, se estima que el crecimiento anual de esta formación es de 6,4 millones de toneladas al año, de los cuales entre el 60 y 80% son plásticos; se presume que por cada kilogramo de plancton existen seis kilos de plástico. Esto por supuesto ha traído como consecuencia toda una serie de problemas ambientales de gran magnitud, pero lo más sorprendente es que no muchas personas conocen esta situación y ni hablar del ínfimo porcentaje que está trabajando para resolver este gran problema. Según estadísticas publicadas a comienzos del 2011, en el mundo se producen anualmente alrededor de 245 mil toneladas de plástico, la cifra es altísima, producto de la increíble demanda que tiene este material debido a su bajo costo de producción y gran durabilidad, pero lo más increíble aun es que actualmente solo se recicla el 5% en todo el mundo. 7 Entre los países productores de plástico a nivel mundial China se posiciona en el primer lugar, con una producción anual del 30% del plástico total, mientras que el segundo lugar lo tiene el bloque conformado por Estados Unidos, Canadá y México, con un aporte del 23%. En Latinoamérica, por su parte, países como Brasil, Venezuela, Guatemala y México son los principales consumidores de plástico. En Venezuela, según un artículo publicado por el periódico El Universal el martes 21 de julio de 2011, se requieren 70 mil toneladas de plástico anual, con un crecimiento interanual del 8%, de los cuales Pequiven ha podido garantizar solamente 30 mil toneladas, correspondientes a un 42%, el resto proviene de las importaciones a nivel mundial. Numerosas son las empresas que fabrican plástico en el país, entre los nombres más familiares tal vez hayamos oído hablar de empresas como Manaplas, Normapack, Multiplast, Plastiven, etc., y de todas ellas la única que produce plásticos reciclados es una llamada EcoPlast. En nuestro país, apenas el 1 o 2% del plástico total que es desechado viene reciclado, y por lo general por empresas que obtienen algún beneficio de ello, ya que el reciclaje de plástico es uno de los más complicados debido a que se requieren maquinarias especiales de muy alto costo. En la Universidad Simón Bolívar, el porcentaje de plástico es igualmente elevado. Mediante un estudio realizado en la universidad, que comprendía la clasificación directa de la basura de la, apoyado además en una serie de encuestas realizadas a los estudiantes, se determinó que el plástico constituye el 40% del total de los desechos, posicionándose en el primer lugar, le sigue el aluminio con un 30% y el vidrio con apenas el 10% de los desechos totales, el 20% restante lo componen la materia orgánica y desechos mixtos. El plástico constituye hoy en día, no sólo el material más desechado a nivel mundial, sino además uno de los más contaminantes, ya que su proceso de reciclaje es muy complicado, además de costoso. 8 DEL PLÁSTICO A LA ARQUITECTURA La arquitectura sustentable es una manera de concebir el diseño arquitectónico de manera sostenible, es decir, mediante el mayor aprovechamiento de recursos, con la finalidad de minimizar el impacto ambiental del edificio sobre el medio ambiente y sus habitantes. El objetivo principal de dicha arquitectura es el de disminuir el consumo de energía y recursos, para que el impacto sobre el ambiente sea el menor posible. Una de las maneras de interpretar esta arquitectura “verde” es a partir de la reutilización de materiales, ya bien provenga de otras edificaciones, como estructuras, vigas prefabricadas, inclusive escombros remanentes de obras en demolición usados para crear nuevos muros, texturas de piso, etc. Pero existe además otra tendencia, que apuesta al uso de materiales que no fueron creados propiamente para construir, pero que mediante un estudio de las propiedades intrínsecas de dichos elementos pueden ser empleados para determinado fin. Miles de ejemplos pueden ser encontrados hoy en día en revistas, periódicos e inclusive en la web con sólo tipear en el buscador “arquitectura+reciclaje”. Entre ellos aparecen ejemplos notables como las sillas de Frank Gehry, fabricadas enteramente a partir de cartón corrugado, o las diferentes casas que están siendo construidas hoy en día en Latinoamérica utilizando botellas de plástico como bloques; el hecho es que ya muchas personas en el mundo entero han ido eliminando los prejuicios acerca de la “basura” y han aprendido a sacar provecho de este problema. El plástico en específico, es un material que ha ocasionado bastante controversia desde su invención. Por una parte, ha brindado solución a muchos problemas, ya que ha permitido obtener propiedades que no pueden lograrse con otros materiales, como son: la adición de color, poco peso, sensación agradable al tacto y una gran resistencia a la degradación ambiental y biológica. Adicionalmente son fáciles de trabajar y moldear, tienen un bajo costo de producción, son de baja densidad, impermeables, funcionan como buenos aislantes eléctricos y térmicos y acústicos, son además resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos. Lo que parece ser el arma de doble filo en el plástico es la gran resistencia a la biodegradación que este tiene, por un lado es positiva ya que pueden tenerse objetos duraderos de gran calidad y a muy bajo costo, pero por el otro, tardan años en la naturaleza antes de que empiecen a degradarse, lo que ocasiona que se acumulen en grandes cantidades sin algún fin aparente. 9 Pero no todo es tan malo, ya que por las mismas propiedades físicas antes mencionadas, y gracias a su resistencia al ambiente y su gran durabilidad, los plásticos han sido escogidos en arquitectura como alternativa a los materiales tradicionales. Existen innumerables ejemplos de botellas de plástico que han sido empleadas como sustitución a los bloques de arcilla y de concreto, y es que existen miles de formas de composición para crear una pared a base de bloques de botellas de plástico: ya sean rellenas de adobe o concreto para mayor resistencia, o bien vacías para dejar pasar la luz, el plástico parece ser la alternativa de la nueva era. Uno de los ejemplos más impresionantes de edificios construidos a partir de botellas de plástico se encuentra en la ciudad de Taipei (Taiwán). El proyecto lleva el nombre de EcoArk y estuvo a cargo de la constructora Far Eastern Group. El edificio fue concebido como un centro de convenciones y su estructura mide 130m de ancho por 26m de altura, es de tres plantas y fue elaborado con 1,5 millones de botellas de plástico. Incluye un anfiteatro, un espacio para exposiciones y una pantalla recogida con agua corriente recogida durante la época de lluvia para que funcione como aire acondicionado. Adicionalmente los componentes se entrelazan con la suficiente fuerza como para bloquear a los elementos y soportar tormentas o terremotos, así que más que una obra arquitectónica también implicó todo un logro ingenieril. El plástico claro de las paredes permite la entrada de luz natural hacia el interior de la edificación, lo que genera además una calidez espacial particular, a pesar de que las paredes sean de plástico. Ciertamente calidad del proyecto prueba que a pesar de estar hecho a partir del desecho es una edificación de gran valor arquitectónico. Fig.1,2 EcoArk, Taiwán Otro ejemplo muy interesante fue desarrollado por Claudia Pesquero para el concurso sobre diseño sostenible Core77. El proyecto lleva el nombre de STEM y consiste en una pared viviente, hecha completamente a partir de botellas de agua y algas fotosintéticas. Lo interesante aquí es que dicha estructura es capaz de interaccionar con la luz solar, además de generar oxígeno: cuando la incidencia de luz solar es elevada, el crecimiento de algas es elevado, por lo 10 que la pared dejará pasar poca luz; mientras que cuando la luz sea escasa, la cantidad de clorofila disminuye y el color de las botellas virará a transparente. En Latinoamérica, por su parte, este tipo de proyectos en el que se utiliza material de desecho en la elaboración de edificaciones, va más orientado a proyectos de bajos recursos, como es el caso de numerosas casas y escuelas en Honduras, Bolivia y Nicaragua, así como en muchos otros países, donde el poder adquisitivo es muy limitado y se necesitan soluciones habitacionales rápidas y de fácil montaje. Las poblaciones de bajos recursos han recurrido a esta solución ya que aparte de ser muy económica, es también fácil de hacer y no requiere mayor mano de obra, por lo que una casa puede ser construida en tan sólo un par de semanas y su proceso no requerirá más maquinaria que las propias manos. Es además una manera de trabajar en comunidad. La invitación va dirigida a nuestra sociedad, para crear consciencia acerca del problema ambiental en el que estamos sumergidos y perdamos un poco los prejuicios y las concepciones erradas que tenemos acerca de las cosas, para que se empiecen a generar soluciones constructivas que no sólo disminuyan el problema de los desechos, sino que además sean consideradas con el medio ambiente. Entonces, si en el resto del mundo lo hacen, ¿por qué nosotros no? 11 MARCO TEÓRICO Para el desarrollo de este proyecto fue importante manejar ciertos conceptos básicos, así como también lo fue el hecho de comprender los distintos procesos a los que es sometido el material, referentes a su producción y proceso de reciclaje, con el fin de tener un completo entendimiento de las capacidades y alcance del mismo, y por tanto determinar su factibilidad para ser empleado como material constructivo. Preguntas como ¿qué es el plástico? ¿qué propiedades tiene? ¿cuáles son los tipos de plástico existentes? ¿cómo es el proceso de producción? ¿cómo se recicla? entre otras, serán respondidas a continuación. ¿QUÉ ES EL PLÁSTICO? La palabra plástico proviene del vocablo griego plastikos, cuyo significado es suceptible a ser modelado o moldeado3. Algo que muchas personas tal vez desconocen es que lo que comúnmente conocemos como “plásticos” en realidad son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros (del griego poly, muchos, y meros, parte o segmento4), que moldeadas mediante el uso de calor o presión alcanzan el estado plástico. El término “plástico” en realidad está mal utilizado, ya que no se refiere al material sino al estado de la materia cuando pasa por un proceso químico conocido como “polimerización”; esto es, en pocas palabras, la unión de las grandes agrupaciones de monómeros que componen a los polímeros. Los polímeros sintéticos, erróneamente conocidos como “plásticos”, se refieren al estado del material cuando éste se encuentra viscoso o fluido, careciendo por lo tanto de propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos; dichas propiedades se obtienen cuando el material en estado sólido, a través de calentamiento, alcanza el estado plástico y puede ser manipulado en distintas formas. 12 PROPIEDADES DEL PLÁSTICO Entre las propiedades más relevantes del plástico se encuentras las siguientes: Impermeabilidad Posibilidad de añadir color Ligereza Buen aislante eléctrico y térmico Bajo costo de producción Aceptable aislante acústico Material de baja densidad Resistente a la corrosión y a factores Fácil de trabajar y moldear químicos CODIFICACIÓN DE PLÁSTICOS Existe una gran variedad de plásticos en el mercado, por lo que se ideó un sistema de codificación para su fácil identificación y correcto reciclaje. El código incluye el símbolo internacional de reciclaje y el número correspondiente al tipo de material. Existen al menos 6 tipos de plástico, clasificados en el siguiente orden: 1-PET (Polietilen tereftalato), 2-PEAD (Polietileno de Alta Densidad), 3-PVC (Policloruro de Vinilo), 4-PEDB (Polietileno de Baja Densidad), 5-PP (Polipropileno), 6PS (Poliestireno) y 7-Otros. Fig.3_ Código universal para polímeros PET (POLIETILEN TEREFTALATO) El PET es un polímero obtenido a través de una “reacción de policondensación”, entre el ácido tereftálico y etalenglicol, que origina un tipo de material denominado “poliéster”. Existen distintas formas de procesar este tipo de plástico, entre las más comunes se encuentran: extrusión, que como su nombre lo dice consiste en extruir el material en forma de tubos; inyección, obtenida mediante el relleno de moldes; inyección y soplado, mediante la aplicación de aire caliente para darle forma en el molde, soplado de preforma, obteniendo un semiproducto que precede a la botella, de mayor densidad; y termoconformado, obtenido a través del calentamiento de una lámina de semielaborado termoplástico, que se adapta a la forma del molde por acción de presión del vacío. 13 El PET es un tipo de plástico utilizado comúnmente en la producción de envases plásticos, debido a su baja densidad y alta resistencia, así como alto grado de cristalinidad, lo que lo hace agradable a la vista y al tacto y por ende favorece a la comercialización de los productos. La invención del PET permitió toda una serie de innovaciones que antiguamente eran muy complicadas de lograr con otros materiales, como la adición de color, transparencia, resistencia térmica, impermeabilidad, irrompibilidad, superficie lisa o texturizada, etc. DEL PET A LA BOTELLA La producción de botellas plásticas es el resultado de la agrupación de varios procesos automatizados, desarrollados a lo largo del tiempo para obtener un producto de mayor calidad y durabilidad. Básicamente se resume en tres pasos esenciales: inyección de preformas, soplado en moldes y control. - Inyección de preformas: los granos de PET son insertados en una máquina para ser calentados y fusionados, con la finalidad de ser inyectados en moldes tubulares. De dichos moldes se obtiene un semiproducto denominado “preforma”, que de acuerdo a su gramaje, densidad y tamaño, serán destinadas a la fabricación de distintos tipos de envase. - Soplado en moldes: a continuación, las preformas son calentadas y encajadas manualmente en moldes metálicos, donde serán sopladas con aire caliente para adquirir la forma de dicho molde. - Control: cada hora son tomadas muestras al azar de las distintas etapas de producción, que serán llevadas a un laboratorio en el interior de la fábrica, para realizar algunas pruebas y verificar que se estén cumpliendo los estándares de calidad. Fig. 4 Fotos de proceso de producción de botellas 14 RECICLAJE DE BOTELLAS El reciclaje de botellas plásticas no es tan trivial como parece, de hecho es uno de los procesos más complejos en la industria del plástico debido a que a medida que éste es procesado va perdiendo parte de sus propiedades mecánicas y químicas, lo que hace que sea muy difícil su total reciclaje. A continuación aparecen cuatros cuadros comparativos que explican la pérdida exponencial de estas propiedades desde el PET virgen hasta su reciclaje: Sabiendo esto, resulta muy difícil volver a obtener una botella de la botella reciclada, sin embargo existen dos tipos de proceso al cual puede estar sometido el material: reciclaje químico y reciclaje mecánico. - Reciclaje químico: actualmente este proceso es realizado exclusivamente en Europa, ya que requiere de maquinarias especializadas de alta tecnología, que no están disponibles globalmente debido a su alto costo y complejidad. El proceso se divide en dos partes: la primera, que comprende 10 procesos químicos: solvólisis, glicólisis, hidrólisis, metanólisis, aminólisis, transesterificación, alcohólisis, hidroglicólisis, acidólisis y transamidación; y la segunda, en la cual se realiza una pirolisis a baja temperatura. - Reciclaje mecánico: (también conocido como reciclaje físico), es el proceso mediante el cual el material es procesado físicamente (molido, triturado y calentado), pero sin alterar su composición química. En Latinoamérica este es el único tipo de reciclaje de plásticos que existe hoy en día, ya que no disponemos de la tecnología necesaria; particularmente en Venezuela, sólo existe una fábrica que realiza este proceso. El proceso de reciclaje se subdivide en 5 etapas: separación, imantación, molienda, lavado y secado, desglosadas a continuación: 15 Separación: las botellas PET son separadas y clasificadas de acuerdo al color. Imantación: antes de llegar a los molinos, las botellas pasan por una serie de imanes que eliminan cualquier partícula metálica del material, para no dañar las hojillas. Molienda: las botellas pasan a través de molinos de acero que convierten el producto en pequeñas hojuleas. Lavado: el producto molido es lavado entre 2 y 3 veces para eliminar las impurezas, así como separarlo de los demás materiales, como las tapas y etiquetas, que salen a flote por diferencia de densidad. Secado: las hojuelas limpias se dejan secar al sol y son empaquetadas. Fig. 5 Fotos de proceso de reciclaje de PET Los productos que pueden originarse a partir de estas hojuleas son numerosos, entre ellos, envases alimentarios, fibras de poliéster, telas, rellenos sintéticos, alfombras, maderas plásticas, entre otros. Uno de los procesos más comunes es el termoconformado, con el cual se obtienen envases plásticos de menor densidad, para almacenar alimentos. Termoconformado: las hojuelas son sometidas a altas temperaturas, fusionándose unas con otras para producir láminas de distintos grosores. Dichas láminas son calentadas y sometidas a presión por medio de moldes metálicos, que le dan forma y un nuevo uso. Fig. 6 Plástico termoconformado 16 CICLO DE VIDA DE LA BOTELLA A continuación se presenta un esquema resumen que engloba todo el proceso de producción y reciclaje de la botella de PET. Fig. 7 Esquema del ciclo de vida del PET 1-Fabricación de resina PET 2-Inyección de preformas 3-Soplado de botellas 4-Llenado y sellado de productos 5-Consumo 6-Desecho 7-Prensado 8-Clasificación, triturado, lavado y secado 9-Reciclaje químico o Reciclaje mecánico 17 DATOS TÉCNICOS COMPARATIVOS Para determinar la factibilidad de la utilización del material en la proyección de la pieza arquitectónica, se establecieron comparaciones tanto con otros tipos de plástico, para determinar las ventajas con respecto a otros polímeros, así como con materiales constructivos tradicionales, en cuanto a propiedades mecánicas, físicas, tamaños, etc. EL PET Y DEMÁS POLÍMEROS En este cuadro comparativo se reflejan las distintas propiedades y resistencias de cada material, explicando por qué el PET en este caso representa una ventaja con respecto a otros tipos de polímeros, por cuanto su resistencia al impacto, humedad, temperaturas, y químicos, así como su rigidez y otras propiedades, destacan con respecto a los demás plásticos. Altas Bajas Res. Res. Res. temperaturas temperaturas Rigidez Traslúcido Brillante Impacto Humedad químicos >71°C <0°C Uso frecuente PEAD muy buena excelente muy buena poca excelente muy buena sí no botellas detergentes PEDB muy buena excelente buena poca excelente regular sí sí bebidas poca excelente muy buena sí sí refrescos y botellas de agua PET excelente excelente excelente PVC muy buena excelente poca muy poca muy buena muy buena no no productos cosméticos PP buena excelente muy buena excelente muy poca muy buena sí sí jarras/fluidos calientes muy poca poca poca poca poca muy buena sí sí vitaminas/especias Poliest. Tabla 2 Propiedades del PET 18 PET vs. MATERIALES CONSTRUCTIVOS TRADICIONALES Habiendo determinado que el PET es la mejor opción entre los polímeros en cuanto a resistencia, durabilidad y densidad, se procede a establecer un cuadro comparativo con los materiales constructivos tradicionales, para determinar si efectivamente es un material apto para fines estructurales. Fig. 8 Cuadro comparativo entre PET y otros materiales constructivos A partir del análisis de este cuadro puede concluirse que si bien no es un material que compite estructuralmente, debido a que su resistencia a la tensión y compresión no alcanza a la de los materiales tradicionales pesados como el concreto o el ladrillo, presentó ciertas similitudes con materiales más dóciles, como la madera, ya que ambos tienen buena flexibilidad, buena resistencia a la compresión y similar resistencia térmica. El PET no se plantea como sustituto a los materiales tradicionales, sino más bien como complemento, en cuanto presenta otras propiedades físicas. Por otro lado, pudo establecerse una comparación directa con el ladrillo, en cuanto presentan ciertas similitudes en cuanto a dimensiones, peso (al estar la botella llena) y técnicas de colocación. 19 Fig. 9,10 Experimentación con botellas de plástico PET 20 BANDAS ELÁSTICAS DE GOMA (LIGAS) La utilización de bandas elásticas, o ligas, fue tomada en cuenta para la realización de este proyecto, ya que es un material de origen natural, flexible y altamente reciclable. La goma es uno de los materiales más versátiles que existe, ya que puede ser utilizado para varios propósitos debido a que tiene buenas propiedades de elongación. La producción de ligas empezó con la manufacturación artesanal de las mismas, pero hoy en día el proceso ha sido semi-automatizado, resumiéndose en 10 pasos: Fig. 11 Producción de bandas elásticas - Extracción: para la extracción del látex (resina natural), se realiza un corte diagonal en la corteza del árbol de caucho, dejando que éste drene un líquido blancuzco por horas. Con cada cosecha puede llegar a extraerse alrededor de 50g de látex. - Filtrado: para eliminar las impurezas de la resina, ésta es filtrada cuando aún se encuentra en estado líquido. - Adición de agua y ácidos: el látex debe mezclarse con agua y ácido acético para obtener mayor consistencia, ya que al estar en contacto con el químico las partículas se unen y forman grumos. - Compresión: la mezcla ahora pasa a través de rodillos para remover el exceso de agua; posteriormente es comprimida en bloques para su fácil manipulación y transporte. - Mezclado: los bloques son triturados en pequeños pedazos y posteriormente pasan por una máquina de “vulcanización”, donde se mezclan con distintos ingredientes (sulfuro, pigmentos, etc). - Prensado: la mezcla es pasada nuevamente por rodillos y cortada en bandas longitudinales. - Extrusión: dichas bandas entran en una máquina de extrusión que las transforma en cilindros huecos. 21 - Curado: se deja reposar la masa en cilindros de aluminio para que adquiera las propiedades elásticas necesarias. Debe agregarse talco para que la masa no se adhiera al cilindro metálico. - Cortado: la masa es lavada para remover el talco y sacada de los cilindros metálicos para ser rebanada en pequeñas secciones. - Test: las bandas el[asticas son sometidas a distintas pruebas de calidad (módulo, elongación y punto máximo de esfuerzo) antes de ser sacadas al mercado. Fig. 12 Fotos de proceso producción bandas elásticas Adicionalmente, las ligas se clasifican de acuerdo a su grosor, longitud y ancho, y tienen características específicas de acuerdo a sus dimensiones. Tabla 3 Tamaños y propiedades de bandas elásticas 22 REFERENTES Algunos proyectos que sirvieron como guía e inspiración en el desarrollo de la propuesta arquitectónica; se realizó un estudio de dichos referentes a nivel conceptual, estructural y espacial. ECOARK PAVILLION - MiniWIZ - Taipei International Flora Expo - Taipei, Taiwán Este pabellón fue diseñado por el joven arquitecto taiwanés Arthur Huang, con el objetivo de albergar la Taipei International Flora Expo en el 2011. El arquitecto y los ingenieros desarrollaron un sistema de ensamblaje único: diseñaron un modelo de botella conocido como PoliBRICK, con una forma y espesor específicos, para que las mismas pudieran encajar unas con otras, procurando general el menor espacio posible entre ellas, sin necesidad de un amarre. Fig. 13 Pabellón EcoArk El EcoArk Pavillion tiene fue concebido como un centro de convenciones; su estructura mide 130m de ancho por 26m de altura, es de tres plantas y fue elaborado con 1,5 millones de botellas de plástico. Incluye un anfiteatro, un espacio para exposiciones y una pantalla recogida con agua corriente recogida durante la época de lluvia para que funcione como aire acondicionado. Adicionalmente los componentes se entrelazan con la suficiente fuerza como para bloquear a los elementos y soportar tormentas o terremotos, así que más que una obra arquitectónica también implicó todo un logro ingenieril. El plástico claro de las paredes permite la entrada de luz natural hacia el interior de la edificación, lo que genera además una calidez espacial particular, a pesar de que las paredes sean de plástico. Ciertamente calidad del proyecto prueba que a pesar de estar hecho a partir del desecho es una edificación de gran valor arquitectónico. 23 MORIMOTO RESTAURANT - Tadao Ando - New York, EE. UU. Una de las atracciones más importantes de este restaurante, aparte de la comida, es una enorme pared doble altura de botellas de plástico, que articula los espacios a la vez que ilumina el ambiente. Dicha pared esta compuesta por alrededor de 17.400 botellas de plástico de medio litro, llenadas con agua mineral e iluminadas con pequeños bombillos LED, que producen un efecto visual impresionante. Fig. 14 Restaurante Morimoto THE BUCKY BAR - DUS Architecten - Spontaneous Street Party - Rotterdam, Países Bajos Fig. 15 The Bucky Bar Esta intervención arquitectónica forma parte de una serie de 5 propuestas positivas para el futuro de la ciudad de Rotterdam, inspirado en el desarrollo sustentable. Su nombre “Bucky” tiene origen en el prestigioso inventor americano Buckminster Fuller, quien demostró que los domos geodésicos tienen un consumo mínimo de energía con respecto a otras estructuras, siendo una opción altamente sustentable para el ambiente. El Bucky Bar se trata de crear espacialidad de manera espontánea, como refugios improvisados para albergar conversaciones, debates, juegos e incluso fiestas. La pieza fue innaugurada en uno de los postes de luz de la ciudad de Rotterdam, consistiendo en un domo geodésico construido a partir de paraguas. La intervención fue completada con un bar y un poco de música, para albergar aproximadamente 300 visitantes esa noche. Se trata de un ejemplo de arquitectura temporal a partir de un material inusual. 24 CÚPULAS GEODÉSICAS - Buckminster Fuller Resulta imposible estudiar la estructura geométrica de las cúpulas geodésicas y no toparse con el trabajo del ingeniero norteamericano Buckminster Fuller, inventor de dicha cúpula. Fuller dedicó su vida entera al estudio de un concepto que denominó “efemeralización”, que incide en la tendencia de la tecnología para poder “hacer más con menos”. En otras palabras, se trata de crear sistemas capaces de consumir menos energía, en menos tiempo, con menos recursos y que generen mayores funcionalidades. Realizó además muchas invenciones en el campo arquitectónico, siendo la más notable la creación de la cúpula geodésica, inspirada en las moléculas de carbono conocidas como fullerenos. Fig. 16 Cúpulas geodésicas de Buckminster Fuller THE EDEN PROJECT - Nicholas Grimshaw - Invernaderos - Cornualles, Inglaterra. Este proyecto, ubicado en la ciudad de Cornualles en Inglaterra, se presenta como una suerte de recorrido orgánico originado a partir de la conjunción de cúpulas geodésicas a diferentes escalas. La estructura funciona como invernadero, pero también como un parque abierto a todo público, y fue creada con el objetivo de demostrar que los lugares deteriorados por la actividad humana Fig. 17 Proyecto Edén pueden ser regenerados con la naturaleza. 25 DE LA BOTELLA AL BLOQUE SISTEMA MODULAR Con el objetivo de poder crear un sistema modular para facilitar el ensamblaje de la pieza a construir, se busca agrupar las botellas en una suerte de bloques o módulos, que permitirán su fácil montaje y transporte. La conformación que se escoge es de tipo hexagonal, ya que geométricamente es la figura que se genera para dejar el menor espacio libre entre botellas. Fig. 18 Hexágono PET Seguidamente se procede al diseño de un bloque de estructura hexagonal a partir de botellas de plástico, amarradas entre sí por medio de ligas de goma, que trabajan en tensión manteniendo las botellas unidas, pero a la vez permitiendo que éstas tengan un movimiento más libre, lejos de ser un bloque rígido. Se opta por la opción de generar dos filas de botellas alrededor de una central, la interna con el objetivo de mantener la forma del bloque, y la externa para las uniones con otros módulos. Siguiendo estos principios se crea un primer bloque, para entender la geometría y las uniones del mismo: El problema que se presenta con esta primera opción es que para unir unos con otros deben fusionarse los lados del hexágono, lo que resulta engorroso a la hora de conformar una estructura compleja. Se idea entonces un segundo bloque, a partir de la extracción de algunos elementos, para que puedan encajarse unos con otros sin necesidad de una unión formal. Dicho bloque se conforma a partir de 13 botellas plásticas y 12 ligas de goma. Fig. 19 Modo de ensamblaje de módulos 26 Fig. 23 Relación entre ángulo y diámetro Para garantizar el ángulo y evitar que la estructura se salga de control, se optó por agregar un tipo de liga de mayor densidad (roja), que amarra los bloques internamente y aporta mayor rigidez a la estructura. Dicha liga también sirve para unir los módulos entre sí, agrupándolos tanto externa como internamente en grupos de tres. Fig. 24 Amarres estructurales con ligas rojas Entendiendo este principio, pueden llegar a armarse arcos de distintos tamaños, dependiendo tanto del diámetro del arco, determinado por la cantidad de bloques, como del tipo de botella que se utilice. Actualmente existen tres tamaños estándar de botella de agua en el mercado: la de 330ml, la de 650ml y 1,5L, permitiéndonos crear arcos a distintas escalas. Partiendo de este punto, las posibilidades son múltiples; inclusive pueden crearse bóvedas, mediante la extrusión del volumen del arco, agregando más bloques en los costados para generar mayor espesor. Fig. 25 Relación entre tamaño y diámetro 29 DEL ARCO A LA CÚPULA Partiendo de la idea de poder crear arcos y bóvedas a distintas escalas, a partir de la agrupación de bloques, el paso lógico siguiente parece ser la exploración hacia la posibilidad de crear cúpulas. La cúpula, por definición, es una bóveda en forma de semi-esfera, obtenida a partir de la extrusión del arco en forma circular; en otras palabras, un número infinito de arcos dispuestos en círculo y que comparten el mismo centro. En teoría parece algo sencillo, pero en la práctica representó un gran reto. Se procedió entonces al estudio de varios tipos de cúpula, que han sido empleadas a lo largo de la historia por antiguas y actuales civilizaciones, para entender cómo esto podía hacerse posible. Se optó por tres opciones que tenían algo en común: las tres eran generadas a partir de bloques predeterminados. Dichas opciones son: la cúpula iglú, la cual se construye a partir de la colocación de bloques en forma espiral; la cúpula radial, entendida como arcos que se unen en un punto central de simetría; y finalmente, la cúpula geodésica, generada a partir de la agrupación de icosaedros y dodecaedros. La complicación que presentan las primeras dos tiene que ver con que a medida que los bloques se acercan al eje central, la dimensión de los mismos varía, ya que deben hacerse cada vez más pequeños para poder cerrar la forma esférica; por lo que deben diseñarse varios tipos de bloque que correspondan a cada sección de la esfera, lo que resulta poco práctico a la hora de ser implementado. 30 En contraposición a esto, la cúpula geodésica presenta tan solo dos tipos de bloque, cuyas dimensiones no deben variar para poder conformar la esfera, sino que son agrupados a través de un sistema geométrico; adicionalmente, se compone en su mayoría de sólidos de cara hexagonal, coincidiendo con la investigación realizada previamente. Por este motivo, empezaron a hacerse pruebas sobre cómo debía ser ensamblada este tipo de estructura, obteniendo grandes resultados tanto a nivel estructural como plásticos. Fig. 26 Distintas posibilidades de conjugación de bloques 31 MÓDULO 5X5 Esta variable se origina a partir de una mayor conjunción de bloques hexagonales y pentagonales, de manera de crear un módulo de mayor dimensión que a su vez genere un diámetro mayor en la estructura. Esta escala surge a partir de la necesidad de crear una estructura de cobijo, un refugio capaz de contener a una sola persona. Además, se escoge la construcción de dicha estructura como comprobación de que las otras dos escalas pueden llevarse a cabo. Las botellas empleadas corresponden a un tamaño medio (600ml), dando como resultado una estructura de aproximadamente 1.80m de diámetro. 33 MÓDULO 25X25 A raíz de la posibilidad de conjugar esferas pertenecientes a la misma escala, surge la necesidad de desarrollar un sistema que permitiera combinar las distintas escalas de proyecto, con el objetivo de poder generar diversas experiencias espaciales. A manera de comprobación, se escoge un espacio en los jardines de la Universidad Simón Bolívar que sirviera como contexto a la estructura planteada. El espacio seleccionado recoge una serie de características específicas: se trata de una caminería no arbolada que conecta transversalmente el parque, además posee visuales hacia los puntos de interés del parque, como la Laguna de los Patos y diversas especies arbóreas presentes en la zona. Surge así la posibilidad de conformar un espacio interactivo, que permite la conjugación de distintos tamaños de cúpula, para ofrecer distintas experiencias espaciales a lo largo del recorrido, así como la posibilidad de remoción de algunos elementos para abrir la visual sergio es pana y bonito hacia los puntos de interés del espectador. Las posibilidades son infinitas, ya que no sólo puede jugarse con la posición y tamaño de los elementos, sino también con la luz, con ayuda de focos de luz artificial en contraste con la iluminación natural; el color, agregando elementos en el interior de las botellas que modifiquen el efecto visual; e inclusive puede controlarse el paso de agua, con un sistema de impermeabilización 34 35 F1_Vista general de la pieza F2_Vista desde el exterior 36 F4_Vista hacia el interior F5_Espectadores disfrutando el espacio 37 F5_Detalle bloque de botellas desde el interior de la estructura F6_Vista de noche 38 F7_Deliberación del jurado en el interior de la pieza 39 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAHAMÓN, Alejandro. ReMaterial: Del desecho a la arquitectura. Barcelona: PAD Editorial (2008) BORGES, Alejandro. Ceci n’est pas un container…Caracas (2010) LYNCH, Kevin. Wasting Away. St. Francisco (1990) REFERENCIAS ELECTRÓNICAS DÍAZ MARTÍN, Diego. Basura ¿destino incierto en Venezuela? VITALIS. 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