Este día, siguiendo con la publicación de los artículos elaborados por los maestrantes dentro de la cátedra de Gestión tecnológica del programa de posgrado de la Facultad de Arquitectura y Diseño de LUZ, presento el artículo del Ing. Juan González, sobre un nuevo material, el concreto fosforescente.

El Concreto y la Luz

se venden en uno sólo, eficiencia energética.

JUAN LUIS GONZÁLEZ POLANCO

CI: 20.380.952

A  fin de brindar una mayor funcionalidad y versatilidad, a los nuevos espacios y en el desarrollo de modelos inteligentes de la construcción que vayan íntimamente relacionados con la eficiencia energética, se han implementado nuevos materiales que poseen una o más propiedades modificadas, de manera controlada y parcial, por estímulos externos como radiación, temperatura, pH, humedad, viento, entre otros factores ambientales.

El cemento como elemento fundamental del concreto es considerado en la industria de la construcción como un material pasivo, con características como aglomerante y adhesivo y generalmente estructural. La tarea hoy día es “darle” al cemento blanco la capacidad y la funcionalidad de generar energía y, en este caso específico, dar luz.

El doctor en ciencias José Carlos Rubio, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo en México,  es el creador del cemento fosforescente. Un cemento que tiene como capacidad esencial emitir luz hasta por 12 horas e iluminar una carretera, un camino, un estacionamiento, un patio o incluso una fachada de un edificio, y pensando en aplicaciones menores en un baño, en un piso o en una piscina. 

En los estudios preliminares para saber si había alguna investigación relacionada con su tema, Rubio y su equipo detectaron que en la industria de la fotoluminiscencia la generación de este tipo de luz se enfocaba en la industria del plástico, de juguetes y aparatos eléctricos, y la industria del cemento estaba abandonada y ahí radica su potencial. Según el investigador, la producción anual de cemento a nivel mundial es unos 4 billones de toneladas y este elemento, después del agua, es considerado el material más utilizado por la sociedad, por lo que es importante darle mayor funcionalidad.

Su principal objetivo es hacer fosforescente el cemento; es decir, darle “cierta capacidad de absorber luz” y esa característica se obtiene mediante un proceso de poli condensación de materias primas. La absorción de luz busca darle al cemento, la principal modificación y contribución a la tecnología, era parcial y no total; no ofrecer el cemento transparente, pero sí cambiar esa posibilidad en su interior. Para ello modificaron las características del cemento para que absorbiera su superficie cierto nivel de energía y luz, las ondas electromagnéticas, para que se cargara y posteriormente pudiera emitir luz.

El especialista en materiales por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (IPN), Unidad Querétaro, indicó que cualquier fuente de luz que el material reciba es capaz de “cargar” al cemento, pero cuanto mayor sea el nivel de intensidad es mejor, y en este caso la luz solar cumple con esa capacidad, además de que en su espectro abarca la luz ultravioleta, la de más provecho para sus propósitos.

Mediante la modificación que le practicó al cemento, Rubio evitó la deformación, decoloración y cristalización que se da regularmente en la industria del plástico, y de paso le dio fortaleza a su cemento, el cual tendrá una duración de 100 años, ya que la radiación solar no le hace absolutamente nada.

Las investigaciones revelaron que el  cemento es de cinco a siete veces más caro y por eso actualmente trabaja en su optimización e intenta “reducir costos lo más que se pueda, pero sin bajar la calidad, para que llegue al mercado con la mayor amplitud y a todos los sectores”.

La mayor propuesta para su aplicación es como recubrimiento en adoquines o mosaicos, que llevarían sólo una película muy delgada, ya que no se requiere que toda la masa sea de concreto fosforescente,  sino sólo una parte.

El diseño tiene una patente otorgada a la Universidad Michoacana por el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial y esperan registrar dos o tres más que se derivan de este mismo trabajo, pero con otros materiales. Han recibido algunas propuestas de compradores, vendedores e inversionistas.  Argentina, Brasil, Chile y España ya muestran su  interés en la aplicación para  carreteras.

El uso de este tipo de concreto se destaca el mercado arquitectónico: fachadas, piscinas, baños, cocinas, estacionamientos, etcétera; en la seguridad vial y señalamientos; en el sector de generación de energía, como plataformas petroleras; y en cualquier lugar que se desee iluminar o marcar espacios que no tengan acceso a instalaciones eléctricas, dado que no requiere un sistema de distribución eléctrica y se recarga solo con la luz.

Cargar este material, con luz natural o artificial, busca ofrecer nuevas funciones lumínicas y térmicas al elemento de la construcción más utilizado en el mundo con el objetivo de disminuir el consumo energético, generado por los sistemas activos lumínicos y térmicos.

El cemento convencional, según el investigador, generalmente pasa desapercibido aunque forma parte del entorno. Sus ventas son indicadores de la economía de un país, está en todas partes del mundo y es considerado el material más utilizado por el ser humano después del agua.

Por otro lado, existe el comercio de  plásticos fosforescentes, los encontramos en relojes, señalamientos viales y de seguridad, juguetes, artículos de decoración, etcétera. La fosforescencia o fotoluminiscencia es un fenómeno físico que algunos materiales tienen: El material absorbe la energía o luz (solar o artificial); de dicho espectro de luz solo nos interesa la luz ultravioleta, esta provoca en los pequeños cristales que se embeben en los plásticos que sus electrones tengan un cambio en su nivel energético; posteriormente los electrones vuelven a su estado de menor energía, en ese salto se libera la energía acumulada o absorbida en forma de fotones o luz que, dependiendo de la composición química de esos cristales, puede ser azul, amarilla, verde, naranja, etcétera.

Lamentablemente, la misma fuente de energía (rayos ultravioleta) que produce la fosforescencia o fotoluminiscencia, también destruye y daña los plásticos rompiendo o promoviendo la ruptura de las cadenas de polímeros que constituyen esos plásticos. Por lo tanto, si uno piensa en inventar un cemento fosforescente o cemento emisor de luz, tiene que enfrentar los retos de hacer un cambio en la microestructura del cemento mismo, para que permita el paso de la luz a su interior y, posteriormente, la luz generada en el interior del cemento salga al exterior.

El reto mayor es que no se deben utilizar polímeros sintéticos o resinas orgánicas porque debemos crear nuevos materiales y nuevos productos sin afectar el medio ambiente y, por otro lado, debe resistir la radiación ultravioleta sin deteriorarse. La solución fue encontrada en la química inorgánica: producir un cemento con propiedades ópticas diferentes permitiendo la transmisión y reflexión de la luz.

Concluimos que el cemento y la luz se han puesto hoy día al servicio de la arquitectura y la construcción de grandes obras, donde el ingenio del hombre lleva a este material y a este fenómeno (concreto y luz) a encontrarse con eficiencia energética.