Mejorar la sostenibilidad de las ciudades y promover la gestión eficiente de los recursos naturales compartidos para avanzar hacia un desarrollo sostenible son algunos de los objetivos adoptados por la Organización de las Naciones Unidas en el marco de la Agenda 2030, a la que Uruguay adhirió. En el alcance de esos objetivos la construcción y el sector de la edificación juegan un papel relevante hacia la reducción de los impactos ambientales, por ejemplo, de las emisiones de gases de efecto invernadero. Es ahí donde el uso de madera y sus productos derivados en construcciones de todo tipo se presenta como una potencial oportunidad para mitigar los efectos que estos sectores producen en el ambiente.
En ese marco, se publicó recientemente el estudio “Comparative BIM-based Life Cycle Assessment of Uruguayan timber and concrete-masonry single-family houses in design stage” en la revista Journal of Cleaner Production, que presentó un método basado en el análisis del ciclo de vida (ACV) de edificios adaptado a la metodología de diseño Building Information Modeling (BIM) –un software utilizado para el diseño de edificios– para comparar, durante la fase de diseño, los impactos ambientales producidos por una vivienda unifamiliar con estructura de madera y los de una vivienda de mampostería y hormigón construidas en Uruguay.
La elaboración de este estudio y la comparación de estos sistemas de construcción surgieron de una cadena de varios sucesos, explicó a la diaria una de las autoras del artículo, Bernardette Soust-Verdaguer, pero principalmente se desprendió de su tesis doctoral: “Análisis del Ciclo de Vida (ACV) de Edificios residenciales. Propuesta metodológica para el diseño de una herramienta simplificada”. La investigadora explicó que el objetivo de la metodología desarrollada es “simplificar” la aplicación del ACV, que permite “determinar de forma cuantitativa los impactos que genera cualquier producto en el ambiente”, y su implementación durante el proceso de diseño puede ayudar a los diseñadores y los arquitectos a tomar mejores decisiones sobre los materiales, los productos y los procesos que están involucrados durante el ciclo de vida de los edificios sin esperar a que la edificación esté hecha para medir con más exactitud sus impactos.
Las casas
Las casas seleccionadas para el estudio fueron la vivienda ganadora del concurso internacional Solar Decathlon Latin America en 2015, denominada La Casa Uruguaya (LCU), y una de mampostería y hormigón llamada COVISA –su nombre proviene de la cooperativa a la que pertenece–. Según sostuvo la arquitecta, a pesar de estar construidas con base en materiales diferentes, las casas tienen características similares que permiten comparar sus impactos sobre el ambiente.
La casa LCU “es un ejemplo de construcción en madera para vivienda social en Uruguay”, señalan las autoras en el documento, y agregan que “fue diseñada con criterios de sustentabilidad pero enfocada en aspectos cualitativos”. La vivienda tiene una superficie de 63 m2 en una sola planta, y cuenta con tres habitaciones. Toda la estructura se sostiene sobre pilotes de madera que actúan como cimientos. Las paredes, el piso y las estructuras del techo están hechas de vigas de madera y de madera contrachapada. Para el aislamiento térmico de 10 cm en las paredes y en el interior se utilizaron láminas adicionales de madera contrachapada “como acabados” para las paredes y el techo. Asimismo, la LCU cuenta con una “protección solar vertical” también fabricada en madera instalada a unos 40 cm de la estructura, que cubre tres lados de la casa y “actúa como fachada ventilada, protege la casa del sol y mejora su rendimiento térmico”. Por último, señalan las investigadoras, se utilizaron ventanas con marco de policloruro de vinilo (PVC) con doble acristalamiento y puertas de madera.
La casa COVISA “es una típica vivienda social”, dicen las autoras. Está ubicada en Sauce, a 36 kilómetros de Montevideo. Tiene una superficie de 57 m2, también en una sola planta, y tiene tres habitaciones. Fue construida por la familia usuaria final en el marco del programa de autoconstrucción impulsado por la Agencia Nacional de Vivienda del Ministerio de Vivienda y Ordenamiento Territorial. Los muros fueron construidos con ladrillos de mampostería artesanal. Internamente las paredes se pintaron con pintura plástica. “El techo ligero consta de cerchas de acero, zinc galvanizado, poliuretano (3 cm), cámara de aire (8 cm), poliestireno (3 cm) y mortero de cemento (1,5 cm)”, describen las investigadoras. En cuanto a los cimientos, se colocaron pequeños pilotes de hormigón. Se utilizaron ventanas de vidrio simple y puertas de madera. Por las características del contexto, la casa cuenta con instalaciones básicas que incluyen agua corriente, saneamiento y suministro eléctrico. En el caso de la casa COVISA, las autoras apuntan en el documento que el diseño se basó en los “criterios económicos más allá de lo estético y ambiental”.
Los beneficios de la madera
En la introducción del estudio las autoras señalan que “por lo general la construcción con madera puede presentar ciertas ventajas en comparación con la de hormigón y el acero”, por ser un material biodegradable y su capacidad de capturar carbono. Sin embargo, aclaran que la cuantificación y la generalización de estos posibles beneficios ambientales de la madera durante todo el ciclo de vida del edificio puede resultar difícil, por la multiplicidad de factores que deben tenerse en cuenta. Soust-Verdaguer explicó que se debe tener en cuenta que “la madera sigue un proceso bastante complejo durante su cadena productiva y su ciclo de vida”, y no basta con contemplar sólo la captura de carbono biogénico del material. Es necesario tener en cuenta, entre otras cosas, “las distancias que recorrerá la madera desde los puntos de extracción y procesamiento a la zona donde se emplazará el edificio, el mantenimiento de los materiales y los productos que van a intervenir en la construcción”. Otro punto que mencionó Soust-Verdaguer son los aspectos que intervienen en el “final del ciclo de vida”, es decir, qué va a pasar con ese edificio una vez que llegue a la etapa de final de uso, sea que se incinere –“si derivado de este proceso se va a recuperar o no energía”–, se lleve a un vertedero o se composte. “Hacen falta que varios factores demuestren que el material es beneficioso, porque, por ejemplo, si para mantener el edificio necesito usar un material o un producto que emite muchas sustancias tóxicas termina por no ser tan beneficioso”, sostuvo.
Incluso, entre la medición de los impactos ambientales que produce la madera se debería considerar un aspecto anterior a la producción de la construcción: la gestión del bosque y su procedencia, comenta la arquitecta. Se debe tener en cuenta “si la madera proviene de un bosque que está gestionado de forma sustentable o no, si ese bosque va a ser replantado o no, es decir, si el carbono que se ha capturado mediante la fotosíntesis seguirá siendo capturado o no”, manifestó. Así, las autoras resumen que los “potenciales beneficios del uso de la madera y de productos derivados de la madera en la construcción no se pueden generalizar y, por lo tanto, deben analizarse integrando todas las etapas del ciclo de vida, desde el manejo forestal hasta el final de la vida, que incluyen el procesamiento, transporte, uso y mantenimiento y reutilización (en el caso que exista)”.
Render de la vivienda COVISA. Gentileza Bernardette Soust
Impactos ambientales
La aplicación del ACV a las viviendas abarcó cuatro etapas: producto, proceso de construcción, uso y fin de vida. En cada una se incluyeron varios “módulos de información” con datos y se formularon hipótesis sobre los impactos y los aspectos ambientales de los edificios. Relacionados a la etapa de producto y proceso de construcción se tomó en cuenta el suministro de materia prima, el transporte de materiales a la fábrica, la fabricación, el transporte al sitio de construcción y el proceso de construcción. En cuanto a la etapa de uso se incluyeron los módulos de mantenimiento, reparación, reemplazo de materiales y componentes de construcción, y energía operativa en uso. Por último, se consideró la demolición, el transporte hasta la disposición final y la disposición final. Las fuentes de datos de donde se obtuvieron la mayoría de los impactos estuvo basada en la base de datos ambientales “ecoinvent, la más utilizada para este tipo de estudios, en la adaptación de estos datos a características del contexto uruguayo, como por ejemplo la producción artesanal de ladrillos, y en estudios y trabajos previos desarrollados sobre este contexto, principalmente tesis de maestría y doctorado”, dijo la investigadora.
Las categorías de impacto ambiental incluidas en el estudio fueron: potencial de calentamiento global, referido a las emisiones equivalentes de CO2; potencial de acidificación –uno de los fenómenos responsables de la lluvia ácida–; potencial de eutrofización –un fenómeno provocado por el aporte excesivo de nutrientes–; ecotoxicidad del agua dulce; toxicidad humana; y potencial de agotamiento del ozono.
Por m2 y año del ciclo de vida de cada vivienda, la casa LCU obtuvo los valores más bajos para todas las categorías, excepto para el potencial de eutrofización. “Así, la opción más favorable fue la LCU. Al comparar los casos de estudio, los resultados confirman que la casa COVISA produjo los mayores impactos ambientales. Esto puede deberse al uso de hormigón, cemento, acero y pintura, y al peor desempeño energético. Otra razón podría ser la estrategia de diseño. Entre los casos de estudio, la casa COVISA es la menos compacta y utilizó la mayor cantidad de material por metro cuadrado por área acondicionada de la vivienda”, explican las investigadoras.
Por fase del análisis del ciclo de vida
En la investigación, los impactos ambientales también fueron organizados según las etapas del ciclo de vida de las viviendas. En ese sentido, los mayores impactos se produjeron en la etapa de uso (mantenimiento, reparación, sustitución de materiales y componentes de construcción, y energía operativa en uso). De forma interesante, al ver los impactos de esta forma se observa que en estos módulos, en especial en el mantenimiento, la reparación y la sustitución de materiales y de componentes de construcción, la incidencia de varios indicadores ambientales como potencial de calentamiento global, especialmente potencial de acidificación, ecotoxicidad acuática de agua dulce, toxicidad humana y potencial de agotamiento del ozono, fue mayor para la casa LCU en comparación con la casa COVISA. Este hecho, explican las autoras, puede deberse a “más frecuentes trabajos de mantenimiento y sustitución” y al uso de materiales, como pinturas, que en ocasiones contienen sustancias químicas peligrosas, “que son más necesarias” para la estructura de madera que para la de mampostería y hormigón. Para reducir los impactos producidos en estas etapas, en el documento se plantea como alternativa reemplazar esos materiales o sustancias potencialmente tóxicas por otros materiales que produzcan menos impactos.
De todas formas, los efectos ambientales son menores en el resto de los módulos considerados: suministro de materia prima, transporte de materiales a la fábrica, fabricación, transporte al sitio de construcción y los relacionados con el final del ciclo de vida: desconstrucción, transporte hasta la disposición final, y disposición final. En el caso del traslado de los materiales al sitio de edificación y del sitio de edificación al vertedero, la LCU produce en comparación con la casa COVISA menores impactos, probablemente “debido al volumen y peso de los materiales requeridos por metro cuadrado de área de calefacción de la casa”, sostienen las autoras.
“La principal diferencia observada entre casas se puede atribuir a la diferencia en la matriz energética de donde proviene la energía operacional que ambas utilizan durante la fase de uso y las diferencias en la demanda de energía en fase de uso”, establece la investigación. “LCU fue evaluada considerando su autoabastecimiento mediante energía solar fotovoltaica y la vivienda COVISA se abastece de la red eléctrica, teniendo en cuenta la matriz energética existente en el país (mayoritariamente, proveniente de fuentes renovables)”, señaló la arquitecta. En las etapas de obtención de materia prima, transporte de materiales a la fábrica, fabricación, transporte de la fábrica a la obra y construcción, la casa COVISA presenta los valores más altos, menos para el indicador eutrofización. Mientras que la casa LCU presenta los valores más elevados en algunos de los módulos de la etapa de uso para algunas categorías de impacto, tales como ecotoxicidad acuática del agua dulce, potencial eutrofización y toxicidad humana. Sin embargo, el balance global de las diferentes categorías de impacto y las diferentes fases del ciclo de vida muestran a la casa LCU como la opción más favorable.
Un camino largo por delante
La arquitecta señala que con este trabajo queda en evidencia la necesidad de avanzar en la generación de “herramientas que permitan brindar mayores garantías a la hora de evaluar los impactos” sobre el ambiente y “perder” el miedo o los “prejuicios” que desde la arquitectura se interponen a la hora de integrar este tipo de metodologías basadas en el ACV, ya que “contribuyen a que se diseñe de una forma más sostenible y a que se consideren otro montón de factores a la hora de diseñar que en general no se tienen en cuenta, como las distancias, el mantenimiento, los procesos constructivos, los procesos de recuperación y reciclaje de materiales”. Uruguay tiene un largo camino que recorrer en ese sentido, y al mismo tiempo “especiales condiciones para su implementación, debido a los grandes avances producidos hacia la transformación de su matriz energética”, dijo Soust-Verdaguer. Es así como la energía operacional en fase de uso –generalmente la que mayores impactos produce– puede reducir su relevancia en etapas como la fase producto o la de mantenimiento, reparación y sustitución. Así, la implementación de este tipo de estudios en este contexto puede repercutir en la reducción de los impactos que se producen a lo largo del ciclo de vida completo de los edificios. Actualmente, en el país no existe ninguna norma que regule la aplicación de ACV y los impactos ambientales de las construcciones desde las etapas de diseño para este contexto específico, sostuvo la investigadora. La norma internacional de referencia en este tema, explicó Soust-Verdaguer, es la ISO 21930, sobre declaraciones ambientales de productos de construcción. En ese sentido, la arquitecta planteó que es importante avanzar hacia la generación de bases de datos nacionales, para no tener que “depender” de bases de datos extranjeras.
De todas formas, eso no quiere decir que en Uruguay los arquitectos no apliquen implícita o explícitamente ningún criterio de sostenibilidad. Por ejemplo, desde hace varios años se está utilizando la certificación LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), que se alinea con este objetivo. Se trata de un conjunto de pautas orientadas a la reducción de los impactos negativos que produce un edificio sobre el ambiente y su entorno social.
“A través del impulso de normas y regulaciones, entre otras cosas, debemos ir hacia la descarbonización de la construcción y de todo el planeta. Es un tema clave, que debe integrar la primera línea de discusión para generar conciencia sobre la huella de carbono que estamos generando con todas las actividades humanas, incluida la construcción. Siguiendo los actuales patrones sólo nos espera un panorama catastrófico”, manifestó la investigadora. A su vez, planteó que “si queremos avanzar efectivamente hacia objetivos tan radicales como la descarbonización y la economía circular en este sector, la construcción fundada en el cemento (pórtland), como la conocemos actualmente, y en materiales que no puedan reciclarse o reutilizarse tiene los días contados”.
Artículo: Comparative BIM-based Life Cycle Assessment of Uruguayan timber and concrete-masonry single-family houses in design stage
Autoras: Bernardette Soust-Verdaguer, Carmen Llatas, Laura Moya
Publicación: Journal of Cleaner Production (Volume 277, 2020).