Propuesta de un producto eco-eficiente: paneles para aislamiento térmico a partir de filtros de cigarros reciclados y su aplicación en la construcción

PROPUESTA DE UN PRODUCTO ECO-EFICIENTE PANELES PARA AISLAMIENTO TÉRMICO A PARTIR DE FILTROS DE CIGARRO RECICLADOS Y SU APLICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN. TRABAJO FIN DE GRADO Autor: Tutor: Grupo Docente: Grado en Fundamentos de la Arquitectura Escuela técnica superior de Arquitectura Curso 2019-2020, Grupo TFG-H Ramírez Fernández, Julia Rubio de Hita, Paloma Fernández Nieto, Enrique D. César Frustaglia, Diego Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 2 Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 3 PRÓLOGO Agradecimientos……………………………………………………………………………………………..5 Resumen. Palabras clave……………………………………………………………………….…………..6 Abstract. Key words ……………………………………………...…………………………………….……7 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN*…………………………………………..…………………………….……….…………..9 1.1. ¿Qué es el plástico? 1.2. Propiedades generales de los plásticos 1.3. Tipos de plásticos 1.4. El problema de los plásticos y el medio ambiente 2. ESTADO DE LA CUESTIÓN*………………………..………………………………….…………………….13 2.1 Origen y aparición de los filtros 2.2 Composición de los filtros y las colillas 2.3 Problemática ambiental 2.4 Estudios realizados con colillas de cigarro 3. OBJETIVOS*…………………..………………………………………………………………………………27 3.1 Objetivos generales 3.2 Objetivos específicos 4. HIPÓTESIS DE PARTIDA*…………………………………………………………..……………….………..29 5. METODOLOGÍA DE TRABAJO………………………………………………………………..……………35 6. DISEÑO DEL PRODUCTO PORPUESTO……………………………………………………………...…….37 6.1 Las lanas minerales 6.2 Caracterización del producto propuesto 7. APLICACIÓN DEL PRODUCTO A UN CASO PRÁCTICO……………………………………………….47 7.1 Medición con paneles de lana mineral en Málaga 7.2 Medición con paneles propuestos en Málaga 7.3 Medición con paneles de lana mineral en Burgos 7.4 Medición con paneles propuestos en Burgos 7. 5 Resultados 8. CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………..67 9. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………..70 10. FIGURAS…………………………………………………………………………………………………..…..76 11. TABLAS…………………………………………………………………..…………………………………….79 12. ANEXOS……………………………………………………………………………………………………….81 Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 4 Plásticos en los océanos, 2018. Fuente: G. Parsons, Greenpeace. * La mayoría del contenido expuesto en el apartado 1. (Pág. 9-15), se corresponde con la parte de investigación desarrollada en grupo, junto con mis compañeras Carmen Serrano Quijada, Fátima Heras Saldaña e Inmaculada Marmolejo García. Mientras que los apartados 2, 3 y 4 (Pág. 17-29) se han elaborado junto con Fátima Heras Saldaña. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 5 0. PRÓLOGO Agradecimientos. Tras este proceso de investigación y aprendizaje, me gustaría agradecer la ayuda prestada por mi tutora, Paloma Rubio de Hita, y por todo el grupo docente, Enrique D. Fernández Nieto y Diego César Frustaglia. Este trabajo ha significado para mí una introducción muy interesante en el campo de la investigación sobre nuevos materiales y productos ecoeficientes. También me gustaría mencionar a mis compañeras de equipo, Carmen Serrano Quijada, Fátima Heras Saldaña e Inmaculada Marmolejo García, por el trabajo realizado y que, a pesar de las circunstancias, han supuesto una gran ayuda. Por último, dar las gracias a mis padres por todos estos años de apoyo. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 6 Resumen. Palabras Clave. Las colillas de cigarros son uno de los residuos más abundantes en la naturaleza en todo el mundo. Estas colillas están principalmente compuestas por acetato de celulosa, un tipo de plástico que no es biodegradable y que causa grandes problemas medioambientales. Por ello, este trabajo estudia la posibilidad de elaborar y producir un nuevo aislante térmico a partir del uso de filtros de colillas. Primero, se ha realizado una investigación y caracterización del producto propuesto, para luego, compararlo con otro producto aislante comúnmente usado, las lanas minerales, y demostrando así su validez. Finalmente, se lleva a cabo su aplicación en un proyecto arquitectónico para verificar el impacto ambiental que supondría utilizar este producto, el cual recicla grandes cantidades del residuo, Los resultados obtenidos son favorables, y aunque solo establece la iniciación a un ámbito de investigación extenso, se demuestra que es un producto viable que podría tener un impacto ambiental positivo Palabras clave: residuo plástico; colillas de cigarro; filtros de cigarro; reciclaje; aislamiento térmico; material construcción sostenible Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 7 Abstract. Key Words. Cigarette butts are one of the most common waste materials accumulated in the environment worldwide. These butts are mainly composed of cellulose acetate, a non-biodegradable plastic which causes major environmental problems. Therefore, this paper studies the possibility of developing and manufacturing a new thermal insulator using cigarette butts filters. First, an investigation and characterization of the proposed product has been carried out, and then, it has been compared with another widely commercialized insulating product, mineral wools, thus demonstrating its validity. Finally, it is applied to an architectural project in order to verify the environmental impact of using this product, which recycles large amounts of the waste. The results obtained are favourable, and although it only establishes the initiation to an extensive research field, it has been demonstrated that it is a viable product that could have a positive environmental impact. Key words: plastic waste; cigarette butts; cigarette filters; recycling; thermal insulation; sustainable construction material Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 8 Plásticos en las costas. Fuente: Greenpeace Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 9 1. INTRODUCCIÓN 1.1. ¿Qué es el plástico? El plástico es una gama de materiales sintéticos o semisintéticos que en la actualidad tienen un gran ámbito de utilización. Podemos encontrar plástico en los envases de alimentos, en los edificios, en la ropa, etc. “Los plásticos son materiales orgánicos, igual que la madera, el papel o la lana. Las materias primas que se utilizan para producir plástico son productos naturales como la celulosa, el carbón, el gas natural, la sal y, por supuesto, el petróleo.” [1] La procedencia del término “plástico” viene del griego “plastikos” que evidencia una de sus principales propiedades: se puede moldear. 1.2. Propiedades generales de los plásticos El plástico es uno de los materiales más utilizados en todo mundo por sus propiedades y bajo coste de producción, como su baja densidad. También es un producto que presenta propiedades impermeables y aislantes tanto térmica como acústicamente [2]. 1.3. Tipos de plástico. Grupos generales Existen dos grandes tipos de plástico: I Los termoplásticos, que no sufren cambios en su estructura química cuando se le aplica calor. Esto quiere decir que se pueden fundir y moldear cuando se calientan. Este proceso es reversible y se puede realizar todas las veces que se desee. En este grupo se encuentra el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el poliestireno expandido (EPS), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etilenglicol (PET), las poliamidas (PA), el policarbonato (PC), el polimetacrilato de metilo (PMMA), los elastómeros termoplásticos (TPE), etc. II Los termoestables son la familia de plásticos que sufren un cambio químico cuando se calientan creando una red tridimensional. Es decir, que una vez calentados y moldeados no se pueden volver a modificar. En este grupo se encuentra el poliuretano (PUR), los poliésteres insaturados, las resinas epoxi, los ésteres de vinilo, la silicona, la resina de melamina, las resinas fenólicas, etc. [3] [4]. 1.4. El problema de los plásticos y el medio ambiente El plástico ha inundado nuestra vida diaria: podemos encontrarlo en envases de productos, ingredientes de cosméticos, el textil de la ropa, materiales de construcción y todo tipo de usos. Sin embargo, esto se está convirtiendo en un problema debido a su lenta degradación y alta contaminación ambiental. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 16 Colillas de cigarros desechadas en la naturaleza. Fuente: Proyecto LIBERA Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 17 2. ESTADO DE LA CUESTIÓN En España, 90 millones de cigarros son consumidos diariamente, lo cual genera unos 32850 millones desechos de filtros al año [19]. Mundialmente, se consumen 6 billones de cigarros al día (cifra española, es decir, 10^12), de los que 4,5 son tirados al suelo. Según el informe Colillas en espacios naturales [20], realizado por la colaboración de SEO/BirdLife y Ecoembes en 2018 desde el proyecto conjunto LIBERA, ”estos desechos pueden llegar a viajar miles de kilómetros y contaminar diferentes ecosistemas, encontrándose muy a menudo en zonas urbanas, pero también en la naturaleza, incluidos los océanos”. Según campañas lideradas por LIBERA, las colillas son uno de los residuos más frecuentes en el campo, bosques, montes, playas y mares, es decir, en ecosistemas naturales, seguidos de otros productos como las toallitas húmedas. Fig. 13. Estadística que muestra el incremento global del consumo de tabaco entre 1880 y 2014 (billones anglosajones, 10^9). En 2017 se consumieron 5,42 billones de cigarros, en cifras españolas (10^12). Fuente: J. Elflein, “Global cigarette consumption from 1880 to 2017”. Statista, 2019, https://www.statista.com/statistics/279577/global-consumption-of-cigarettes-since-1880/ El principal problema es que este residuo, centrándonos en los filtros de las colillas, está mayoritariamente compuesto de acetato de celulosa, un termoplástico (tipo de plástico que puede ser calentado y moldeado más de una vez). El acetato de celulosa es una sustancia fotodegradable pero no biodegradable, e incluso aun siendo fotodegradable, esta fotodegradación tarda meses y es parcial. Los rayos ultravioletas del sol rompen el filtro, pero sólo en piezas más pequeñas, el material fuente no desaparece [21], [22], [26]. La Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR) nos advierte, después de numerosas evidencias científicas, que una colilla tarda en descomponerse completamente de 8 a 12 años. Este tiempo depende de las condiciones ambientales y los productos químicos presentes y, que contaminan, el medio en el que se encuentran depositadas dichas colillas [23], [24]. Además de esto, según el Comité Nacional para la Prevención del Tabaquismo, el filtro es la parte donde se retiene gran parte de los componentes más nocivos del tabaco, como la acetona, amoniaco o naftalina (presentes en productos de limpieza), arsénico, cadmio, alquitrán, polonio, metanol, etc. Estos componentes se liberan en contacto con el agua, teniendo consecuencias nefastas en todos los seres vivos [25]. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 18 2.2.1. Aparición y función de los filtros A mediados del siglo XX, empezaron a aparecer estudios muy claros y fiables que atribuían el cáncer de pulmón, entre otras muchas enfermedades graves, al hecho de fumar tabaco. Fue entonces, en la década de los 50, cuando se empezaron a introducir en el mercado los filtros con acetato de celulosa [26]. En 1966 el US Public Health Service, el Servicio de Salud Pública de EEUU, aclamó que mientras más bajo era el nivel de nicotina y alquitrán en el humo del tabaco, los cigarros eran menos nocivos para la salud de las personas. Por tanto, el Gobierno y la industria tabaquera, siguiendo este informe, estudiaron en esta línea para reducir dichos niveles, tanto en el cultivo del tabaco como en su posterior producción. Aquí es donde aparecieron los cigarros con filtro, junto con otras medidas que fueron publicitadas por la industria como un tabaco más seguro para la salud del consumidor. Estos filtros reducían los niveles de nicotina y alquitrán inhalados por los fumadores, por lo que, en un principio pareció una mejora saludable para la industria del tabaco [27]. Fig. 14. Gráfica en la que se muestran las ventas de cigarros con y sin filtros en los Estados Unidos entre 1925 y 1993. Durante los últimos 50 años casi todos los fumadores cambiaron a cigarros con filtros, la gran mayoría fabricados con acetato de celulosa. Fuente: National Cancer Institute, “Risks Associated with Smoking Cigarettes with Low Machine-Measured Yields of Tar and Nicotine”. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Cancer Institutes: Bethesda, MD, USA, 2001. No obstante, en 2001 el National Cancer Institute presentó una investigación realizada sobre los supuestos beneficios en la salud gracias a los cigarros con bajo contenido en alquitrán y nicotina. En el informe, Risks Associated with Smoking Cigarettes with Low Machine- Measured Yields of Tar and Nicotine [28], se concluía que en los últimos 50 años la salud pública no se había visto mejorada por los cambios realizados en el diseño o fabricación de los cigarros. Entre otras causas, esto se debió en parte a que, debido a la falsa creencia generada en dicha época de que los cigarros con filtros protegían la salud del fumador, un gran número de ellos no habría intentado dejar de fumar. Por lo que los filtros, en general, tuvieron hasta un efecto perjudicial para la salud de la población. No solamente con esto, posteriormente se ha demostrado que los filtros en sí son nocivos para la salud. Diversas investigaciones descubrieron que las fibras de acetato de celulosa, por las que están compuestos los filtros, son inhaladas al fumar. Hay que añadir, que no solo ingerimos estas fibras compuestas principalmente por acetato de celulosa, un plástico no biodegradable, sino que también estamos ingiriendo todos los componentes cancerígenos del tabaco que se quedan en el Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 19 filtro. Existen estudios que muestran cómo estas fibras han sido encontradas en los tejidos pulmonares de pacientes con cáncer de pulmón [29], [30], [31]. A pesar de que, durante los últimos 50 años, el consumo de cigarros con filtros haya aumentado de un 1% a un 99% [32], [Fig. 14]; actualmente, la industria tabaquera ha realizado numerosos intentos de lograr filtros más respetuosos tanto con el ser humano, es decir, buscando una menor inhalación de sustancias perjudiciales, como con la naturaleza mediante filtros biodegradables. Ya en los años 90 constan múltiples publicaciones encaminadas en la búsqueda de estos filtros biodegradables debido a la emergente preocupación ambiental, muchas realizadas por los propios fabricantes de cigarros [33], [34], [35], [36]. Sin embargo, aunque se han logrado algunas mejoras no se ha conseguido todavía filtros completamente degradables que sean comercializables. Estos no tienen buen sabor, tienen un periodo de conservación corto, problemas en la fabricación, etc. [37]. Conforme expone el Dr. José Ignacio de Granda-Orive, coordinador de la SEPAR, en un artículo, Contaminación ambiental por colillas de tabaco. El tabaco de cuarta mano [47], no se han alcanzado filtros completamente biodegradables, solo que se fotodegraden más rápidamente. 2.2.2. Composición de los cigarros y filtros En la actualidad, un cigarro está formado por los siguientes componentes [Fig. 15]: El tabaco. Tiras delgadas de tabaco seco de un milímetro de grosor forman el relleno principal de este producto. Los aditivos y sustancias químicas utilizadas cambian según el fabricante. Se añaden para mejorar el sabor del humo y hacerlo más apetecible. Otros químicos peligrosos se producen al encender y quemar el cigarro. El papel de liar y adhesivo. Este papel está compuesto de celulosa con posibles aditivos. Su función es la combustión uniforme del cigarro. El filtro, hecho de acetato de celulosa, en el que nos centraremos después. El papel de la boquilla para cubrir el filtro. Fabricado con una emulsión de acetato de polivinilo. Se utiliza para unir el filtro al papel interior que lo envuelve. Fig. 15. Diagrama de los elementos de un cigarro. Fuente: S. Marinello, F. Lolli, R. Gamberini, and B. Rimini, “A second life for cigarette butts? A review of recycling solutions,” Journal of Hazardous Materials, vol. 384. Elsevier B.V., Feb. 15, 2020, doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121245. Según el U.S. Department of Health and Human Services, Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos, los fumadores inhalan unas 7000 sustancias químicas al fumar [38]. Algunas de estas sustancias tan dañinas que componen los cigarros están resumidas en la siguiente imagen [Fig. 16]. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 20 Fig. 16. Compuestos químicos y tóxicos de un cigarro por partes. Fuente: S. Marinello, F. Lolli, R. Gamberini, and B. Rimini, “A second life for cigarette butts? A review of recycling solutions,” Journal of Hazardous Materials, vol. 384. Elsevier B.V., Feb. 15, 2020, doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121245. Cómo ya hemos mencionado antes, el filtro se diseñó a mediados del siglo 20 para disminuir la cantidad de alquitrán y otras sustancias que podían ser ingeridas durante la combustión. Sustancias tóxicas que el filtro liberará después en el medio una vez desechado. Las más de 12000 fibras de acetato de celulosa, plástico sintético, que componen el filtro parecen algodón. Estas fibras están unidas mediante glicerol triacetato, un plastificante [39]. El acetato de celulosa es un material también utilizado en la producción de plásticos, textiles y películas. Por otra parte, una colilla de cigarro suele medir un 30% de su longitud original y suele conservar parte de los tres papeles que lo componen (el papel de liar, el papel de la boquilla y el papel interior unido al filtro) [40]. Siguiendo un informe de 2016 [41], se enumeran tres componentes principales de las colillas: el filtro, el tabaco sin combustionar y la ceniza. Este filtro, tras haber sido utilizado, contiene mucha de las sustancias químicas y aditivos del tabaco, haciéndolo más contaminante. 2.2.3. Problemática ambiental Independientemente de la repercusión en la salud de las personas, lo que está claro es que existe un problema medioambiental global con este residuo que, además, plantea una grave cuestión respecto a su eliminación y a los desechos tóxicos que genera. Como ya hemos comentado, el problema de estos residuos, que acaban disolviéndose en el agua o en la tierra [42], es su lenta degradación y su alta toxicidad. Se sabe que las colillas tardan años en degradarse completamente [22], [43]. Un experimento de dos años de duración ha demostrado que una colilla solo pierde el 37,8% de su masa inicial en un sustrato de terreno estándar en este periodo de tiempo [43]. Otro estudio estima que los filtros de acetato de celulosa tardan en desaparecer de 2,3 a 13 años en el abono y en la superficie del suelo [44]. Las colillas no tienen por qué ser tiradas directamente en la playa o en el mar. Estas se encuentran muy a menudo en áreas urbanas, pero pueden llegar a desplazarse miles de kilómetros llegando a mares y océanos y, contaminando así todo tipo de ecosistemas [20]. El impacto de una simple colilla puede parecer insignificante. Sin embargo, a día de hoy está extensamente demostrado que las colillas de cigarros componen una de las primeras fuentes de basura mundial. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 21 Según un estudio europeo, del que forma parte el Instituto de Ciencia y Tecnología Ambientales de la Universidad Autónoma de Barcelona (ICTA-UAB), realizado en las playas de siete islas del Mediterráneo en 2018, los residuos acumulados en las costas se componen principalmente de un 36,8% de plásticos y un 30,6% de colillas de cigarrillos. Seguido de, pero en un porcentaje mucho menor, pañuelos de papel, botellas de vidrio, palillos de algodón o toallitas higiénicas. Un factor a tener en cuenta es el masivo turismo que recibe el Mediterráneo en los meses de verano, aumentando en gran número los residuos abandonados [45]. Fig. 17. Basura compuesta por las colillas de cigarro en toneladas 2016. Datos obtenidos de Tobacco Atlas. Fuente: S. Marinello, F. Lolli, R. Gamberini, and B. Rimini, “A second life for cigarette butts? A review of recycling solutions,” Journal of Hazardous Materials, vol. 384. Elsevier B.V., Feb. 15, 2020, doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121245.. Por otro lado, la ONG Ocean Conservancy lleva desde 1986 realizando campañas de recogida de residuos en playas y costas, primero en Estados Unidos y luego, a partir de 1991, a nivel mundial [Fig. 18 y 19]. En su informe anual de 2016, 30th Anniversary, recalcaron que durante los últimos treinta años las colillas han supuesto el mayor porcentaje de unidades recolectadas anualmente [46]. Fig. 18 y 19. Recogidas de residuos organizadas por Ocean Conservancy. Japón, 1991. Hong Kong, 2005. Ocean Conservancy 2016 Report. Fuente: Ocean Conservancy, “2016 Report: 30 th Anniversary International Coastal Cleanup”. Ocean Conservancy; Washington, DC, USA, 2016, https://oceanconservancy.org/trash-free-seas/international-coastal-cleanup/annual-data-release/ Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 22 Estas campañas e informes son muy interesantes, ya que más de un millón de voluntarios recogen datos de los desechos de playas de todo el mundo, cuantificando las unidades y peso de cada tipo de residuo. En el informe de 2019 se reveló que en 2018, del total de 97.457.984 unidades de residuos recogidos, 5.716.331 eran colillas, lo que supone un 5,87% [47], [Fig. 20]. En cambio, en 2015 este porcentaje fue un 15,34%, ya que, de los 13.806.887 residuos recolectados, eran colillas 2.117.565 [46], [Fig. 21]. Sin embargo, estos informes aseguran que los desechos de accesorios de pesca, como redes, boyas o cuerdas y, en segundo lugar, las bolsas de plástico, son más nocivas para la vida marina que otros residuos plásticos como los envases, pajitas, tapones o colillas. Fig. 20. Top 10 residuos más recogidos anualmente en todo el mundo en 2018. Ocean Conservancy 2019 Report. Fuente: Ocean Conservancy, “2019 Report: The Beach and Beyond”. Ocean Conservancy; Washington, DC, USA, 2019, https://oceanconservancy.org/trash-free-seas/international-coastal- cleanup/annual-data-release/ Fig. 21. Top 10 residuos más recogidos anualmente en todo el mundo en 2015. Ocean Conservancy 2016 Report. Fuente: Ocean Conservancy, “2016 Report: 30 th Anniversary International Coastal Cleanup”. Ocean Conservancy; Washington, DC, USA, 2016, https://oceanconservancy.org/trash-free-seas/internationalcoastal-cleanup/annual-data-release/ Se cree que en los últimos años ha habido también un incremento en el número de colillas tiradas en espacios naturales debido a la prohibición de no fumar en el interior de edificios aprobada en distintos países. Una publicación inglesa de Keep Britain Tidy demuestra como en Inglaterra ha ocurrido esto a partir de la prohibición en 2007 [48]. Como consecuencia, las colillas en el suelo de las ciudades se ven reflejadas como una fuerte carga económica para ellas [49]. El coste de recogida y eliminación asciende a varios millones de dólares al año en diversas ciudades de Estados Unidos [50]. A parte del impacto económico que estos desechos puedan tener, es más importante el impacto ambiental. Como ya hemos comentado antes, las colillas acumulan muchas sustancias nocivas y tóxicas como la nicotina, tolueno, ácido acético, amoniaco, metanol, alquitrán y metales como el cadmio, aluminio, bario, arsénico, plomo, zinc, etc. [20], [51]. Muchos de ellos cancerígenos para el ser humano. Las colillas, tras ponerse en contacto con agua, liberan estas sustancias llegando a crear alteraciones catastróficas tanto en la tierra como en los medios acuáticos. Según APYMA, Asociación Profesional de Playas y Medio Ambiente, animales como las lombrices, que realizan importantes labores en el terreno, pueden ser envenenadas provocando superficies terrestres no fértiles. De acuerdo con SEO/Birdlife y Ecoembes, cada colilla contamina sobre unos 8 o 10 litros de agua, y hasta 50 si es de agua dulce. Existen muchas investigaciones que evidencian cómo se contaminan mares, océanos y ríos causando el envenenamiento de moluscos, peces, reptiles y aves [25], [52], [53], [54]. Además, en un estudio de laboratorio se demostró que tanto los cigarros que han sido fumados como los que no producen una rápida y prolongada contaminación Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 23 metálica del medio en el que son desechados, liberando gran cantidad de metales pesados al agua [52]. En 2011, se llevó acabo el primer estudio que demostró hasta qué punto son tóxicas las colillas para las especies de peces marinas y de agua dulce, ya que anteriormente solo se habían realizado investigaciones con especies no-vertebradas. Igualmente, este estudio investigó el impacto de los diferentes residuos de los cigarros: colillas de cigarros fumados con restos de tabaco, solo filtros de cigarros fumados y, por último, filtros sin utilizar, en los ecosistemas de agua dulce y salada. La investigación reveló que los tres resultaban ser tóxicos para los peces. Sin embargo, las colillas con restos de tabaco demostraron ser mucho más tóxicas que los filtros. No obstante, los filtros utilizados también resultaron ser mucho más contaminantes que los no fumados. Por otra parte, la investigación también concluyó que una colilla de cigarro sumergida en un litro de agua causaba la muerte de la mitad de los peces expuestos, dato bastante significativo y preocupante [55]. Por lo tanto, aunque sean más nocivos los filtros de cigarros que han sido fumados, ya que retienen las sustancias químicas más dañinas del tabaco, se ha demostrado que los filtros de cigarros no consumidos también son altamente contaminantes y tóxicos para el medioambiente. Aparte de que ambos tardan el mismo tiempo en descomponerse. Todo esto supone una amenaza para la biodiversidad y el envenenamiento de la cadena alimenticia [56]. Fig. 22. Filtros en un cigarro fumado y en un cigarro sin utilizar. Fuente: S. Wadalkar, “Design of Precast Concrete Blocks for Paving with the use of Cigarette Butts (Cellulose Acetate),” Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol., vol. 6, no. 5, pp. 2958–2965, 2018, doi: 10.22214/ijraset.2018.5482. Además de todo esto y, desviándonos un poco del tema en cuestión, que son los residuos de colillas y filtros de cigarros, también hay que tener en cuenta que el medio ambiente no solo se ve afectado por sus desechos. Si no que la industria tabaquera en general y el consumo del tabaco en sí, son también grandes contaminantes para la naturaleza. Su elaboración y producción implican un alto precio en cuestión de recursos naturales. Grandes bosques se ven afectados por la deforestación, ya que son sustituidos por terrenos de tabaco y plantas para su curado [Fig. 23 y 24]. “Esta deforestación contribuye a un aumento de emisiones de CO2, el cambio climático, la pérdida de biodiversidad, la desertización, el aumento de la erosión del suelo, que disminuye su fertilidad y producción y que altera el ciclo del agua” asegura la SEPAR. Sin embargo, esto no es todo, en su manufactura, paso más contaminante en la producción del tabaco, y en su distribución se emplean abundantes recursos humanos y naturales, además del uso de pesticidas, productos químicos, plásticos, acetatos, etc. [57]. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 24 Fig. 23 y 24. En naranja se muestra la vegetación perdida usado para el crecimiento de tabaco en granjas en: Western Tabora Region, Tanzania (1999-2017) y Northern Region, Malawi (1992-2015). Fuente: American Cancer Society, “The Tobacco Atlas, Sixth Edition”, 2018, https://files.tobaccoatlas.org/wpcontent/uploads/2018/03/TobaccoAtlas_6thEdition_LoRes.pdf. A esto se le añade las más de 4000 sustancias químicas que son liberadas al ambiente durante su consumo. Algunos de estos químicos son monóxido de carbón, cianuro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, amoníaco, benceno, argón y acetato, de los cuales más de 50 son cancerígenos para el ser humano [44], [49]. Todos estos componentes no solo son malos para el ser humano si no que son residuos químicos que afectan negativamente al ambiente y a la calidad del aire, afectando al medio natural. Por todo ello, vemos como el tabaco es un producto altamente contaminante y dañino en todas las fases de su ciclo de vida, producción y distribución, consumo y gestión de sus residuos. Existen recientes iniciativas e investigaciones internacionales que trabajan en encontrar una segunda vida sostenible a este residuo, que veremos en el siguiente apartado, o formas de gestionar estos desechos sin que sea tan pernicioso para el medio ambiente. Por último, para solventar este gran problema ambiental es crucial concienciar a los fumadores de la importancia que tiene no tirar las colillas al suelo, además de instalar más ceniceros en los espacios públicos. También, es necesario la acción los gobiernos para aprobar medidas legales. La Comisión Europea ya ha alarmado de los perjuicios causados por las colillas, tanto por la contaminación como por la suciedad producida en las núcleos urbanos. Algunas ciudades europeas están instaurando medidas para combatir contra las colillas. A partir de 2019, tirar una colilla al suelo en Bruselas está multado con 200 euros, mientras que en Lisboa con 250. Sin embargo, en España solo está sancionado si se arroja desde la ventanilla del coche. Como podemos ver, todavía queda un gran camino por recorrer. 2.2.4. Estudios realizados con colillas de cigarros Principalmente en los países desarrollados, la reducción del residuo generado por las colillas de los cigarrillos es un asunto pendiente y son necesarias soluciones alternativas para el vertedero y la incineración. En las últimas décadas, se han realizado diversas investigaciones para la recuperación y el reciclaje de los componentes de las colillas como uso de materias primas secundarias en la elaboración de productos y materiales sostenibles ya que, por una parte, se reduce la presencia de residuos peligrosos y por otra, se promueve una economía circular. Los estudios realizados para el reciclaje de las colillas se han basado en sus propiedades físicas y químicas. Una revisión minuciosa de la literatura con las diferentes propuestas ha sido realizada recientemente [58], [40] y, se ha ampliado con una exhaustiva investigación fruto de la cual se han descubierto Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 25 nuevas aplicaciones [59], [60], [61], [62]. Las diferentes aplicaciones encontradas como resultado del reciclaje de colillas o alguno de sus componentes se exponen a continuación: Asfalto para vías rodadas Bloques de hormigón prefabricados para pavimentación Ladrillos de arcilla cocida Absorbente de sonido Aislamiento térmico Plásticos Fibras textiles Pulpa de celulosa Inhibidor corrosivo de metales Separador de membrana de litio-ion Supercondensadores Control de vectores (insecticida) Carbón activo Portador de biopelículas Producción de fibras superhidrofóbicas/superoleófilas El análisis llevado a cabo por [58] determina que el reciclaje de las colillas puede definirse de tres formas diferentes: I Uso de colillas enteras sin ningún tipo de tratamiento. II Uso de los componentes de las colillas como el filtro (acetato de celulosa), el papel envolvente (celulosa) o las cenizas de restos de tabaco. III Uso de sustancias químicas atrapadas en los filtros. Según la naturaleza de las aplicaciones, se puede realizar una clasificación en las siguientes categorías: Análisis químico Infraestructura / edificios y estructuras Dispositivos de almacenamiento de energía Ingeniería Ambiental Industrias químicas y médicas Insecticidas Industria metalúrgica Industria del papel Industria textil Industria plástica La revisión de las propuestas realizada en [60] arroja la conclusión de que el reciclaje de colillas o sus componentes tiene un mayor uso en productos resultantes en la industria de la construcción con el 31% de estudios que desarrollan su aplicación como se puede observar en el diagrama Fig.25. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 32 Voluntarios de la ONG Ocean Conservancy en una recogida de desechos. Fuente: Ocean Conservancy Report Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 33 4. HIPÓTESIS DE PARTIDA Existen numerosas investigaciones y estudios sobre la reutilización y reciclaje de nuestro residuo, las colillas de cigarro. Hemos realizado un análisis teórico de la bibliografía existente. A un nivel más profundo, los trabajos que centran dicho reciclaje en la fabricación de nuevos materiales para el campo de la construcción y, más ligeramente, los que buscan y estudian una segunda vida para este residuo en general. Este previo análisis nos ha ayudado a conocer los comportamientos de las colillas en determinadas circunstancias, que suelen ser bastante coincidentes entre las distintas investigaciones, y nos ayuda a prever los resultados que obtendremos de nuestra propia investigación. Los filtros de cigarro, elemento principal del desecho, están compuestos por fibras de acetato de celulosa, un material muy poroso y de baja densidad que se asemeja al algodón. Por ello, podemos asumir que al mezclarlo cualquier otro material obtendremos un compuesto más ligero al original. Esta propiedad se ha utilizado, por ejemplo, en numerosos estudios para lograr ladrillos de arcilla cocida más ligeros pudiendo ser utilizados para fábricas portantes o no portantes. Otra cualidad asociada a los materiales porosos es una buena absorción acústica. Algunos trabajos de investigación han estudiado el uso del material para fabricar absorbentes de sonido obteniendo muy buenos resultados en comparación con absorbentes comerciales ya existentes [8] [61] [62]. La absorción de agua es una propiedad también ligada a la porosidad. Aunque nosotros no nos centraremos en esta cualidad, otros estudios sí lo hacen. Un trabajo sobre nuevos bloques de hormigón para pavimento señala que esta absorción aumenta con el porcentaje de residuo añadido [52]. Esta cualidad puede ser positiva o negativa dependiendo de lo que busquemos, en nuestro caso sería una propiedad negativa a resolver, ya que los aislantes térmicos suelen trabajar peor en presencia de agua. Respecto al comportamiento térmico, característica en la que nos centraremos, se esperan obtener resultados positivos ya que, al reducir la densidad y al aumentar la porosidad de los materiales, se suele reducir la conductividad térmica. Un estudio ha descubierto que añadiendo colillas al asfalto se reduce esta conductividad, pudiendo ser una posible solución al conocido efecto isla de calor urbana [50]. Otra investigación sobre ladrillos aligerados de arcilla resalta igualmente esta cualidad con el fin de mejorar las propiedades térmicas de los ladrillos [55]. Desde el punto de vista mecánico, los datos recogidos en anteriores experimentos no son del todo favorables. En todos los estudios las propiedades mecánicas (flexión y compresión) de los nuevos materiales se suelen ver reducidas. Esto se ha comprobado en numerosos trabajos sobre la fabricación de ladrillos cocidos con colillas o, por ejemplo, en el estudio previamente mencionado sobre el asfalto. Dichas propiedades no son de gran importancia, ya que el trabajo que queremos elaborar se centra en las cualidades térmicas del nuevo producto. Desde un punto de vista global, podemos asumir una disminución de ciertas prestaciones a favor de una mejora ecoeficiente del producto. En todo caso, se buscará también una mejora de las características térmicas en comparación con aislantes térmicos comerciales ya existentes. Pero en caso de no conseguirse dicha mejora, el principal objetivo seguirá siendo conseguir un producto de aislamiento térmico viable que intenta dar solución a un problema medioambiental. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 34 Voluntarios del proyecto LIBERA recogiendo colillas del bosque. Fuente: Proyecto LIBERA Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 35 5. METODOLOGÍA DE TRABAJO El plantear un nuevo producto implica un previo estudio experimental para verificar su validez en su posterior uso en el sector de la edificación. El producto propuesto se trata de un nuevo aislante térmico a partir de filtros de colillas recicladas. En un principio, esta investigación conllevaba un proceso experimental de ensayos en laboratorio, regulados por la normativa UNE-EN, para la caracterización del producto. Sin embargo, debido a la falta de medios para la experimentación se tendrá que caracterizar al material a partir de estudios ya realizados. El procedimiento de trabajo será el siguiente: 1. Análisis de la bibliografía existente y de la situación actual, con el fin de iniciar una investigación justificada. 2. Diseño y caracterización del nuevo producto mediante datos obtenidos de hipótesis teóricas. 3. Aplicación del producto a un caso real. 4. Análisis, comparación y conclusión a partir de la aplicación. Como ya hemos comentado, en la primera fase se realizó una exhaustiva revisión de la información existente sobre la cuestión. Partiendo del problema generalizado que plantean los residuos plásticos, hasta llegar al estudio sobre la problemática en lo que respecta a las colillas de cigarros y a sus efectos nocivos en el medioambiente. También, se realizó una profunda búsqueda y lectura de investigaciones elaboradas sobre el reciclaje y la reutilización de residuos para la fabricación de nuevos productos o sistemas constructivos. Para tener referencias, se hizo más hincapié en los estudios que utilizaban nuestro residuo. Se debe aclarar que, aunque el residuo estudiado se trate de las colillas de cigarro (con todos sus componentes), solo se utilizará para la fabricación del nuevo producto el filtro, que es el componente principal. Debido a la situación actual, no ha sido posible la realización de una fase experimental en la que se lleven a cabo los respectivos ensayos. Por lo tanto, para la obtención de datos hemos tenido que recurrir a las investigaciones ya realizadas con nuestro residuo y a la elaboración de hipótesis. A partir de este punto, previendo los comportamientos del material, se elegirá de manera individual una aplicación adecuada y se procederá al posterior diseño del producto. Se tratará de caracterizar al nuevo producto lo máximo posible, teniendo en cuenta las limitaciones ya mencionadas, y estudiar su viabilidad. Finalmente, se aplicará el producto en un proyecto edificatorio real. Como la función principal del producto será el aislamiento térmico, se realizará una comparativa entre la ubicación del proyecto en dos zonas de España. Una en la zona de menor severidad climática de invierno según el documento DB-HE Ahorro de Energía del CTE, zona A, y la otra en la zona de mayor severidad climática de invierno, zona E, y así, comprobar su efectividad en dicha aplicación. Los resultados también se compararán con el producto normalmente utilizado para cumplir las mismas exigencias constructivas, que en este caso será la lana mineral. Todo esto, ayudará a obtener una conclusión sobre tanto la validez del producto como sus posibles impactos positivos en el medioambiente y en el mundo de la construcción. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 36 Colillas depositadas en las costas del mediterráneo. Fuente: RTVE noticias Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 37 6. DISEÑO DEL PRODUCTO PROPUESTO Una vez concluida la investigación y a partir de las propiedades ya conocidas de nuestro residuo, se buscó una aplicación. Este trabajo propone un nuevo producto aislante térmico para su colocación en paramentos verticales en el interior de los edificios. Este nuevo aislante se fabricará en formato panel-manta, y sustituirá a los paneles de lana mineral usados en el interior de tabiquería o trasdosados de paneles de yeso laminado (cartón-yeso), también conocido como tabiquería seca. En España, este sistema está siendo cada vez más utilizado estos últimos años, pero tradicionalmente no ha sido tan empleado en el sector de la construcción. Esto se debe al gran protagonismo del uso de la fábrica de ladrillo tanto para trasdosados interiores en las envolventes de los edificios como para particiones en el interior. En cambio, los tabiques de cartón-yeso están conformados por una estructura metálica ligera, que suele ser autoportante, a la que se fijan placas a ambos lados de la estructura mediante atornillado. En el interior, queda una cámara de aire que generalmente se rellena con placas o mantas de lana mineral, dándole a la tabiquería propiedades acústicas y térmicas [Fig. 32]. Como podemos ver en la figura 31, este sistema, al igual que la fábrica de ladrillo, se puede emplear para diferentes aplicaciones: trasdosados en envolventes térmicas; tabiques de separación, por ejemplo, entre viviendas; y tabiques de distribución interior. Algunas de las ventajas que presenta este sistema frente a la fábrica de ladrillo tradicional son la rapidez de montaje al ser un sistema en seco, la ligereza o los pocos residuos generados en su colocación. Existen muchos fabricantes, como Pladur, Knauf o Placo, de estos paneles de yeso laminado a los que luego se le añadirá una lana mineral de otro fabricante. Fig. 31. Esquema del fabricante Pladur con las diferentes aplicaciones de sus sistemas. Fuente: Pladur, SISTEMAS-PLADUR, https://www.pladur.es/es-es/sistemas Esta aplicación se pensó para los filtros de colillas a raíz del conocimiento de su buen comportamiento como aislante térmico y acústico y de su ligereza, asemejándose mucho a las propiedades características de las lanas minerales. Además, en concreto este sistema deja al aislamiento confinado en el interior, sin que tenga contacto con el ambiente interior del edificio ni con los usuarios, aspecto que se adecúa a lo que buscamos, ya que estaremos utilizando un residuo y esto no sería conveniente. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 38 Fig. 32. Disposición de un tabique de yeso laminado. Representado en amarillo los paneles de lana mineral que rellenan la cámara conformada entre los canales metálicos. Fuente: Pladur, Tabiques de distribución, https://www.bimobject.com/es/pladur/product/pladur_3_tdstr_3_11/pladur El panel que se propone estaría elaborado a base de filtros de colillas a granel contenidos en láminas geotextiles. Por lo tanto, nuestra siguiente investigación se dirigirá hacia esta nueva alternativa a los clásicos aislantes térmicos de lana mineral. 6.1. Las lanas minerales Se han escogido las lanas minerales como material a sustituir y comparar porque es un producto muy similar al que se quiere desarrollar. Mientras que el nuestro estaría compuesto por fibras plásticas (debido al acetato de celulosa), este está compuesto por fibras minerales [Fig. 33] [Fig. 34 y 35]. Fig. 33. Filtro de cigarro deshilachado. Se pueden apreciar las fibras de acetato de celulosa. Fuente: Elaboración propia Las lanas minerales pueden ser de dos tipos: lana de vidrio, fabricada con vidrio reciclado o arena, o lana de roca, fabricada con rocas volcánicas; en definitiva, materias primas presentes en la tierra en grandes cantidades. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 39 Fig. 34 y 35. Fibras de lana de vidrio y lana de roca. Fuente: Elaboración propia Este producto tiene una estructura interior que contiene aire seco y estable, haciendo de obstáculo a las transferencias de calor debido a su baja conductividad térmica. Su estructura multidireccional y elástica también frena el movimiento de las partículas del aire, disipando la energía sonora. Por ello, es tan buen aislante acústico y térmico. Además, es un material no combustible que no genera gases ni humos tóxicos al entrar en contacto con el fuego. Por todo esto, las lanas minerales son productos excepcionales para la construcción. Debemos comentar que los filtros, al tener una estructura tan parecida a la de las lanas, se espera que tengan comportamientos semejantes. Fig. 36. Colocación de paneles de lana mineral en la estructura metálica. Fuente: DecorexPro, https://es.decorexpro.com/uteplenie/naruzhnoe/isover-dlya-fasada/ Su proceso de producción es el siguiente, las materias primas se introducen en un honor de fusión a temperaturas muy altas (1300-1500ºC). El producto que sale de este horno se moldea en fibras, añadiendo resinas. Finalmente, la lana mineral se cura y endurece en un horno a temperaturas alrededor de los 200ºC. Según el uso y formato final la lana tendrá una estructura y densidad diferente. Por último, se corta con la forma y tamaño deseado y se empaqueta. Una de las ventajas de la lana mineral es su alta compresibilidad, pudiendo reducir su volumen durante el transporte para que sea menos contaminante y costoso. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 40 1. 2. Fig 37 y 38. Producción de la lana de vidrio (1.) y la lana de roca (2.). Fuente: EURIMA (European Insulation Manufacturers Association), Production process, https://www.eurima.org/about-mineral-wool/productionprocess.html Sin embargo, hay que tener en cuenta que la lana mineral en comparación con otros aislantes térmicos, como el XPS o EPS fabricados con materiales plásticos, tiene un bajo impacto medioambiental, puesto que produce “bajos” niveles de gases contaminantes y consume pocos litros de agua en su fabricación. Igualmente, tras unos meses de su utilización el balance de energía consumida y dióxido de carbono emitido pasan a ser positivos, al reducir en grandes niveles los gastos en calefacción y aire acondicionado en los edificios. Además, cuando estos paneles se convierten en residuo, es decir al final de su vida útil, suele reciclarse todo el material. De la misma manera, el producto escogido para la comparación en el apartado siguiente (7. Aplicación del producto a un caso práctico) es parte de una línea de productos más ecoeficientes del fabricante ISOVER que tienen el objetivo de utilizar más material reciclado, de consumir un porcentaje mayor de energías renovables y de reducir el consumo del agua en su producción, y que además, tiene unas altas prestaciones térmicas lo que en su vida útil hará reducir la demanda energética de los edificios en los que se instala, reduciendo el impacto ambiental de todo su ciclo de vida como ya hemos dicho antes. Todo esto, se verá reflejado luego cuando contabilicemos los impactos medioambientales del producto de lana mineral y lo comparemos con el nuestro, puesto que no habrá tanta diferencia como si lo hubiésemos comparado con otros materiales aislantes más contaminantes. 6.2. Caracterización del producto propuesto Como ya hemos mencionado antes, nuestro producto también se elaboraría en formato panel, pero con una configuración diferente. Se propone confeccionar con láminas geotextiles una especie de cilindros en los que se puedan introducir los filtros. Estos cilindros irán cosidos unos a otros hasta formar paneles del ancho necesario para que queden encajados en los canales metálicos, al igual que las lanas. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 41 Fig. 39. Disposición de los paneles propuestos a base de filtros de cigarros en el interior de tabiquería de yeso laminado. Fuente: Elaboración propia La separación de los canales metálicos, que darán el ancho de nuestros paneles, dependerán de la altura a salvar por los tabiques y de su espesor. Estos suelen colocarse a 400mm o 600mm, por lo que nuestros paneles podrían comercializarse en ambos anchos, de la misma manera que lo hacen las placas de lana mineral. Con respecto al largo, los paneles de ISOVER son de 1,35cm, para luego, en su instalación adaptarse a cada altura; se colocan uno encima de otro cortando el material sobrante. Sin embargo, en nuestro caso esto no sería posible. Los cilindros contenientes de los filtros vendrían confeccionados de fábrica y no se podrían cortar. Por lo que deberían fabricarse en largos diferentes para adaptarse a la altura libre de las plantas, como por ejemplo 2,50, 2,60 o 2,70m. El espesor de los paneles será la característica más importante, ya que, a mayor espesor del material, mayor aislamiento térmico se conseguirá. El espesor lo dará el diámetro de estos cilindros. Fig. 40. Representación en planta de la disposición de nuestros paneles frente a los paneles de lana mineral. Cotas en metros. Fuente: Elaboración propia Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 48 Se propone sustituir el aislamiento térmico empleado en el interior de los tabiques de yeso laminado, tipo Knauf, Pladur o similar, utilizando el producto estudiado. Este sistema tendrá diferentes funciones en el proyecto: 1. para trasdosado autoportante en fachada. 2. para tabiquería de separación entre viviendas. 3. para tabiquería de distribución en el interior de las viviendas. Las tres aplicaciones empleadas en el edificio pueden verse en los esquemas de la Fig. 49, 50 y 51. 1. 2. 3. Fig. 49, 50 y 51. Esquema de trasdosado en fachada autoportante (1), Esquema de tabique de separación con muro soporte (2) y Esquema de tabique de distribución (3) del fabricante Pladur. Fuente: Pladur, SISTEMASPLADUR, https://www.pladur.es/es-es/sistemas Para ello, primero, haremos un estudio y medición de la cantidad de aislamiento de lana mineral empleado en la ubicación original del proyecto, Málaga (que es zona “cálida” según el CTE) para que los muros de la envolvente cumplan el documento DB HE Ahorro de Energía del CTE. Luego, haremos lo mismo sustituyendo el aislante inicial por el propuesto realizado con filtros, intentando lograr resultados similares. Posteriormente, ubicaremos el edificio en Burgos (zona “fría” según el CTE) y volveremos a realizar la medición con la lana mineral para cumplir con los valores del DB HE. Finalmente, volveremos a sustituir la lana por el producto propuesto. Con todo esto, se busca demostrar la adaptabilidad y validez de nuestro material en todo tipo de zonas climáticas, además de comparar resultados y cantidades entre un producto real comercializado y nuestro producto. Podemos prever que en las mediciones solo habrá variaciones de cantidad en los aislamientos térmicos empleados en la envolvente, es decir, en el trasdosado autoportante en fachada, puesto que las tabiquerías interiores (separación entre viviendas y la distribución interior) no necesitan cumplir con exigencias térmicas. Por otra parte, en la medición obtendremos valores relacionados no solo con las cantidades totales de lana mineral utilizada, sino también el precio total o los impactos ambientales del uso de dicho producto. El producto aislante escogido se trata de paneles semirrígidos de lana mineral del fabricante ISOVER, en concreto, el modelo arena APTA. Este ha sido escogido debido es a que es válido para: - Aislamiento térmico y acústico en fachadas mediante trasdosado o en cámara. - Tabiques divisorios interiores verticales, especialmente de tabiquería seca con estructura metálica y placa de yeso laminado. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 49 7.1. Medición con paneles de lana mineral en Málaga Como ya hemos comentado, los paneles semirrígidos de lana mineral introducidos en los tabiques de yeso laminado serán utilizados para tres funciones en el edificio. En la Fig. 52 podemos ver la distribución en planta de las diferentes aplicaciones. (Cada planta del bloque presenta una distribución diferente, se ha tomado como planta tipo la quinta ya que es la única proporcionada por el estudio. No se cree que esto tenga una repercusión importante en la medición total). Fig. 52. Distribución de aplicaciones en la planta quinta del edificio. Fuente: Elaboración propia En la imagen superior se representan los trasdosados de fachada sombreados en naranja y verde, esto se debe a que habrá dos tipos de soluciones constructivas diferentes; en azul, los tabiques de separación entre viviendas; y en amarillo, los tabiques de distribución interiores. Envolvente - Trasdosado autoportante Las soluciones constructivas de los muros exteriores deberán cumplir con el DB HE Ahorro de energía del CTE, en concreto, con la Sección 1 Condiciones para el control de la demanda energética. En ella se establece un límite de transmitancia térmica para los diferentes elementos de la envolvente térmica del edificio según la zona climática de invierno donde se encuentre el edificio. A través de la tabla 3.1.1-HE1 [Tabla 3] obtendremos el valor límite para nuestros muros. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 50 Ubicación original: Málaga (Málaga) España Zona climática: A3 Tabla 3. Tabla 3.1.1.a-HE1 Valores límite de transmitancia térmica, Ulim [W/m²K] del DB HE 1. Fuente: Código Técnico de la Edificación, “Documento Básico HE Ahorro de energía”, 2019 Los muros de la envolvente deberán tener una transmitancia (U) menor o igual a 0,70 W/m2K. En el proyecto, nos encontramos con dos tipos de soluciones diferentes para los muros de fachada, representadas en la planta del edificio en la Fig. 52. -Tipo 1: la de fachada, que da al exterior, resuelta principalmente con paneles de GRC. Detalle constructivo en Fig. 53. -Tipo 2: la que da a los patios interiores, resuelta con fábrica de ladrillo. Detalle constructivo en Fig. 54. 53. 54. Fig 53 y 54. Detalles de envolvente Tipo 1 y Tipo 2 (secciones verticales) con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Posteriormente, calcularemos la transmitancia térmica de cada uno de los tipos de las soluciones para luego compararla con la transmitancia de las fachadas con el aislante propuesto. Los valores de conductividad térmica han sido obtenidos de Catálogo de elementos constructivos del CTE, a excepción de los paneles de lana mineral arena, que se ha escogido un producto concreto del fabricante ISOVER. El espesor del panel de lana mineral será de 34 mm porque es el mínimo producido por el fabricante. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 51 Transmitancia Evolvente Tipo 1: Tabla 4. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la envolvente Tipo 1 con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Transmitancia Envolvente Tipo 2: Tabla 5. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la envolvente Tipo 2 con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia División entre viviendas – Tabique de separación con muro soporte En este caso, el muro soporte se trata de una fábrica de ladrillo perforado de ½ pie (11,5 cm). A cada lado de la fábrica se coloca un tabique de yeso laminado. Fig 55. Detalle de tabiquería de división entre viviendas (sección vertical) con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Esta solución interior no tendrá una función térmica importante, pero sí unos requerimientos de aislamiento acústico que prevemos que cumplirá sin problemas. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 52 Transmitancia de la tabiquería de división entre viviendas: Tabla 6. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la tabiquería de división entre viviendas con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Distribución interior de vivienda - Tabique de distribución Los tabiques de distribución interior no tendrán que cumplir ningún requisito térmico, pero al igual que la aplicación interior sí unos valores acústicos. Aun así, se ha calculado también la transmitancia para luego compararla con el valor obtenido sustituyendo la lana mineral por producto propuesto. En este caso, se ha optado por un panel de lana mineral de 5 cm de espesor, ya que la tabiquería se encuentra exenta y necesita mayor espesor. Fig 56. Detalle de tabiquería de distribución interior en las viviendas (sección vertical) con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Transmitancia de la tabiquería de distribución interior en las viviendas: Tabla 7. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la tabiquería de la distribución interior con lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 53 MEDICIÓN Calcularemos la superficie total utilizada de lana mineral en todo el edificio. Se tomará como planta tipo la quinta planta ya que es la única a la que tenemos acceso, sin embargo, no se cree que esto tenga una repercusión importante en el resultado final. Los metros correspondientes a la tabiquería de división entre viviendas serán los reales multiplicados por dos, ya que el tabique es doble. Tabla 8. Superficie total utilizada de lana mineral en Málaga. La primera columna corresponde a los metros lineales por planta, mientras que, la segunda es el valor obtenido al multiplicar por las siete plantas de viviendas que tiene el edificio. La tercera columna se obtiene al multiplicar por los 2,70 m de altura que tiene cada planta. Fuente: Elaboración propia Una vez obtenidos la superficie total (m2), podremos calcular valores como el precio, el peso total del material, y otros valores de interés como la cantidad de residuos generados, la energía consumida, etc. Todos estos resultados se calcularán a partir de datos proporcionados por el fabricante ISOVER de este producto concreto. Al tener dos paneles de diferente espesor, los cálculos se tendrán que hacer por separado. Tabla 9. Peso y coste total de la lana mineral utilizada en Málaga. Fuente: Elaboración propia El peso total de lana mineral necesitada es 9.347,71 kg y el coste final asciende a 37.479,00 euros. Estos valores nos ayudarán más tarde a obtener conclusiones. El impacto del uso de este material se puede apreciar a través del Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Los indicadores de impacto calculados serán: calentamiento global, consumo de recursos no renovables, energía y agua, y producción de residuos. Obtendremos los datos de la Declaración Ambiental del Producto (ARENA APTA) según la Norma Europea EN 15804:2012+A1:2014 y conforme al Estándar Internacional ISO 14025. Como podemos ver en la Fig. 57, la etapa A1-A3, que corresponde a la elaboración del producto (Suministro de materias primas, Transporte a la fábrica y Fabricación), es la que más impactos negativos tiene en el medio ambiente. Para los cálculos de los parámetros calentamiento global y consumos de energía no renovable, energía total y agua, cogeremos solo los valores de la etapa A1-A3, ya que las fases siguientes serán similares a las de nuestro producto, y, por tanto, la contaminación será similar. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 54 Fig. 57. Interpretación del ACV de los paneles semirrígidos de lana mineral arena APTA. Fuente: Isover, “Declaración Ambiental del Producto (ARENA APTA) según la Norma Europea EN 15804:2012+A1:2014 y conforme al Estándar Internacional ISO 14025”, 2019 *FU= 1m2 de panel e=34mm Tabla 10. Impacto del Ciclo de Vida de los paneles semirrígidos de lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia Con la Declaración Ambiental del Producto también hemos podido calcular la cantidad de embalaje utilizado para la distribución y transporte, que se reduce a plástico de polietileno y madera para los palés. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 55 Tabla 11. Peso de los residuos generados en el embalaje de los paneles semirrígidos de lana mineral en Málaga. Fuente: Elaboración propia En la Tabla 10, podemos ver como la mayor parte del consumo de energía se trata de energía procedente de recursos no renovables. Se consumen en total 275.567,27 megajulios de energía a lo largo de la vida de esta cantidad de material, siendo 175.373,49 megajulios procedentes de energías no renovables. Otro de los datos obtenidos más significativo son los 15.530,72 kg de residuos producidos, de los cuales 9.347,71 kg son del propio material. Esto se debe a que el 100% de la lana mineral se deposita en vertedero al final de su vida útil. Por otra parte, el equivalente de dióxido de carbono es una medida en kilogramos de la huella de carbono. La huella de carbono engloba a la emisión de todos los gases de efecto invernadero, que es medida por su equivalencia en dióxido de carbono, ya que de todos es el más conocido y relevante. Por tanto, 1 kgCO2equiv significa un volumen de emisión de gases equivalentes a un kilogramo de CO2. Lo cual significa que la lana mineral instalada en este edificio produciría más de 9 toneladas de dióxido de carbono en su proceso de fabricación. 7.2. Medición con paneles propuestos en Málaga Las aplicaciones del aislante térmico constituido por filtros serán las mismas que las antes comentadas. El cambio se producirá al intentar lograr valores de transmitancia térmica similares en los muros de la envolvente. Debido al aumento de la conductividad del nuevo aislamiento (de 0,034 a 0,040 W/mK), el espesor deberá ser mayor. Envolvente - Trasdosado autoportante En este caso, primero se calculará la trasmitancia para poder definir la solución constructiva. Los muros de la envolvente deberán tener una transmitancia (U) menor o igual a 0,70 W/m2K. Transmitancia Evolvente Tipo 1: Tabla 12. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la envolvente Tipo 1 con aislamiento de filtros en Málaga. Fuente: Elaboración propia Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 56 Transmitancia Evolvente Tipo 2: Tabla 13. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la envolvente Tipo 2 con aislamiento de filtros en Málaga. Fuente: Elaboración propia Los paneles de nuestro producto deberán tener un espesor de 40 mm para conseguir valores de transmitancia térmica similares a los de las soluciones con lana mineral. Teniendo en cuenta que los paneles anteriores tenían un espesor de 34 mm, sabemos que la superficie útil total del edificio se verá algo disminuida. 58. 59. Fig 58 y 59. Detalles de envolvente Tipo 1 y Tipo 2 (secciones verticales) con aislamiento de filtros en Málaga. Fuente: Elaboración propia División entre viviendas – Tabique de separación con muro soporte Como ya hemos dicho, esta solución no tendrá que cumplir un valor de transmitancia térmica, pero, al igual que antes, también se calculará para comparar resultados. Transmitancia de la tabiquería de división entre viviendas: Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 57 Tabla 14. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la tabiquería de división entre viviendas con aislamiento de filtros en Málaga. Fuente: Elaboración propia En esta aplicación podríamos haber elegido un aislamiento de 34 mm, al igual que con el panel de lana mineral. Sin embargo, se ha optado por un espesor de 40 mm para tener un panel igual al aplicado en la envolvente. De este modo, simplificaremos cálculos y el propio proceso de producción del producto, ya que fabricar este tipo de producto con 34 mm sería más complicado. Fig 60. Detalle de tabiquería de división entre viviendas (sección vertical) con aislante de filtros en Málaga. Fuente: Elaboración propia Distribución interior de vivienda - Tabique de distribución Esta solución tampoco necesita cumplir un valor, pero se calculará para comparar resultados. Transmitancia de la tabiquería de distribución interior en las viviendas: Tabla 15. Resistencia térmica total (RT) y transmitancia (U) de la tabiquería de la distribución interior con aislamiento de filtros en Málaga. Fuente: Elaboración propia Al igual que en con los paneles de lana mineral, el aislamiento será de 50 mm para dar mayor estabilidad al tabique. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 64 MEDICIÓN En esta medición final, las variaciones con respecto a la medición de cuando el edificio se situaba en Málaga (apartado 7.2) se encuentran en los espesores del aislante de filtros para los muros de la envolvente. Tabla 27. Superficie total utilizada del producto propuesto en Burgos. La primera columna corresponde a los metros lineales por planta, mientras que, la segunda es el valor obtenido al multiplicar por las siete plantas de viviendas que tiene el edificio. La tercera columna se obtiene al multiplicar por los 2,70 m de altura que tiene cada planta. Fuente: Elaboración propia De la misma manera que en el caso 7.2, se calculará el peso total del nuevo producto a partir del volumen de los cilindros. Tabla 28. Peso total del producto propuesto en Burgos. Fuente: Elaboración propia El uso del producto a base de filtros supondrá un aumento en el peso del aislante térmico total utilizado, Mientras que con el producto de lana mineral en la misma ubicación el peso total era de11.442,98 kg, con el nuevo producto será de 30.222,10 kg. Como podemos apreciar en la tabla 29, las colillas recicladas ascenderían hasta más de 600 millones, evitando la contaminación de 6.362 millones de litros de agua. Tabla 29. Impacto del uso del producto propuesto en Burgos. Fuente: Elaboración propia Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 65 7.5. Resultados Después de haber estudiado los cuatro casos, se ha demostrado como el aislante realizado a base de filtros de colillas es igual de válido para la edificación como cualquier otro aislante térmico comercial. En las siguientes tablas veremos un resumen de los resultados obtenidos en las distintas soluciones constructivas para cada caso y localización [Fig.30]. Tabla 30. Tablas resumen de los espesores de aislante obtenidos en los cuatro casos. Fuente: Elaboración propia Para ambas ubicaciones, el sustituir en la envolvente el aislante de lana mineral por el aislante propuesto solo supone un pequeño aumento en el espesor (soluciones 1 y 2). En Málaga solamente se colocarían 6 mm más del producto, y en Burgos, 10 mm. Por otro lado, para la división entre viviendas (solución 3) en ambas ubicaciones se ha elevado 6 mm el espesor del aislamiento, pero por cuestiones de practicidad. Finalmente, en la distribución interior de las viviendas (solución 4) no se han producido variaciones de espesor en ninguno de los cuatro casos. En cuanto al impacto ambiental, el empleo de la lana mineral conllevaría la elaboración de entre 9,3 y 11,4 toneladas de nuevos productos. Su proceso de fabricación emitiría también entre 9,3 y 11,4 toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera y consumiría un total de energía en torno a los 300.000 megajulios. Por último, al final de su vida útil, su aplicación acarrearía la producción de entre 15,3 y 19,0 toneladas de residuos. Este rango de valores resulta del cambio de ubicación del edificio. En cambio, si se sustituyese la lana mineral por el aislante a base de filtros conseguiríamos reciclar entre 24,1 y 30,2 toneladas de residuos que equivalen a entre 507 y 636 millones de colillas. Lo que evitaría que entre 5.069 y 6.362 millones de litros de agua fuesen contaminados. Todo esto conllevaría salvar a los organismos que habitan en el medio acuático de ser intoxicados, y evitando así el envenenamiento de la cadena alimenticia. Tabla 31. Impacto ambiental de cada caso estudiado. Fuente: Elaboración propia Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 66 Realidad de las playas y costas. Fuente: OneSea Organisation Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 67 8. CONCLUSIONES Este trabajo surge de la gran crisis ambiental de la que estamos empezando a percibir sus consecuencias. La cantidad de plásticos desechados al medio ambiente es creciente. En el comienzo de esta investigación se ha tratado la importancia de reducir las cantidades de residuos plásticos que abundan en nuestro planeta, en especial las colillas de cigarro. Con el fin de aportar una alternativa a este problema, se propone reutilizar este residuo para la creación de un nuevo producto altamente usado en el sector de la construcción. En cuanto a los efectos positivos en el medio ambiente, por una parte, al no utilizar las lanas minerales conseguiríamos: - Eliminar la elaboración de nuevos materiales para la fabricación de aislantes térmicos - Reducción en la emisión de CO2 y otros gases de efecto invernadero que se emiten a la atmósfera durante su producción. - Reducción del consumo grandes cantidades de energía, de la cual más de la mitad proviene de recursos no renovables. - Reducción de una enorme cuantía de residuos. Entre los que se encuentran la propia lana mineral, puesto que en teoría se puede reciclar su 100% al final de su vida útil. Pero la realidad es que pierde propiedades y no se llega a reutilizar en su totalidad para la fabricación de lanas nuevas. - Al reducir estos residuos, de la misma manera se reducirían las cantidades de residuos que acaban en los vertederos y son incinerados, emitiendo también gases contaminantes. - En un principio, se reduciría el consumo de agua durante la producción, aunque este es ya bastante bajo para la elaboración de las lanas. Al mismo tiempo, estaríamos: - Reciclando grandes cantidades de uno de los residuos más extensos en todo el mundo, el plástico y, en concreto, las colillas de cigarro. - Evitando la contaminación de todos los medios donde son arrojadas las colillas, ya que son altamente tóxicas. - Salvando del envenenamiento a millones de seres vivos que habitan en dichos medios naturales contaminados. - Revalorizando un residuo y consiguiendo su aceptación social. - Ayudando a la inserción de nuevos productos ecoeficientes en la construcción. No obstante, también se debe remarcar que el nuevo producto presentaría algunas desventajas como: - Menor efectividad, es decir, es peor aislante térmico que algunas lanas, ya que su conductividad térmica es mayor. - Al tener mayor densidad y necesitar más espesor de aislante, pesa más. Por ello, los edificios deberían soportar más cargas, lo cual implicaría un refuerzo en la estructura aumentando su coste y sus materiales de ejecución. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 68 - Al ser un producto todavía por ser estudiado más detalladamente, actualmente sería menos ergonómico y más difícil de instalar y adecuar a las alturas de planta de los edificios que los paneles de lana mineral. - También, hay que tener en cuenta que estaríamos reutilizando un residuo. Esto podría causar malos olores y otros inconvenientes que, aunque el producto esté confinado en el interior a los tabiques, habría que estudiar. Por último, remarcar que este trabajo de investigación se ha visto afectado por la situación actual, impidiendo la realización de ensayos de laboratorio. Estos ensayos habrían sido clave para caracterizar y definir con exactitud el nuevo producto. Todo esto ha resultado en una caracterización menos rigurosa del producto. En esta investigación se han revelado las altas cualidades térmicas de los filtros de colillas, convirtiéndose en un sustituto apropiado para otros aislantes térmicos. De esta manera, sería muy interesante el inicio de futuras líneas de investigación que estudiasen con más detenimiento esta nueva aplicación y su viabilidad. Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 69 Ave alimentando a su cría con colillas. Fuente: Today News Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 70 9. BIBLIOGRAFÍA [1] PlasticEurope, “¿Qué son los plásticos?”, 2020, https://www.plasticseurope.org/es/aboutplastics/what-are-plastics [2] B. Eduarda, “Propiedades del plástico”. ABC Color, 2012, https://www.abc.com.py/edicionimpresa/suplementos/escolar/propiedades-del-plastico-407352.html [3] Cámara Argentina de la Industria Plástica, “Qué sabemos sobre los materiales plásticos?”. https://www.caip.org.ar/tipos-de-plasticos/ [4] PlasticsEurope, “Plásticos. 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Concebidos para conseguir las más altas prestaciones térmicas y acústicas en edifi cación. Aplicaciones Por sus excelentes prestaciones térmicas y acústicas, la gama arena de ISOVER, es la mejor opción para: • Divisorios interiores verticales, especialmente de tabiquería seca con estructura metálica y Placa de Yeso Laminado. • Aislamiento térmico y acústico en fachadas mediante trasdosado o en cámara. • Aislamiento de cerramientos horizontales sin cargas. Propiedades técnicas Presentación Símbolo Parámetro Icono Unidades Valor Norma λD Conductividad térmica declarada W/m·K 0,034 EN 12667 EN 12939 CP Calor específi co aproximado J/kg.K 800 – AFR Resistencia al fl ujo de aire kPa.s/m2> 5 EN 29053 —Reacción al fuego Euroclase A1 EN 13501-1 WS Absorción de agua a corto plazo kg/m2< 1 EN 1609 MU Resistencia a la difusión de vapor de agua, μ –1 EN 12086 DS Estabilidad dimensional, Δε % < 1 EN 1604 www.isover.es ISOVERblog.es @ISOVERes ISOVERaislamiento ISOVERaislamiento ISOVERes ISOVER Aislamiento ISOVER Aislamiento Espesor d (mm) Largo l (m) Ancho b (m) m2/ bulto m2/ palé m2/ camión Paneles 30 1,35 0,60 17,82 356,40 6.415 45 1,35 0,40 11,80 213,84 3.849 45 1,35 0,60 12,15 243,00 4.374 55 1,35 0,40 9,72 174,96 3.149 55 1,35 0,60 9,72 194,40 3.499 65 1,35 0,40 8,64 155,52 2.799 65 1,35 0,60 8,10 162,00 2.916 90 1,35 0,60 6,48 129,60 2.333 Rollos 45 12,50 0,40 15,00 300,00 5.400 45 12,50 0,60 15,00 300,00 5.400 65 9,00 0,40 10,80 216,00 3.888 65 9,00 0,60 10,80 216,00 3.888 Ventajas • Óptimo aislamiento térmico y acústico de divisorios interiores horizontales y verticales • Apto para obra nueva y rehabilitación. Especialmente desarrollado para aplicar en soluciones de Placa de Yeso Laminado con perfi lería. • La tecnología arena de Isover permite que el producto tenga un tacto agradable para el aplicador. • Distintas modulaciones de ancho 400 mm y 600 mm. • Producto sostenible con composición en material reciclado superior al 50%. Material reciclable 100%. • Material inerte que no es medio adecuado para el desarrollo de microorganismos. • Mantiene las prestaciones del sistema inalteradas durante toda la vida útil del edifi cio, no se degradan con el tiempo. Certifi cados Guía de instalación Información adicional disponible en: www.isover.es Q u a l i t é d e l ' a i r i n t é r i e u r · C a l i d a d a i r e i n t e r i o r · Q u a l i t y I n t e r i o r • Q u a l i t é d e l ' a i r i n t é r i e u r · C a l i d a d a i r e i n t e r i o r · Q u a l i t y I n t e r i o r • Q u a l i t é d e l ' a i r i n t é r i e u r · C a l i d a d a i r e i n t e r i o r · Q u a l i t y I n t e r i o r • Q u a l i t é d e l ' a i r i n t é r i e u r · C a l i d a d a i r e i n t e r i o r · Q u a l i t y I n t e r i o r • Q u a l i t é d e l ' a i r i n t é r i e u r · C a l i d a d a i r e i n t e r i o r · Q u a l i t y I n t e r i o r • Espesor d, mm Resistencia térmica declarada RD, m2.K/W Coefi ciente de absorción acústica AW, αw Código de designación EN 823 EN 12667 EN 12939 EN ISO 354 EN 13162 30 0,85 0,60 MW-EN 13162-T3- DS(23,90)-WS-MU1- AW0,60-AFr5 45 1,30 0,70 MW-EN 13162-T3- DS(23,90)-WS-MU1- AW0,70-AFr5 55 1,60 65 1,90 0,80 MW-EN 13162-T3- DS(23,90)-WS-MU1- AW0,80-AFr5 90 2,60 0,90 MW-EN 13162-T3- DS(23,90)-WS-MU1- AW0,90-AFr5 Saint-Gobain Isover Ibérica, S.L. se reserva el derecho a la modifi cación sin previo aviso, y de manera total o parcial, de los datos contenidos en el presente documento. Asimismo, no puede garantizar la ausencia de errores involuntarios. 13/09/18 1 DECLARACIÓN AMBIENTAL DE PRODUCTO Según la Norma Europea EN 15804 y conforme al Estándar Internacional ISO 14025 conforme a UNE-EN 15804:2012+A1:2014 e ISO 14025 ARENA APTA Fecha de publicación: 14/11/2019 Válido hasta: 13/11/2024 Alcance de la EPD®: España y Portugal Versión: 1 Nº de registro EPD®: S-P-01689 2 Información General Fabricante: Saint-Gobain Isover Ibérica S.L. Avenida del Vidrio S/N. 19200 Azuqueca de Henares. Programa utilizado: The International EPD® System. Más información en www.environdec.com Número de registro EPD®: Identificación PCR: PCR 2012:01 Construction products and construction services v2.3 y Sub-PCR-I Thermal insulation products Código UN CPC: 37990 Nombre del producto y fabricante representado: ARENA APTA; Saint-Gobain Isover Ibérica SL Propietario de la declaración: Saint-Gobain Isover Ibérica SL EPD® diseñada por: Nicolás Bermejo y Alfonso Díez Contacto: Nicolás Bermejo, Alfonso Díez (Saint-Gobain Isover Ibérica SL) Email: [email protected], [email protected] Fecha de publicación:14/11/2019, válida hasta: 13/11/2024 Demostración de verificación: se ha realizado una verificación independiente de la declaración, conforme a la norma ISO 14025:2010. La verificación ha sido externa y realizada por una tercera parte, basada en la PCR mencionada arriba (ver información debajo): La norma EN 15804 sirve como base de las Reglas de Categoría de Producto Operador del programa EPD The International EPD® System. Operado por EPD® International AB. www.environdec.com. Revisión de la PCR realizada por El comité técnico de The International EPD® System ACV y EPD® desarrollados por Saint-Gobain Isover Ibérica SL Verificación independiente de la declaración medioambiental y datos de acuerdo con la norma EN ISO 14025:2010 Interna Externa Verificador Marcel Gómez Ferrer Marcel Gómez Consultoría Ambiental (www.marcelgomez.com) Tlf. 0034 630 64 35 93 Email: [email protected] Acreditado o aprobado por The International EPD® System www.isover.es Descripción del producto Descripción del producto y de su uso: Esta Declaración Ambiental de Producto (EPD®) describe los impactos ambientales de 1 m² de lana mineral con una resistencia térmica igual a 1,0 K·m2·W-1. El producto ARENA APTA se define como un panel semirígido de lana mineral ISOVER concebido para la aplicación en particiones verticales. La planta de producción de Saint-Gobain Cristalería S.L. situada en Azuqueca de Henares (España) utiliza materias primas de origen natural que destacan por su abundancia en la corteza terrestre (como por ejemplo la roca volcánica o la arena de sílice, en función del producto deseado) para, mediante técnicas de fusión y fibrado, obtener productos de lana mineral. Los productos obtenidos en 3 forma de lanas minerales se caracterizan por su ligereza, dada su estructura con gran contenido de aire que permanece inmóvil entre los filamentos entrelazadas. En la Tierra, el mejor aislante es el aire seco inmóvil. A 10 °C su factor de conductividad térmica, λ, es de 0,025 W/(m·K) (vatios por metro y grado Kelvin). La conductividad térmica de la lana mineral es muy parecida a la conductividad del aire inmóvil, y se le asocian valores de lambda que varían desde los 0,030 W/(m·K) para las lanas más eficientes hasta valores de 0,040 W/(m·K) para los productos menos eficientes. Debido a su estructura entrelazada, la lana mineral es un material poroso que atrapa el aire, lo que lo convierte en uno de los mejores materiales para aislamiento. La estructura porosa y elástica de la lana también absorbe el ruido y los golpes, ofreciendo una buena corrección acústica en el interior de los edificios. Las lanas minerales contienen fundamentalmente materiales inorgánicos por lo que se consideran no combustibles y no propagadores de llama. Los aislantes de lana mineral de Isover (Lana de Vidrio, Lana de Roca, etc.) se utilizan tanto en edificación como en instalaciones industriales. Así se garantiza un alto nivel de confort, una reducción de los costes energéticos derivados del uso de la vivienda, se minimizan las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, se evitan pérdidas de calor a través de cubiertas, techos, paredes, suelos, tuberías y calderas, se reduce la contaminación acústica y se protegen viviendas e instalaciones industriales de los riesgos de incendio. La duración de los productos de lana mineral alcanza el mismo tiempo de vida media asociado al edificio en el que se instala (cuyo valor se establece habitualmente en 50 años), o el tiempo que dicho componente aislante sea parte del edificio. Datos técnicos/características físicas: La Resistencia Térmica del producto, R, es igual a: 1,00 K·m²·W-1 (UNE-EN 12667) La Conductividad Térmica de la lana mineral es de: 0,034 W/(m·K) (UNE-EN 12667) Reacción al Fuego: Euroclase A1 (UNE-EN 13501-1) Propiedades Acústicas: hasta Aw 1 (UNE-EN ISO 354) Transmisión del vapor de agua: µ=1 (UNE-EN 12086) Descripción de los principales componentes y/o materiales constituyentes del producto de lana mineral: PARÁMETRO VALOR Peso por 1 m2 de producto 0,748 Kg Espesor de la lana 34 mm Revestimiento - Embalaje para la distribución y el transporte Polietileno: 15,8 g/m2 Papel para etiquetas: despreciable Madera del palé: 42,13 g/m2 Producto utilizado para la instalación: Ninguno Durante el ciclo de vida del producto no se utilizan sustancias peligrosas listadas en “Candidate List of Substances of Very High Concern (SVHC) for authorisation 1 ” en un porcentaje mayor al 0,1% del peso del producto. Ni el verificador ni el operador del programa realizan ninguna afirmación ni presentan ninguna responsabilidad acerca de la legalidad del producto. 1 http://echa.europa.eu/chem_data/authorisation_process/candidate_list_table_en.asp 4 Información para el Cálculo del ACV UNIDAD FUNCIONAL (DE REFERENCIA) Proporciona el aislamiento térmico de 1 m² de producto con una resistencia térmica de 1,00 K.m².W-1 LÍMITES DEL SISTEMA “Cuna a Tumba”: Etapas obligatorias = A1-3, A4-5, B1-7, C1-4. No se ha incluido dentro de los límites del sistema el Módulo D. VIDA ÚTIL DE REFERENCIA (RSL) 50 años. REGLAS DE CORTE En el caso de que no se disponga de información suficiente, se podrán excluir aquellas entradas y salidas de masa y energía del proceso que representen menos del 1% del total de energía y masa utilizados en el mismo y siempre y cuando no provoquen impactos ambientales relevantes. La suma total de las entradas y salidas no incluidas en un proceso serán inferiores al 5% de la energía y masa totales utilizadas por módulo (A1-A3, A4-A5, etc.). Los flujos relacionados con las actividades humanas, como por ejemplo los empleados de transporte, quedan excluidos. Asimismo, quedan exentos los flujos relacionados con la construcción de las plantas productivas, de las máquinas de producción y de los sistemas de transporte. Los citados flujos se consideran despreciables en comparación con la fabricación del producto de construcción (si lo comparamos teniendo en cuenta el tiempo de vida útil de los sistemas). ASIGNACIONES Los criterios de asignación se basan en la masa de producto. Se ha seguido los principios del que contamina paga y de modularidad. COBERTURA GEOGRÁFICA PERÍODO España y Portugal 2018  “EPDs de productos de construcción pueden no ser comparables si no cumplen con los requerimientos de compatibilidad establecidos en la norma EN 15804".  “EPDs dentro de la misma categoría de producto de diferentes programas pueden no ser comparables”.  Ni el verificador ni el operador de programa realizan ninguna reivindicación ni presentan ninguna responsabilidad acerca de la legalidad del producto. 5 Etapas del Ciclo de Vida Diagrama de flujo del Ciclo de Vida Etapa de Producto, A1-A3 Descripción de la etapa: La “etapa de producto” de los productos de lana mineral se subdivide en 3 módulos, A1, A2 y A3, que representan el “suministro de materias primas”, el “transporte” y la “fabricación”, respectivamente. La unificación de los módulos A1, A2 y A3 es una posibilidad que contempla la norma estándar EN 15804. En la presente DAP se aplica esta regla. Descripción de los escenarios y de otra información técnica adicional: A1, Suministro de Materias Primas Este módulo tiene en cuenta la extracción y el procesado de las materias primas y la energía que se produce anteriormente y durante el proceso de fabricación bajo estudio. En concreto, el suministro de materias primas abarca desde la producción de los componentes aglutinantes (resina) hasta las fuentes de origen (cantera) de las materias primas (p. ej. Basalto, escoria, arenas…) para la producción de la lana. Además de estas materias primas, también se utilizan como flujos de entrada otros materiales reciclados (aglomerados). Cabe añadir que la totalidad de la electricidad utilizada en esta etapa procede de fuentes 100% renovables y está certificada. A2, Transporte a la Fábrica Las materias primas se transportan a la planta de fabricación. En nuestro caso, el modelo incluye el transporte por carretera (valores medios) de cada una de las materias primas. A3, Fabricación Este módulo incluye la fabricación de productos y de envases/embalajes y la gestión de los residuos generados. En concreto, cubre la producción de vidrio vitrificable, la producción de resina, la fabricación de lana mineral (incluyendo los procesos de fusión y fibraje que se muestran en el diagrama de flujo) y el embalaje. Se tiene en cuenta en esta etapa la producción de material de 6 embalaje. Diagrama de flujo de los Procesos de Fabricación Producción de Lana de Roca Producción de Lana de Vidrio 7 Etapa de proceso de construcción, A4-A5 Descripción de la etapa: El proceso de construcción se divide en 2 módulos: “transporte a la obra”, A4, e “instalación”, A5. A4, Transporte a la Obra: En este módulo se incluye el transporte desde la puerta de la fábrica hasta el lugar de la obra donde se instalará el producto. El transporte se calcula sobre la base de un escenario cuyos parámetros característicos se describen en la tabla siguiente. PARÁMETRO VALOR/DESCRIPCIÓN Tipo de combustible y consumo del vehículo o tipo de medio de transporte utilizado, por ejemplo si se trata de un camión de larga distancia, un barco, etc. Camión con remolque con una carga media de 16-32t y un consumo diésel de 38 litros a los 100 km. EURO 6 Distancia 450 km Capacidad de uso (incluyendo el retorno del transporte sin carga) 100 % de la capacidad, en volumen 30 % de retornos vacíos Densidad aparente del producto transportado* 20-200 kg/m3 Factor de capacidad de uso, en volumen 1 (predeterminado) *Los productos Isover presentan un factor de compresión de 1-4. Para un volumen medio de camión de 65 m3 y los m2 de producto especificados en la tarifa. A5, Instalación en el edificio: en este módulo se incluyen: - Los residuos o desechos derivados de los productos (consultar el valor en porcentaje en la tabla que se muestra a continuación). Estas pérdidas se envían a vertedero (consultar el modelo de vertedero para lana mineral en el capítulo de Fin de Vida). - Procesos de producción adicionales para compensar las pérdidas. - Procesado de los residuos derivados de envases y embalajes, que son al 100% recogidos y al 100% transformados y reducidos a sus componentes elementales (material recuperado). PARÁMETRO VALOR/DESCRIPCIÓN Materiales auxiliares para la instalación 0 Kg Uso de agua 0 m3 Uso de otros recursos 0 Kg Descripción cuantitativa del tipo de energía y consumo durante el proceso de instalación 0 kWh Desperdicio de materiales en el lugar de la obra, antes del procesado de residuos, generados durante la instalación del producto (especificados por tipo) 5 % Flujo de salida de materiales (especificados por tipo) resultantes del procesado de residuos en el lugar de la obra, por ejemplo durante la recogida para su reciclaje, recuperación (valorización) energética o vertido (especificando la ruta) Los residuos del embalaje del producto son al 100% recogidos y transformados en material recuperado Las pérdidas o desechos de lana mineral se llevan a vertedero. En relación con el transporte de los residuos generados se ha considerado una distancia de 50km tanto hacia el gestor (material recuperable) como vertedero (en caso de deposición final). Emisiones directas al aire ambiente, al suelo y al agua 0 Kg 14 Interpretación del ACV paneles La etapa de Producto (A1-A3) es la que presenta un mayor impacto a lo largo de su ciclo de vida para los siguientes indicadores de impacto: Calentamiento global, Consumo de recursos no renovables, consumo de energía y agua. La producción de residuos se atribuye principalmente a la etapa de Fin de Vida. Esto es debido a que el 100% del producto se deposita en vertedero (controlado) al final de su vida útil. Product (A1-A3) Transport (A4) Installation (A5) Use (B) End-of-life (C) Total Environmental impacts of the product Global warming Non-renewable resources consumption [1] Energy consumption [2] Water consumption [3] Waste production [4] [1] This indicator corresponds to the abiotic depletion potential of fossil resources. [2] This indicator corresponds to the total use of primary energy. [3] This indicator corresponds to the use of net fresh water. [4] This indicator corresponds to the sum of hazardous, non-hazardous and radioactive waste disposed. 12,76 1,01 0,70 0,00 0,17 0,00 5,00 10,00 15,00 14,64 0,27 0,05 0,05 0,00 0,75 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,13 0,005 0,000 0,000 0,000 0,000 0,00 0,00 0,00 0,01 0,006 20,05 1,02 1,06 0,00 0,17 0,00 10,00 20,00 30,00 22,30 0,68 0,07 0,04 0,00 0,01 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 0,79 kg CO2equiv/FUMJ/FUm 3 /FUkg/FU MJ/FU kg CO2equiv/FU MJ/FU MJ/FU m3/FU kg/FU 15 ANEXO I INFLUENCIA DEL ESPESOR La presente EPD® incluye un rango de espesores de entre 34 mm y 100 mm, utilizando un factor de multiplicación con el fin de obtener el desempeño ambiental para cada grosor. Con el fin de calcular los factores de multiplicación, se ha seleccionado una unidad de referencia con un valor de R= 1 m2.K / W para 37 mm de grosor (producto ficticio). Para el resto de grosores se ha seleccionado una metodología conservativa, indicando el impacto proporcional a su diferencia de grosor. La siguiente tabla muestra los factores de multiplicación para cada espesor individual en la familia de productos. Con el fin de determinar los impactos ambientales asociados con un espesor de producto determinado, se deben multiplicar los resultados expresados en la presente DAP por el factor de multiplicación correspondiente. Para obtener este factor se ha seguido un principio conservativo, siendo el impacto real ligeramente inferior al indicado en la tabla. Espesor del producto (mm) Factor de Multiplicación 34 1 40 1,18 45 1,32 50 1,47 55 1,62 60 1,77 65 1,91 70 2,06 80 2,35 90 2,65 100 2,94 (ES) (ES/34) Bibliografía  ISO 14040:2006: Environmental Management-Life Cycle Assessment-Principles and framework.  ISO 14044:2006: Environmental Management-Life Cycle Assessment-Requirements and guidelines.  ISO 14020:2000 Environmental labels and declarations-General principles  ISO 14025:2006: Environmental labels and declarations-Type III Environmental Declarations- Principles and procedures.  PCR 2012:01 Construction products and construction services v 2.3 (EN 15804:A1) and its sub-PCR I Thermal insulation products (EN 16783)  UNE-EN 15804:2012+A1:2014 Sustainability of construction works - Environmental product declarations - Core rules for the product category of construction products.  General Programme Instructions for the International EPD® System, version 2.5.  Análisis del Ciclo de Vida de materiales aislantes Isover Saint-Gobain (2018).  Guía Metodológica de Saint-Gobain para productos de construcción (Environmental Product Declaration Methodological Guide for Construction Products).  EN 15978 Sustainability of construction works-Assessment of environmental performance of buildings-Calculation method 16 ENGLISH SUMMARY Saint-Gobain Isover Saint-Gobain Isover Ibérica, S.L. is part of the Saint-Gobain Group, the world leader in Habitat with innovative, energy-efficient solutions that contribute to environmental protection, and is the world leader in the manufacture of insulating materials. It offers, in mineral wool, the most complete range of thermal and acoustic insulation and fire protection solutions. Product This environmental declaration refers to ARENA APTA product (both in roll and panel). The ARENA APTA product is defined as a semi-rigid panel of mineral wool by ISOVER designed for application in vertical partitions. Functional Unit The functional unit is to provide the thermal insulation of 1 m² of product with a thermal resistance of 1.00 K·m²·W-1. System boundaries This present study is called “cradle to grave” because it includes all the life cycle stages of the product (manufacturing, transport to construction site, installation, use and end of life). The Module D has not been calculated. Additional information For further information, please contact Mr Alfonso Díez ([email protected]) or Mr. Nicolás Bermejo ([email protected]) Results ENVIRONMENTAL IMPACT OF 1 M2 OF DRYWALL (34 mm thickness) Impact category Unit Result Global warming potential Kg CO2-eq 0,79 Photochemical ozone creation Kg Ethene-eq 0,82E-03 Acidification potential Kg SO2-eq 6,63E-3 Eutrophication potential Kg PO4---eq 1,34E-3 Abiotic depletion (fossil fuels) MJ 1,46E1 Trabajo de Fin de Grado. Curso 2019-2020 99