Transformando materias primas secundarias en materiales constructivos energéticamente eficientes

Abstract

La reducción del impacto medioambiental asociado a la industria de la construcción constituye en la actualidad uno de los retos más relevantes para el sector. A las emisiones derivadas de la producción y transformación de materiales de construcción se suma el elevado consumo energético de los edificios durante su vida útil, del cual aproximadamente un 63% corresponde exclusivamente al acondicionamiento térmico de los espacios interiores. Esta doble problemática ha impulsado la búsqueda de soluciones innovadoras que integren principios de economía circular y que, simultáneamente, contribuyan a mejorar la eficiencia energética de los sistemas constructivos. En este contexto, la presente investigación se centra en la caracterización de un nuevo compuesto destinado a aplacados interiores, desarrollado mediante la incorporación de materiales recuperados de polietileno de alta densidad (HDPE) y poliestireno expandido (EPS). El objetivo principal ha sido mejorar propiedades clave de los compuestos con base yeso, promoviendo a la vez la sustitución parcial de materias primas vírgenes por recursos secundarios. La incorporación original de los residuos de EPS mediante su disolución previa ha permitido aumentar de manera considerable los volúmenes incorporados del residuo, mejorando a su vez la integración en la matriz y mejorar la interfase de unión entre el HDPE y la matriz de yeso. En los materiales formulados se ha priorizado el reemplazo del material original por fracciones recuperadas, alcanzándose una reducción del uso de recursos naturales no renovables de hasta un 26%, lo que evidencia el potencial ambiental de la propuesta. La campaña experimental incluyó una caracterización física, mecánica y térmica con el fin de evaluar la viabilidad técnica del compuesto. Se analizaron parámetros como densidad aparente, resistencia a flexión y compresión, dureza superficial y módulo de Young, así como la conductividad térmica, dada la capacidad de los materiales recuperados para disminuir la densidad del compuesto y, por tanto, influir en su comportamiento térmico. Los resultados obtenidos más relevantes muestran que la densidad aparente disminuye de forma significativa conforme aumenta la proporción de HDPE y EPS reciclados, lo que se asocia a un incremento de la porosidad interna. Aunque esta mayor porosidad repercute en las propiedades mecánicas, las resistencias alcanzadas superan los valores mínimos establecidos por la normativa vigente para su aplicación en elementos constructivos interiores. Paralelamente, se observa una notable reducción de la conductividad térmica, lo que confirma el potencial del compuesto para mejorar el rendimiento energético de los edificios en los que se incorpore. En conjunto, esta investigación demuestra la viabilidad técnica y ambiental de emplear residuos plásticos como materias primas secundarias de alto valor añadido en la fabricación de nuevos materiales de construcción. Los compuestos desarrollados no solo contribuyen a la revalorización de residuos, sino que también representan una alternativa prometedora para avanzar hacia edificaciones más sostenibles y energéticamente eficientes.

Reducing the environmental impact associated with the construction industry is currently one of the sector's most relevant challenges. The emissions derived from the production and processing of construction materials are compounded by the high energy consumption of buildings during their service life, approximately 63% of which corresponds exclusively to the thermal conditioning of indoor spaces. This dual problem has driven the search for innovative solutions that integrate circular economy principles while also helping to improve the energy efficiency of construction systems. In this context, the present research focuses on the characterization of a new composite intended for interior cladding, developed through the incorporation of recovered high-density polyethylene (HDPE) and expanded polystyrene (EPS) materials. The main objective was to improve key properties of gypsum-based composites while promoting the partial replacement of virgin raw materials with secondary resources. The original incorporation of EPS waste through its prior dissolution has made it possible to considerably increase the volumes of waste incorporated, while also improving integration into the matrix and the bonding interface between the HDPE and the gypsum matrix. In the formulated materials, priority was given to replacing the original material with recovered fractions, achieving a reduction of up to 26% in the use of non-renewable natural resources, which demonstrates the environmental potential of the proposal. The experimental campaign included physical, mechanical and thermal characterization in order to evaluate the technical feasibility of the composite. Parameters such as apparent density, flexural and compressive strength, surface hardness and Young's modulus were analyzed, as well as thermal conductivity, given the capacity of the recovered materials to reduce the density of the composite and, therefore, influence its thermal behavior. The most relevant results obtained show that apparent density decreases significantly as the proportion of recycled HDPE and EPS increases, which is associated with an increase in internal porosity. Although this higher porosity affects mechanical properties, the strengths achieved exceed the minimum values established by current regulations for application in interior construction elements. At the same time, a notable reduction in thermal conductivity is observed, confirming the potential of the composite to improve the energy performance of the buildings in which it is incorporated. Overall, this research demonstrates the technical and environmental feasibility of using plastic waste as high-added-value secondary raw materials in the manufacture of new construction materials. The composites developed not only contribute to waste recovery, but also represent a promising alternative for moving towards more sustainable and energy-efficient buildings.