Los materiales de construcción fabricados a partir de materias primas renovables son responsables de emisiones de gases de efecto invernadero mucho menores. Esta fotografía muestra el proyecto «Casa Steila Mar» en Susch, que incluye una rehabilitación térmica de la fachada exterior utilizando paja. (Foto: Taller Schmidt)
Los investigadores confirman que el aislamiento térmico y la sustitución de la calefacción deberían ser elementos clave de las renovaciones energéticamente eficientes.
Desarrollaron un modelo que utiliza IA para calcular las emisiones y los costos de gases de efecto invernadero y también tiene en cuenta incertidumbres como el clima futuro y la evolución de los precios.
Con materiales de construcción de origen biológico, como la paja o el cáñamo, se pueden ahorrar significativamente más emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la actualidad.
En Suiza hay poco menos de 1,8 millones de edificios residenciales y otro millón de edificios no residenciales. En conjunto, representan alrededor del 40% de la demanda energética final del país.
Los edificios representan una palanca clave para que Suiza avance hacia la neutralidad climática: mucho más de la mitad de sus edificios todavía se calientan con combustibles fósiles como el petróleo y el gas. Es más, la gran mayoría se construyeron en una época en la que no existían normas de eficiencia efectivas y muchos necesitan desesperadamente una renovación para hacerlos más eficientes energéticamente.
Las renovaciones tradicionales están orientadas al consumo de energía e implican dos medidas principales: aislar la estructura de un edificio para reducir su consumo de energía y reemplazar los sistemas de calefacción de combustibles fósiles para promover el uso de energías renovables. A la luz del cambio climático, se está prestando más atención a la cuestión de cómo renovar un edificio para garantizar que sus emisiones de gases de efecto invernadero sean lo más bajas posible durante todo su ciclo de vida.
Un estudio reciente realizado por Guillaume Habert, profesor de construcción sostenible en ETH Zurich, y Bruno Sudret, profesor de cuantificación de riesgos, seguridad e incertidumbre, proporciona algunas respuestas nuevas.
Estudio en edificios no renovados
El estudio se centra en seis edificios que prácticamente no han sido renovados desde su construcción entre 1911 y 1988. Estos edificios específicos fueron seleccionados para proporcionar una muestra representativa de todos los edificios suizos.
Para cada una de estas propiedades, los investigadores calcularon el volumen de emisiones de gases de efecto invernadero que resultarían de una variedad de medidas de renovación a lo largo de un ciclo de vida de 60 años (desde el momento de la renovación). Un aspecto que examinaron los investigadores fue la sustitución del sistema de calefacción existente por uno alimentado por gas, pellets de madera o una bomba de calor. Otra fue instalar capas de aislamiento de diferentes espesores, tanto utilizando materiales aislantes convencionales (EPS, fibra de vidrio, lana mineral, fibras de celulosa) como materiales aislantes fabricados a partir de plantas de rápido crecimiento (paja, cáñamo).
Es importante tener en cuenta el material de construcción porque los diferentes procesos de fabricación varían mucho en términos de sus necesidades energéticas y, por tanto, también en la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero que provocan.
«Las emisiones de CO2 procedentes de la fabricación de materiales aislantes convencionales pueden ser muy elevadas, a veces lo bastante altas como para anular los efectos positivos que tienen sobre el consumo de energía cuando se utilizan en la renovación de un edificio», afirma Habert. Los materiales de construcción fabricados a partir de materias primas renovables son responsables de emisiones de gases de efecto invernadero mucho menores. Además, ofrecen la ventaja adicional de absorber CO2 de la atmósfera mientras crecen y almacenarlo a largo plazo en el edificio.
Los cálculos de las emisiones de gases de efecto invernadero de un edificio durante un ciclo de vida de 60 años muestran que la forma más barata y eficaz de reducir estas emisiones es sustituir los sistemas de calefacción de petróleo y gas. Además, el uso de materiales aislantes de origen biológico también es una máxima prioridad.
“Nuestros resultados muestran, según nuestras suposiciones, que los edificios suizos podrían reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 87%, principalmente cambiando a bombas de calor o pellets de madera, pero también utilizando materiales de construcción de origen biológico, como balas de paja y esteras de cáñamo. , y cáñamo”, afirma Alina Galimshina describiendo uno de los principales hallazgos del estudio, que se basa en gran medida en la tesis doctoral que escribió en la ETH Zurich.
A Galimshina se le ocurrió una forma innovadora de calcular las emisiones de gases de efecto invernadero y los costos (de inversión, operación y mantenimiento) durante la duración del ciclo de vida. Después de todo, elegir la estrategia de renovación adecuada depende en gran medida de la evolución futura, como el aumento de la temperatura ambiente debido al cambio climático, pero también de los precios de la energía, la huella de carbono de la electricidad de la red, el comportamiento de los usuarios y otros factores. El estudio tiene en cuenta estas incertidumbres mediante el empleo de herramientas matemáticas adecuadas.
Los modelos computacionales para evaluar los criterios del ciclo de vida requieren una gran cantidad de tiempo de computación. Para reducir el esfuerzo informático necesario, el equipo utilizó el aprendizaje automático para desarrollar un modelo sustituto.
«Gracias a este modelo sustituto, logramos optimizar los diversos parámetros relacionados con las posibles opciones de renovación, teniendo en cuenta las incertidumbres de los precios de la energía, la huella de carbono de la electricidad de la red y la temperatura ambiente», dice Sudret. Esta optimización fue posible gracias a la herramienta de software pageUQLab externa, que ha sido desarrollada por su grupo y utilizada para cuantificar incertidumbres en modelos predictivos de diversas disciplinas desde 2015, y ampliada aún más para este mismo proyecto.
Lea: 6 usos del cáñamo
Hoy en día, todo el mundo habla de la necesidad de sustituir los sistemas de calefacción que utilizan combustibles fósiles, pero el uso de materiales de construcción de origen biológico como la paja y el cáñamo todavía está en sus primeras etapas. Estos materiales son recibidos con escepticismo en el sector de la construcción porque a veces necesitan un aislamiento más grueso y plantean dudas sobre la humedad y la seguridad contra incendios. Otro tema candente es el alto costo de las renovaciones que utilizan aislamiento de base biológica, aunque se sabe que los críticos ignoran las correspondientes reducciones en los costos operativos.
Teniendo en cuenta estos aspectos, el equipo de investigación se ha fijado el objetivo de compartir los resultados de su trabajo con planificadores, arquitectos y otros expertos en construcción. Estos esfuerzos, que forman parte de un proyecto en curso apoyado por el Programa Ágora de la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia, incluyen foros de discusión y una encuesta a expertos del sector de la construcción.
El estudio aparece en la revista Nature Communications .
Investigadores de la Universidad de Ciencias y Artes Aplicadas de Suiza Occidental (Yverdon) y la Universidad Tecnológica de Chalmers (Gotemburgo) contribuyeron al trabajo.
Fuente: ETH Zúrich
DOI del estudio original : 10.1038/s41467-024-46305-9
Fotos: Casa Steila-Mar por Atelier Werner
Artículos Relacionados:
Empresas de EE. UU. eliminan los mensajes de remplazo de la factura o de transacciones en papel.
Nuevo híbrido madera-metal para una construcción ligera.
Starbucks logra un sistema de reciclaje de circuito cerrado para sus vasos de café
Los conceptos sobre el carbono para enfrentar la emergencia climática
EUDR: la nueva reglamentación libre de deforestación de la UE reemplaza a EUTR
