Hormigón bioreceptivo. El residuo de café como propuesta orgánica

Trabajo Fin de Grado. Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid. Universidad Politécnica de Madrid.
https://oa.upm.es/93310/

La fusión entre el hormigón y la naturaleza comienza en un período mínimo de cuarenta años, el necesario para que organismos como el musgo comiencen a apropiarse del material, pero ¿cómo se podría adelantar este proceso para que la arquitectura y la vegetación se unan desde el principio? El estudio busca el desarrollo de un hormigón bioreceptivo que acelere dicha fusión, siendo así un material más amable con el entorno y la vegetación.

Para permitir la colonización biológica del material es necesario dotarlo de determinadas propiedades físicas relacionadas con su micro y macroestructura, y propiedades químicas referentes a la reducción de la alcalinidad del hormigón, para permitir el desarrollo de organismos vivos. Por otro lado, la implementación de bioreceptividad en la envolvente arquitectónica proporciona beneficios urbanos, ambientales, energéticos y económicos.

En esta investigación se valora la utilización de componentes orgánicos naturales frente a químicos, por ello, en este caso el protagonista será el residuo de café. Para ello, se ha llevado a cabo un estudio científico-experimental contrastando diversos métodos desarrollados en artículos científicos, desarrollando muestras de un hormigón bioreceptivo y ensayándolas en laboratorio para su caracterización.

El desarrollo del estudio se propone a través de una metodología teórico-experimental. Esta comienza con un estudio teórico que comprende la evaluación y análisis de estudios previos, beneficios y limitaciones del hormigón bioreceptivo y las propiedades intrínsecas y extrínsecas necesarias para la bioreceptividad; posteriormente un estudio experimental en laboratorio, que define las características del material a desarrollar, junto a los ensayos en laboratorio necesarios para su
completa definición.

Conclusiones generales – Estado del arte

• Los hormigones bioreceptivos vs sistemas de vegetación vertical (VGS):
  A diferencia de los VGS, el hormigón bioreceptivo permite la colonización reduciendo así el coste económico y mantenimiento. La integración de vegetación y biodiversidad en la envolvente de los edificios, aportan beneficios urbanos y ambientales relacionados con la mitigación de la isla de calor, mejora de calidad de aire, atenuación acústica y reducción de la escorrentía. Además, la demanda de calefacción y refrigeración se reduce, aportando otros beneficios energéticos y económicos.
  
  
• Importancia de las propiedades intrínsecas: Porosidad, rugosidad, capilaridad y pH:
  La porosidad condiciona la ventilación interna que permite la oxigenación de los organismos; la rugosidad superficial determina la capacidad de adhesión; la capilaridad por absorción proporciona la hidratación del biofilm; y el pH dicta la incompatibilidad química con soportes alcalinos. Los estudios revisados indican la actuación conjunta de dichas propiedades, siendo insuficiente la modificación aislada de un único parámetro.
  
  
• Influencia de las propiedades extrínsecas: Clima, orientación y arquitectura:
  La humedad ambiental, temperatura, radiación solar y frecuencia de precipitaciones condicionan la actividad metabólica y persistencia de los agentes colonizadores. Asimismo, la orientación y composición arquitectónica influyen en la evapotranspiración y temperatura de las superficies.
  
  
• El empleo de posos de café como alternativa orgánica y sostenible:
  Se trata de un residuo abundante, económico y ampliamente disponible, cuyo empleo permite la reducción del impacto ambiental asociado al sector de construcción, fomentando la economía circular. Además, su estructura microscópica presenta una elevada microporosidad y rugosidad, alta capacidad de retención hídrica y acidez intrínseca que contribuye a la reducción del pH. Por otro lado, su composición química contiene nutrientes (NPK) que sirven de sustrato para los organismos durante su descomposición.

Conclusiones específicas – Ensayos laboratorio

• La porosidad abierta es la propiedad intrínseca más influyente en la bioreceptividad:
  Esta propiedad se relaciona directamente con el proceso de carbonatación, produciendo la reducción del pH. Las muestras con posos de café tienen valores de porosidad abierta mayores debido a la microporosidad del café, creando cavidades tortuosas que permiten igualmente la carbonatación, pero de forma más pausada y profunda, favoreciendo además la retención y liberación hídrica.
  
  
• La rugosidad superficial aumenta la capacidad de colonización:
  Las muestras con posos de café dieron resultados favorables en cuanto a la adhesión del musgo Sphagnum, contrastando con su desprendimiento en la muestra sin café, lo cual influyó en el desarrollo y supervivencia de las semillas de Hordeum vulgare. Esto concuerda con que la introducción de posos de café incrementa la micro rugosidad superficial, es más relevante una elevada rugosidad, pero de menor tamaño.
  
  
• La absorción por capilaridad y retención de agua favorecen la compatibilidad biológica:
  El coeficiente de absorción de las probetas con posos de café es significativamente mayor. Por otro lado, en el ensayo de capilaridad dichas probetas mostraron un comportamiento más estable y progresivo en cuanto a retención hídrica. Se manifiesta la influencia en la capacidad de retención hídrica proporcionada por la microporosidad y capacidad de absorción que generan los posos de café.
  
  
• Los posos de café reducen la conductividad térmica:
  Los ensayos de conductividad térmica muestran valores considerablemente menores en las probetas con posos de café. Estos resultados refuerzan el potencial del material con residuo de café como componente de la envolvente y se alinea con los beneficios energéticos estudiados.
  
  
• La introducción de posos de café aumenta la bioreceptividad, pero reduce las propiedades mecánicas:
  En los ensayos de resistencia mecánica a flexión y compresión se comprueba que la introducción de posos de café reduce considerablemente la resistencia del material, factor estudiado en investigaciones previas. La optimización de las mezclas con posos de café respecto a la cantidad de cemento podría resolver esta cuestión, sin perder su capacidad bioreceptiva
  

Cita:
Hortelano Márquez, Sofía  (2026). Hormigón bioreceptivo. El residuo de café como propuesta orgánica. Trabajo Fin de Grado / Proyecto Fin de Carrera, E.T.S. Arquitectura (UPM).