Introducción En México se produce casi un kilo de residuos sólidos al día por persona. La mayor parte de los residuos que tiramos son reutilizables y reciclables. El polietilentereftalato, lo que comúnmente se conoce como PET, es uno de los polímeros de mayor uso, ya que es la materia prima con la que se elaboran la mayor parte de las botellas de plástico para bebidas gaseosas. Cerca del 40% de las botellas de PET desechadas en México, no son recicladas (SEMARNAT, 2015), lo que ocasiona, entre otros problemas, menor vida útil de basureros municipales y contaminación visual de espacios públicos, así como, una mayor huella de carbono. Según una encuesta realizada en el Centro de Bachillerato Tecnológico industrial y de servicios No. 105, en el año 2016, se determinó que el consumo promedio de bebidas gaseosas es de 1.4 botellas de refresco semanalmente por alumno, lo que equivale, tomando en cuenta una población de 1800 alumnos a 2520 botellas por semana. Las botellas de PET representan, potencialmente, una interesante materia prima, debido a su resistencia mecánica al desgaste, su ligereza, abundancia y bajo costo. Por tanto, proyectos donde se utilicen botellas de PET, podrían ser valiosos desde un punto de vista ecológico, técnico y económico. Si se crea una demanda y recolección in-situ de dicho desperdicio, estaríamos evitando que terminaran en los basureros municipales, o peor aún, contaminando las calles y espacios públicos de nuestras ciudades. Con inspiración en un diseño de techo PET de la Universidad de Nebraska, Estados Unidos de América, nace la idea de desarrollar un techo que cubra cuatro de los cajones de estacionamiento del plantel, donde se aprovechen más de 10 000 botellas desechables de 600 mililitros. Planteamiento del problema En México, durante el año 2015, se recuperaron 364 mil toneladas de envases de PET post-consumo (ECOCE, 2016). Esto representa más de la mitad del consumo aparente nacional. Lo preocupante es, ¿qué hacer entonces con las restantes 358 mil toneladas de botellas PET que no son recicladas al año? La industria del reciclaje ha crecido mucho en nuestro país en los últimos años, mejorando cada vez más nuestras cifras. No obstante, los envases no reciclados representan un grave problema de contaminación ambiental en los espacios públicos y basureros. El PET puede tardar hasta 500 años en degradarse cuando no se recicla. Además del excesivo consumo de bebidas gaseosas en México, también consumimos el 13% del total de aguas embotellas en el mundo, lo que pone a nuestro país en el primer lugar en esta categoría (Revista del Consumidor, 2013). El Centro de Bachillerato Tecnológico industrial y de servicios No. 105 se ubica en la zona sur del Estado de Tamaulipas, donde la temperatura es muy elevada durante gran parte del año. El estacionamiento exterior es un área descubierta, lo que provoca un gran calentamiento de los vehículos al no tener un techo que desvíe los rayos solares. Justificación de la investigación En la actualidad, temas relacionados con la preservación del medio ambiente y el desarrollo sustentable mediante la innovación tecnológica y aplicación de las ciencias, resultan ser de gran interés para las nuevas generaciones de estudiantes en nuestro país. Es de vital importancia, si deseamos hacer conciencia sobre la cultura del reciclaje, promover proyectos que satisfagan necesidades actuales y ayuden a minimizar la contaminación. Desarrollar un techo a base de botellas de PET con agua en su interior y follaje en el exterior de la estructura, tiene características que superan los techos convencionales. En conjunto, producen un aislamiento natural y artificial, y por ende, una pérdida de calor en su interior. Hipótesis El techo elaborado con botellas de PET, agua, aire y vegetación natural reducirá la exposición a los rayos solares de los coches debajo de él, dando lugar también, a una pérdida de calor en su interior. Objetivos de la investigación Objetivo general Desarrollar un techo a base de botellas de PET con agua y aire en su interior y jardín vertical en el exterior de la estructura, para producir una pérdida de calor en su interior. Objetivos específicos Analizar variables físicas del calor y aislantes térmicos como el agua, aire y vegetación. Comprobar la pérdida de calor mediante medios aislantes naturales como el agua, aire y vegetación, y aislante artificial como el PET. Promover la cultura del reciclaje entre los estudiantes del plantel. Eliminar la huella de carbono al utilizar material reciclado. Marco teórico Uno de los problemas ambientales de mayor relevancia para la humanidad en el último siglo es el calentamiento global, que se piensa contribuye de manera directa al cambio climático acelerado y anormal del que hemos sido testigos (Ruiz, López, Cortés y Froese, 2012). Hay dos factores que tienen alta incidencia en la producción del fenómeno. El primero, es el aumento de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) originados en las ciudades desarrolladas o en proceso de industrialización, que suponen una gran demanda de bienes de consumo y por ende, una gran acumulación de residuos sólidos y basura. El segundo factor, son las emisiones producidas por los materiales empleados en la construcción, por lo cual se busca que los nuevos materiales usados en las edificaciones tengan un bajo impacto ambiental y contribuyan así a disminuir el calentamiento global (Ruiz et al., 2012). Centrándonos en lo que ocurre a nivel nacional, en particular, tomemos como referencia que, en el año 2015, se recuperaron 364 mil toneladas de envases de PET post-consumo (ECOCE, 2016). Esto representa más de la mitad del consumo nacional. Lo preocupante es, ¿qué hacer entonces con las restantes 358 mil toneladas de botellas PET que no son recicladas al año? La industria del reciclaje ha crecido mucho en nuestro país en los últimos años, mejorando cada vez más el porcentaje de PET que se recicla (SEMARNAT, 2015). No obstante, los envases no reciclados representan un grave problema de contaminación ambiental en los espacios públicos y basureros. Además del excesivo consumo de bebidas gaseosas en México, también consumimos el 13% del total de aguas embotellas en el mundo, lo que pone a nuestro país en el primer lugar en esta categoría (Revista del consumidor, 2013). Las botellas de PET que se llegan a reciclan, siguen teniendo propiedades físicas y químicas que la hacen un material de construcción interesante, entre ellas podemos destacar: que actúan como barrera para los gases y líquidos, que son transparentes, irrompibles, livianas, impermeables, no tóxicas, inertes, resistentes a esfuerzos permanentes y desgaste, térmicamente estable y con baja deformidad por calor, así como estables a la intemperie (Castillejos, Chiñas y López, 2014). Por lo anterior, algunos investigadores y emprendedores independientes han realizado proyectos de construcción, donde botellas de PET son utilizadas como material de construcción base. Entre ellos, existe una pequeña casa en El Salvador, donde las paredes han sido fabricadas con botellas de PET pintadas a mano (Ornella, 2013). Similarmente, en Argentina, un señor construyó un cuarto con botellas de PET rellenas de agua y pegadas con cemento (Velozo, 2014). Otros han optado por la opción de utilizar ladrillos a base de PET, como lo es el caso de un prototipo procedente de Córdoba, Argentina, donde los ladrillos muestran excelente durabilidad y resistencia mecánica (Gaggino, 2008). También en México se han desarrollado algunos productos para la construcción, entre ellos un panel de construcción el cual se menciona es resistente, durable, térmico, acústico y ecológico (Moreno, 2017). En lo que se refiere a techos en específico, se han realizado algunos proyectos, en los que se han utilizado botellas enteras con algún tipo de líquido colorante, para mejorar su presentación. Entre ellos, existe una estructura escultural moderna en la ciudad de Nueva York (Mandal, 2014) y un techo para cajón de estacionamiento en la ciudad de Lincol, Nebraska (Mok, 2013), ambos en los Estados Unidos. Descripción de planeación y desarrollo del proyecto Tiempo El proyecto duró 38 días, con un total de 5 000 horas hombre invertidas en él. Recursos económicos, materiales y humanos El financiamiento del presente proyecto corrió por parte del CBTIS 105. La cantidad presupuestada fue de 24 mil pesos, para cubrir un área de 65.7 m2. Los materiales que se necesitaron para la elaboración de la estructura metálica fueron: • 53 m de PTR 2x2”, calibre 14. • 6 discos para minipulidor 1/16”. • 30 m de montén 3”, calibre 14. • 10 kg de cemento. • 10 m de tubular de 3”. • 1 m2 de placa base. • 2 kg de electrodo 6013 3/32. • 40 tornillos de 5”. • 400 pijas autotaladrables ¼ x 1”. • 10 l de base autocorrosiva. • 20 m2 de metal desplegado. • 10 l de thiner. • 1700 m de alambre galvanizado. • 10 l de pintura de aceite. • 10 300 rondanas de 3/16”. • 20 brochas. • 6 discos para minipulidor de ¼”. • 6 plantas trepadoras Para el techo de PET, se necesitó lo siguiente: • 10300 botellas PET de 600 ml. • 10300 rondanas • 8 botes de colorantes de 200 gr. • 45 carretes nylon de 0.04 mm. • 200 barras de silicón. • 620 l de agua. • 5 l de ácido clorhídrico diluido. Y equipo como: • 2 escaleras. • Equipo de soldadura. • 2 pulidoras. • 10 pistolas para silicón. • A taladro. • 4 cautines. • Andamios. Se contó con la participación de 120 voluntarios, todos ellos estudiantes del CBTIS 105. Una compañía construyó la estructura metálica. Proceso 1) Se hizo una campaña de recolección de botellas a nivel institucional. 2) La compañía construyó la estructura metálica y las bases de concreto. 3) Se colocó una red de alambre en forma de cuadrícula en la estructura metálica. 4) Se procedió a la limpieza y llenado de las 10300 botellas de PET, para después agregarle 60 ml de agua con colorante (ver Anexo 1). 5) Se perforaron las tapas de las botellas con un cautín caliente y se les fijó el hilo de nylon, con una rondana en la base y silicón para su sellado. 6) Se procedió a colocar una por una y manualmente las botellas de PET. Coordinación y supervisión La coordinación y supervisión de la obra en su totalidad corrió por parte de la docente del plantel y maestra de la materia de Física, Karen Yolanda Herrera Aguirre. Ruta metodológica y análisis de información obtenida La información se recopiló mediante la investigación de artículos científicos. También se consultaron sitios web de fabricantes y notas de sitios de divulgación científica. Grado de innovación El Techo PET Multicolor provee de un nuevo bien a la población estudiantil, personal administrativo y docente del CBTIS 105, gracias a el acondicionamiento de materiales de desecho, como lo son en este caso las botellas PET. Este diseño ecológico brinda de una muy necesitada sombra a los automóviles y peatones del frente de la escuela, donde se observa una disminución de hasta 10 grados Celcius, en la temperatura debajo del techo, con respecto al resto del estacionamiento. Grado de factibilidad (técnica y financiera) Factibilidad técnica 1) Los materiales que se utilizaron son de uso común y se pueden obtener en cualquier ciudad de la república mexicana. 2) Tanto la estructura metálica, como las botellas de PET, son muy resistentes a las inclemencias del tiempo, en particular a la lluvia y al sol extremo. 3) La mano de obra necesaria no es altamente capacitada. Por un lado, para lo delegado a la compañía contratista, solo se requieren habilidades básicas de soldadura y estructuras metálicas, lo cual no es raro de encontrar. Más fácil aún fue el trabajo de los voluntarios, los cuales, con un entrenamiento mínimo, fueron capaces de habilitar las botellas y realizar el total de la instalación manualmente. Factibilidad financiera 1) La totalidad de las botellas utilizadas en el proyecto fueron recolectadas en la campaña escolar, por lo que su costo fue nulo. 2) El grueso del trabajo manual fue realizado por estudiantes voluntarios del CBTIS 105. Pensamos que este proyecto es altamente viable, como proyecto escolar principalmente, en donde se puede conseguir mano de obra gratuita. 3) Lo más costoso en la construcción del Techo PET Multicolor fue sin duda la estructura metálica, con un costo aproximado de 14 mil pesos. Pero tomando en cuenta que la superficie cubierta es de 65.7 m2, esto nos da un costo por metro cuadrado de casi 215 pesos, lo cual tomando en cuenta el tiempo estimado de vida útil de 20 años y el beneficio ecológico logrado, lo hacen totalmente justificable. Impacto social o tecnológico y/o desarrollo sustentable Impacto social Creación de una consciencia ecológica entre los alumnos, personal administrativo y padres de familia del CBTIS 105. Impacto tecnológico Construcción de un techo a base de PET, el cual reduce significativamente la temperatura en los vehículos que se estacionan debajo de él. Desarrollo sustentable Se muestra una manera en la que se pueden reutilizar materiales de desecho en beneficio de la comunidad y a reducir la huella de carbono. Análisis de resultados • Fue interesante la concepción, desarrollo y construcción de este proyecto, ya que se pudo observar el entusiasmo que este generó entre estudiantes, docentes, personal administrativo y padres de familia. • Este diseño, ya concluido y en operación, es la primer construcción ecológica y sustentable en la historia del CBTIS 105, así como una de las primeras a nivel regional. • La campaña de recolección de botellas de PET mostró que se puede recuperar cerca del 100% de las botellas desechadas a nivel institucional. En este caso, se recicló el desecho de 4 semanas consecutivas. • El techo PET multicolor provee de sombra a los carros que se estacionan debajo de él y mejora la estética del estacionamiento escolar. • Se observa una disminución en la temperatura, de los cajones de estacionamiento, de alrededor de 10 grados Celcius, en comparación con los que no cuentan con ningún techo. • Con la recolección de botellas de PET en el plantel, se utilizó en dicho proyecto cerca del 100% de las botellas desechadas durante un lapso de 4 semanas. • Además, gracias a las plantas trepadoras, se oxigena el área y se consume parte del CO2 producido por los propios vehículos y personas que transitan por el lugar. • Padres de familia del plantel han comentado, que este tipo de proyectos, promueven en sus hijos una cultura de la innovación y la ecología. Conclusiones 1) Se realizó con éxito una campaña de recolección, donde se utilizaron prácticamente el 100% de las botellas desechadas en el plantel durante 4 semanas. 2) Se construyó un techo PET multicolor, que brinda sombra, mejora la estética, reduce la temperatura en alrededor de 10 grados Celcius y oxigena el estacionamiento escolar. 3) Se promovió una cultura de innovación y ecología entre la comunidad estudiantil y padres de familia. Anexos Anexo 1 Memoria fotográfica del proceso de construcción Bibliografía Castillejos, C., Chiñas, B. y López, B. (2014) Construcción de casas-habitación con material PET (tésis de pregrado). Universidad Nacional Autónoma de México, Lagunas, Oaxaca, México. ECOCE. (2012). Cifras y estadísticas. México: ECOCE. Recuperado el 5 de septiembre de 2016 de: http://ecoce.mx/cifras.php ECOCE (2016). Boletín de prensa. México: ECOCE. Recuperado el 28 de agosto de 2016 de: http://www.ecoce.org.mx/files/BOLETIN-DE-PRENSA-16-marzo-2016.pdf Gaggino, R. (2008). Ladrillos y placas prefabricadas con plásticos reciclados aptos para la autoconstrucción; Revista INVI, 23(63); 137-163. Mandal, D. (2014). Head In The Clouds: A Powerfully Symbolic Installation Made From Used Plastic Bottles, West Bengal, India. Hexapolis. Recuperado el 18 de agosto de 2016 de: http://www.hexapolis.com/2014/07/14/head-clouds-powerful-symbolic-installation-made-usedplastic-bottles/ Mok, K. (2013). Quirky parking canopy made from 1500 recycled plastic bottles, Disqus, Inc. San Francisco, California, Estados Unidos. Recuperado el 25 de agosto de 2016 de: http://www.muroecologico.com.mx/nosotros.htm Moreno, C. (2017). ¿Qué es Panel Ecológico?, Tlaxcala, México. Panel Ecológico. Recuperado el 26 de agosto de 2016 de: http://www.muroecologico.com.mx/nosotros.htm Ornella, S. (2013). Una “casita encantada”, armada con botellas, causa sensación. La Bioguía. El Salvador. Recuperado el 9 de septiembre de 2016 de: http://www.labioguia.com/notas/unacasita-encantada-armada-con-botellas-causa-sensacion Revista del Consumidor. (2013). Pequeños consumidores. Reutiliza PET. México: Revista del consumidor. Recuperado el 7 de septiembre de 2016 de: http:// revistadelconsumidor.gob.mx/wpcontent/uploads/2013/10/Pequenos-Consumidores-reutiliza-pet.pdf Ruiz, D., López, C., Cortés, E. y Froese, A. (2012). Nuevas alternativas en la construcción: botellas PET con relleno de tierra; Apuntes, 25(2); 292-303. SEMARNAT (2015). Residuos sólidos urbanos. México: SEMARNAT. Recuperado el 20 de agosto de 2016 de: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/39412/ RESIDUOS_SOLIDOS_URBANOS-_ENCARTE.pdf Velozo, M. (2014). Habitación de botellas Tres Lomas. Recuperado el 25 de agosto de 2016 de: https://www.youtube.com/watch?v=ypTXICEzItk
