○Materiales Básicos para Residencias
Muchas viviendas japonesas carecen de aislamiento, lo que provoca la pérdida de calor durante el invierno a pesar de los continuos esfuerzos de calefacción y condensación en las ventanas. Continuar la calefacción en este estado se convierte en un desperdicio innecesario de electricidad. Para combatir esto, se utilizan materiales de aislamiento para evitar la fuga de calor. Además, la incorporación de ventanas con doble acristalamiento y ventilación mecánica las 24 horas permite el uso de sistemas de calefacción y refrigeración durante todo el año, minimizando el consumo de electricidad.
Además, el concreto utilizado en edificios, apartamentos y residencias emite una cantidad significativa de dióxido de carbono durante su proceso de producción, lo que contribuye de manera significativa al calentamiento global. Es esencial reducir su uso en vista de estos problemas.
Teniendo en cuenta estos problemas, así como la pobreza que impide vivir en una vivienda adecuada y la cuestión de los refugiados, si actuamos rápidamente, podemos comenzar a construir de inmediato y reflexionar sobre formas de viviendas sostenibles en todo el mundo. Los materiales básicos serían el kiri de rápido crecimiento, el bambú, la paja, la tierra, la arcilla, la piedra, la cal y el agua.
El tallo seco de plantas como el arroz y el trigo constituye la paja. El arroz se cultiva en toda Asia, desde Japón hasta la India, mientras que el trigo se cultiva en todo el mundo, desde África, Europa y Asia hasta Rusia, Australia, Canadá, Argentina, entre otras regiones. Por lo tanto, la paja está ampliamente disponible y se agrupa en bloques de aproximadamente 50 cm de ancho para servir como aislamiento. Estos bloques se apilan entre las columnas de una vivienda. Tanto el interior como el exterior de estas paredes de paja se recubren con barro para crear paredes de tierra. Estas casas se conocen como "casas de balas de paja" y las balas se crean utilizando una máquina agrícola llamada empacadora, que comprime hierba seca o paja en formas de bloque.
Se utilizarán pilares de kiri de rápido crecimiento. Este tipo de kiri crece más rápido que el kiri común, alcanzando unos 15 metros de altura y 40 cm de diámetro en cinco años. Además, su resistencia lo hace apto para su uso en pilares y muebles. Una vez plantado, vuelve a brotar después de la tala y puede ser cortado cada cinco años, durante un período de 30 a 40 años. Puede cultivarse en cualquier lugar con un clima cálido y un suelo que no sea ni demasiado ácido ni demasiado alcalino.
Además, métodos de construcción como "cob" y "adobe" implican mezclar agua con materiales como arena, arcilla y paja para crear paredes de tierra o ladrillos. Estos métodos arquitectónicos se han observado en varios continentes desde la antigüedad. La adición de materiales fibrosos como la paja ayuda a alargar y unir el suelo, aumentando la resistencia a la tracción del cob.
Como estas paredes de tierra son susceptibles a debilitarse cuando están expuestas a los elementos, se recubren con materiales como yeso de cal mezclado con aceite en el exterior para mejorar la impermeabilización y durabilidad.
Mientras que las paredes de balas de paja tienen aproximadamente 50 cm de grosor y las paredes de cob alrededor de 60 cm, un método visto en las casas tradicionales japonesas implica aplicar tierra a enrejados de bambú para paredes internas más delgadas.
Los siguientes valores representan la conductividad térmica, donde números más bajos indican un mejor rendimiento de aislamiento. La paja tiene un alto rendimiento de aislamiento.
- Lana de vidrio: aproximadamente 0,016 W/(m·K)
- Paja: aproximadamente 0,05 - 0,09 W/(m·K)
- Paredes de tierra: aproximadamente 0,5 - 0,8 W/(m·K)
- Madera natural: alrededor de 0,1 - 0,2 W/(m·K)
- Concreto: aproximadamente 1,7 - 2,3 W/(m·K)
Además de la paja, también se pueden utilizar pastos como el cogongrass y el heno. La conductividad térmica del cogongrass es de 0.041 W/(m K), mientras que la del heno de césped es de 0.037 W/(m K). Hay varios tipos de pastos, incluyendo cogongrass, juncia, miscanthus, caña, kariyasu, karkaya y shimakaya, conocidos en Japón por su uso en techos de paja.
En otras palabras, la paja es un recurso que se puede recolectar cada año en todo el mundo. Si la municipalidad gestiona bien la cantidad de materiales disponibles, no se enfrentará a la escasez de recursos. Sin embargo, como la tierra tarda cientos de años en formarse, las casas de pacas de paja, que utilizan materiales como el kiri de rápido crecimiento y la paja, que pueden recolectarse varias veces en un corto período, y requieren menos tierra, deben tener mayor prioridad que las casas de adobe.
El bambú crece principalmente en regiones cálidas y húmedas como el este y el sur de Asia, África y países cercanos al ecuador en América del Sur. En lugares donde el bambú no es prevalente, la madera se convierte en la alternativa, con las autoridades locales tomando decisiones mientras monitorean la cantidad de árboles. Si el uso de casas de balas de paja agota los recursos de madera necesarios para la construcción residencial, las casas de cob se convierten en una alternativa viable.
Estas viviendas emplean materiales reutilizables, enfatizando su uso a largo plazo mediante reparaciones repetidas y su disposición natural después de su uso. Las construcciones de balas de paja, cob y adobe son técnicas antiguas que se encuentran en varios continentes y son métodos fundamentales altamente adaptables para la vivienda sostenible en todo el mundo.
En regiones con alta precipitación y humedad, como Japón, prevenir la descomposición de la paja debido al moho se vuelve necesario. Las consideraciones incluyen:
- Emplear techos que gestionen eficazmente el agua de lluvia y asegurarse de que los voladizos y los alféizares de las ventanas tengan la longitud adecuada para proteger las paredes de la lluvia.
- Elevar la base de la casa para proteger las paredes de las salpicaduras de agua de lluvia.
- Evitar que la humedad del suelo entre en las paredes.
- Implementar paredes exteriores ventiladas para liberar y secar la humedad entre el material de la pared exterior y el aislamiento, previniendo la condensación.
Además, se prioriza la construcción basada en piedra directamente sobre piedras de cimiento (conocidas como "ishibadate") en lugar de cimientos de concreto. Esta elección tiene como objetivo reducir el uso de concreto y desviar las fuerzas sísmicas. Con un cimiento de concreto, los temblores sísmicos afectan directamente a la residencia. En cambio, en la construcción basada en piedra, las columnas descansan sobre piedras de cimiento, lo que les permite deslizarse sobre la superficie de la piedra, reduciendo los temblores. Sin embargo, la construcción basada en piedra puede no ser universalmente aplicable, por lo que mientras sigue siendo una opción primaria, evaluar los cimientos de concreto u otros métodos caso por caso es crucial.
Además, establecer estos cimientos a una altura que evite que el agua de lluvia salpique las paredes de tierra desde el suelo es esencial.
○Generación y almacenamiento de electricidad
La generación y el almacenamiento de energía también deben ser sostenibles y tener una estructura simple. En Pueblo Prout, se priorizará la combinación de los siguientes equipos de energía.
La principal fuente de energía será la batería de magnesio, desarrollada por el profesor Takashi Yabe del Instituto Tecnológico de Tokio. Esta batería consiste en una fina lámina de magnesio, que se puede almacenar y transportar. La electricidad se obtiene sumergiendo el magnesio, que actúa como el electrodo negativo, y un material de carbono, que actúa como el electrodo positivo, en agua salada.
Esta batería tiene una capacidad energética más de 8,5 veces superior a la batería de iones de litio utilizada en los teléfonos inteligentes, y tiene menos riesgo de inflamabilidad en comparación con el combustible de hidrógeno. Además, mientras que el tiempo de vuelo de un dron con baterías convencionales es de 30 minutos, con esta batería puede volar durante 2 horas, y un carrito de golf puede funcionar durante aproximadamente 2 horas.
El magnesio está presente en aproximadamente 1.800 billones de toneladas en el agua de mar, lo que equivale a una cantidad suficiente para 100.000 años de consumo de petróleo a razón de 10.000 millones de toneladas por año. La posibilidad de agotamiento es extremadamente baja y está disponible en todo el mundo. Además, el óxido de magnesio que queda después de su uso puede ser rehecho en baterías de magnesio calentándolo a más de 1.000°C.
El profesor Yabe también ha desarrollado un dispositivo que puede reutilizar el magnesio utilizando energía solar concentrada por un espejo, convirtiéndola en un rayo láser para irradiar el óxido de magnesio, separando el oxígeno y reutilizando el magnesio. También ha desarrollado un dispositivo de desalinización que extrae magnesio y sal del agua de mar.
La batería de magnesio utilizada en los experimentos tiene unas dimensiones de 16,3 cm de ancho, 23,7 cm de profundidad y 9,7 cm de alto, y pesa aproximadamente 2 kg después de agregar agua, con una potencia máxima de salida de 250 W. Esta capacidad es suficiente para hacer funcionar un refrigerador (450 L) de 250 W durante una hora. Al conectar 5 o 10 de estas baterías, se puede suministrar energía a equipos que requieren una mayor cantidad de electricidad. Se ha dicho que un automóvil equipado con 16 kg de baterías de magnesio puede recorrer 500 km.
Cuando se desaliniza el agua de mar, quedan sal y cloruro de magnesio. Al irradiar este cloruro de magnesio con un rayo láser, se obtiene magnesio. Además, se afirma que el magnesio también se encuentra en abundancia en arenas desérticas. De 10 toneladas de agua de mar se pueden obtener 13 kg de magnesio, lo que corresponde al consumo eléctrico de un hogar estándar durante un mes.
Al basar la vida cotidiana en estas baterías de magnesio, se puede generar energía a partir de los océanos en todo el mundo, con pocas preocupaciones de agotamiento. Dado que se pueden almacenar y transportar, la electricidad estará disponible incluso en áreas remotas con condiciones desfavorables.
Para producir este magnesio, el dispositivo de desalinización requiere electricidad. Por lo tanto, se llevarán a cabo proyectos de microhidroeléctricas en los ríos y arroyos de todo el mundo para generar energía eléctrica. La cantidad de energía generada depende del desnivel y del caudal de agua. En un ejemplo de Japón, en la planta hidroeléctrica de Itoshiro Banba, en la prefectura de Gifu, una sola turbina genera 125 kW de electricidad, suficiente para aproximadamente 150 hogares, bajo la condición de un desnivel de 111 metros.
Además de esta microhidroeléctrica, también se utilizará la energía mareomotriz en los océanos y ríos. Las olas del mar están en constante movimiento, por lo que la energía mareomotriz puede suministrar electricidad de manera estable tanto de día como de noche, y su estructura simple no requiere instalaciones a gran escala, lo cual es una gran ventaja.
Si se suma la energía eólica a pequeña y mediana escala, la cantidad de energía generada aumentará cuando sople el viento. Se han desarrollado varios tipos de energía eólica, y si se utiliza una turbina eólica de eje vertical, que gira horizontalmente, se puede captar el viento en todas las direcciones. En Pueblo Prout, se dará prioridad a la creación de instalaciones de energía a pequeña y mediana escala en cada municipalidad, para que puedan ser fabricadas y gestionadas localmente, por lo que la energía eólica a gran escala no será la primera opción.
Las baterías de magnesio, la microhidroeléctrica, la energía mareomotriz y la energía eólica mencionadas hasta ahora no emiten dióxido de carbono ni otros gases de efecto invernadero durante el proceso de generación de energía, lo que las convierte en una solución sostenible y estable para abordar el problema del calentamiento global. Además, se buscará diversificar las fuentes de energía utilizando otros recursos naturales al mismo tiempo.
Una de estas fuentes es el uso de colectores solares de tubos de vacío para producir agua caliente a partir de la energía solar, que se utilizará en baños y cocinas. Este sistema combina un colector que captura el calor del sol y un depósito para almacenar el agua caliente. En Japón, en verano se puede alcanzar una temperatura de 60 a 90 °C, y en invierno, alrededor de 40 °C.
Al mismo tiempo, se considerará el uso de paneles solares térmicos. Estos paneles calientan el aire a unos 50 °C, que luego circula a través de conductos para calentar toda la casa. Dado que estos sistemas utilizan la energía solar, la orientación y el ángulo de instalación del calentador de agua solar y los paneles térmicos son cruciales. En Japón, la orientación más efectiva es hacia el sur, que se considera 100%, pero se puede obtener aproximadamente el 80% de eficacia incluso orientados directamente al este o al oeste. El ángulo ideal para la instalación en el techo es de 20 a 30 grados. Estos paneles pueden colocarse en el techo o en el suelo, y en caso de colocarlos en el techo, su forma se adaptará para maximizar la superficie de captación.
Tanto el calentador de agua solar como los paneles solares térmicos tienen una estructura simple, ya que utilizan el calor como calor directamente.
A continuación, para la iluminación en lugares sin líneas eléctricas, se considerará el uso de la energía generada por plantas y la microhidroelectricidad portátil. La energía generada por plantas se obtiene clavando dos electrodos en el suelo, lo que produce una pequeña cantidad de electricidad. Sin embargo, la cantidad de electricidad generada es muy baja, con un voltaje de alrededor de 1.5 voltios por unidad. En un experimento, se conectaron 100 de estas unidades, logrando superar los 100 voltios necesarios para una fuente de alimentación doméstica. En este caso, la combinación preferida de electrodos fue magnesio y carbón de binchō, sin utilizar recursos minerales como los metales raros.
También se ha desarrollado una microhidroeléctrica portátil de un metro de longitud, que puede generar electricidad con un desnivel de un metro incluso en arroyos pequeños. Con un flujo de agua de 10 litros por segundo, se pueden generar 5 W de electricidad.
En Finlandia, también se está utilizando la batería de arena. Esta tecnología almacena calor en la arena utilizando la electricidad generada por la energía solar y eólica. El tanque de almacenamiento aislado tiene 4 metros de ancho y 7 metros de alto, y contiene 100 toneladas de arena. Este calor se utiliza para calentar edificios y piscinas de agua caliente en la región circundante. La arena, calentada a más de 500 grados, puede almacenar energía durante varios meses, con una vida útil de varias décadas. Cualquier tipo de arena seca y libre de desechos inflamables puede ser utilizada, por lo que es una tecnología realizable en Japón.
En Finlandia, se ha calculado que para proporcionar calor a un área con una población de 35,000 personas, se necesitaría un tanque de almacenamiento de arena de 25 metros de alto y 40 metros de diámetro.
La batería de arena también es simple en su estructura, compuesta por tuberías, válvulas, ventiladores y elementos calefactores eléctricos, lo que resulta en bajos costos de construcción.
En Estados Unidos también se está desarrollando una batería de arena, donde se calienta arena de sílice a 1200 °C y se almacena en un depósito de concreto aislado. Para convertir este calor en electricidad, se calienta agua para generar vapor, que impulsa una turbina con muchas palas. Esta turbina está conectada a un generador que produce electricidad. Para convertir el calor en electricidad, se requiere este tipo de equipo.
Hasta aquí se han descrito los métodos de generación y almacenamiento de energía en Pueblo Prout. A continuación, se explicarán las razones por las cuales no se utilizarán ciertos métodos de generación de energía ya existentes.
Uno de los métodos que se descarta es el uso del hidrógeno. Aunque no emite dióxido de carbono cuando se utiliza como combustible, su producción sí lo hace. Por ejemplo, la generación de hidrógeno a partir de combustibles fósiles como el gas natural, el petróleo y el carbón, emite grandes cantidades de dióxido de carbono y, además, estos recursos eventualmente se agotarán, por lo que no es una opción viable.
También existe un método para obtener hidrógeno mediante la electrólisis del agua, utilizando electricidad proveniente de energías naturales como la solar y la eólica. Aunque este método emite bajas cantidades de dióxido de carbono, requiere grandes cantidades de agua, lo que podría agravar la escasez de agua que ya está siendo exacerbada por el calentamiento global.
Además, la electrólisis del agua utiliza metales raros como el iridio. A este ritmo de uso, se espera que la demanda de estos materiales supere las reservas existentes para el año 2050, lo que hace que esta opción tampoco sea sostenible.
Otro método es la generación de gas, electricidad e hidrógeno a partir de biomasa. La biomasa incluye excrementos humanos y de animales, residuos agrícolas como paja y cáscaras de arroz, restos de comida, madera, y otros materiales de origen biológico. Por ejemplo, en un inodoro de biogás doméstico, se pueden colocar excrementos de vaca. Estos excrementos contienen bacterias metanogénicas que, al mezclarse con desechos humanos, restos de alimentos y maleza, producen biogás a través de la fermentación. El principal componente de este gas es el metano (60%), seguido por el dióxido de carbono (40%). Sin embargo, el metano es uno de los principales causantes del calentamiento global, lo que dificulta su uso a nivel mundial.
El almacenamiento de hidrógeno se realiza mediante compresión a alta presión, hidrógeno líquido enfriado a -253°C o aleaciones de almacenamiento de hidrógeno, y luego se requiere equipo para su transporte. Dado que este equipo es de gran escala y complejo, esta opción también queda descartada.
Por otro lado, los paneles solares utilizados en la energía solar fotovoltaica contienen sustancias nocivas y, al final de su vida útil, deben ser enterrados en vertederos, lo que no es un método sostenible.
La energía geotérmica también queda fuera de consideración debido al tiempo que lleva la investigación, la perforación y la construcción de tuberías, y a que los lugares donde se puede utilizar son limitados.
Las plantas nucleares también quedan descartadas debido al riesgo de catástrofes y a que el uranio, su combustible, es finito y eventualmente se agotará. La generación de energía térmica también queda descartada debido a la futura escasez de combustibles fósiles y a las altas emisiones de dióxido de carbono.
Además, las baterías de litio utilizadas en automóviles eléctricos, bicicletas eléctricas y teléfonos inteligentes no son sostenibles porque utilizan recursos minerales como el litio y el cobalto, por lo que tampoco se utilizarán.
En resumen, las baterías de magnesio, la microhidroeléctrica, la energía mareomotriz y la generación de energía eólica a pequeña y mediana escala serán los principales métodos de generación de energía, complementados por calentadores solares de agua, paneles de captación de energía solar, generación de energía a partir de plantas, microhidroeléctrica portátil y baterías de arena, dependiendo de las circunstancias.
De esta manera, se generará y compartirá la electricidad principalmente a partir del mar, los ríos y la tierra. Además, al mejorar el aislamiento térmico de las viviendas, se reducirá el consumo de energía. Así, se vivirá únicamente con energía natural, sin utilizar recursos agotables. En la sociedad monetaria actual, la actividad económica consume grandes cantidades de electricidad diariamente debido a la competencia. Al eliminar esta actividad económica, se reducirá significativamente la cantidad de energía necesaria, se disminuirán considerablemente las emisiones de dióxido de carbono y se implementará una fuerte medida contra el calentamiento global.
○Drenaje doméstico
Construir una residencia autosuficiente en armonía con la naturaleza requiere abordar de manera crucial las preocupaciones sobre el drenaje doméstico. Las fuentes principales de drenaje doméstico incluyen la lavadora, la cocina, el lavamanos del baño, la bañera y el inodoro. Inicialmente, la gestión fundamental del drenaje se lleva a cabo a través de un sistema de infiltración natural, que permite que las aguas residuales se filtren en el suelo desde un pozo excavado cerca de la residencia. En términos simples, esto implica colocar grava o arena en el pozo, permitiendo que las aguas residuales se filtren en el suelo.
Se utilizan tuberías de arcilla (tuberías cerámicas) para el drenaje. Estas tuberías se fabrican mediante la cocción de arcilla a temperaturas superiores a 1000°C. Poseen una excelente resistencia, resistencia a la corrosión, resistencia química y tienen una larga vida útil funcional, convirtiéndolas en materiales que pueden regresar naturalmente al medio ambiente.
Es imperativo utilizar detergentes, jabones y pasta de dientes ecológicos. Los jabones y champús elaborados a partir de aceites esenciales evitan el uso de ingredientes a base de petróleo o productos químicos, asegurando la completa descomposición de los residuos después del drenaje. Además, los desinfectantes a base de etanol son opciones viables. Contienen elementos antibacterianos que ayudan a controlar la proliferación de bacterias en la piel. El etanol es un recurso natural hecho a partir de plantas como la caña de azúcar y puede reintegrarse directamente en el suelo al mismo tiempo que es cultivable como parte de un enfoque planificado. Se puede utilizar agua a más de 70°C para lavar platos y ropa. El agua caliente tiene propiedades para la esterilización y la eliminación de grasa, eliminando eficazmente la suciedad y los olores. Posteriormente, se pueden utilizar detergentes a base de productos naturales.
Respecto a la pasta de dientes, las disponibles comercialmente principalmente contienen sustancias químicas que no se descomponen completamente; por lo tanto, no se deberían utilizar. Se debería considerar el uso de sustancias como el xilitol y el flúor en la pasta de dientes. Además, se recomienda cepillarse con un cepillo de dientes y usar hilo dental. Los cepillos de dientes solos limpian solo alrededor del 50% de los dientes, y el hilo dental se utiliza para eliminar los restos de comida y la suciedad entre los dientes al pasar por ellos. Como mínimo, realizar estas dos acciones después de cada comida es esencial; de lo contrario, muchas personas son propensas a tener caries.
De esta manera, abstenerse de utilizar cualquier sustancia química y permitir que las aguas residuales se infiltren en el suelo evita la contaminación del suelo.
○Baños de Biogás
Para el tratamiento de los desechos del inodoro, se utiliza un inodoro de biogás con un generador de biomasa, produciendo gas, electricidad o hidrógeno. Se instalan tanques de agua de lluvia en las residencias para su uso en el inodoro, el baño, el agua caliente y la colada. Con el problema inminente de la disminución de los recursos hídricos, esta práctica también tiene como objetivo reducir el uso de agua de ríos y lagos.
Además, se recomienda utilizar papel higiénico hecho de materiales vegetales naturales como bambú que se descomponen de manera natural.
Es importante tener en cuenta que, en lo que respecta a los baños de biogás, se debe tener cuidado con la ubicación y las instalaciones para evitar que el gas metano del tanque de purificación se filtre en espacios interiores. Ha habido incidentes de metano causando incendios o explosiones debido a chispas de circuitos eléctricos.
Durante desastres como terremotos, la disponibilidad de baños se vuelve crítica. Si bien los inodoros de descarga pueden funcionar sin electricidad, los cortes en el suministro de agua pueden evitar el enjuague. Por lo tanto, garantizar la transferencia manual de desechos a un tanque séptico puede resolver la escasez de baños durante desastres.
Si los baños de biogás no son factibles, considerar los bio-inodoros es una opción. Estos inodoros utilizan un contenedor lleno de polvo de bambú o aserrín, promoviendo la descomposición y el compostaje de los desechos. Los bio-inodoros funcionan sin agua y no requieren enjuague. El polvo interno de bambú necesita reposición o reemplazo periódico. Los bio-inodoros adoptan un sistema de separación de desechos sólidos y líquidos. Esto se debe a que el exceso de humedad dificulta la fermentación y resulta en orina con olores. Además, el contenedor del inodoro se calienta utilizando energía solar para facilitar la descomposición.
Los pañales desechables para bebés y cuidado infantil se fabrican mediante la tala de bosques. Incinerar pañales usados y mojados requiere una temperatura más alta, lo que resulta en un aumento de las emisiones de dióxido de carbono. Por lo tanto, los pañales de tela se convierten en la elección principal. Se prefieren materiales naturales para evitar posibles irritaciones causadas por fibras sintéticas. Dado que las residencias alojan bebés, personas mayores o individuos que requieren cuidados, cada hogar está equipado con una pequeña lavadora y un área de lavado para pañales de tela. Las aguas residuales de este proceso también siguen el método natural de drenaje por percolación.
En cuanto a la gestión de residuos, en una comunidad autosuficiente como Pueblo Prout, no existen supermercados ni tiendas de conveniencia, lo que reduce los residuos no biodegradables como bolsas de plástico, botellas, latas y envases o embalajes no biodegradables. En consecuencia, solo quedan residuos orgánicos y contenedores biodegradables. Principalmente, estos residuos se procesan a través de baños de biogás, donde se descomponen y se convierten en energía. Si esto no es factible, se emplea el compostaje, siguiendo el mismo principio que los baños de biogás, mezclando con polvo de bambú o aserrín para descomponerse con la ayuda de microorganismos.
De esta manera, las aguas residuales domésticas, los excrementos y los restos de alimentos se procesan dentro de cada residencia. El tratamiento de las aguas residuales a través de procesos autónomos las devuelve a la tierra, manteniendo ríos y mares en un estado claro y potable, permitiendo que la vida acuática prospere en su abundancia natural.
○Impresora 3D
Una impresora 3D, cuando utiliza filamento PLA hecho de fuentes de almidón como caña de azúcar, maíz o papas, puede biodegradarse en entornos naturales.
En los hogares del Pueblo Prout, los residentes utilizan impresoras 3D para fabricar elementos esenciales a partir de recursos locales, de forma gratuita.
Con una impresora 3D, los diseñadores pueden transformar directamente imágenes en 3D dibujadas en una pantalla de computadora en objetos tridimensionales. Por lo tanto, los datos diseñados por los diseñadores se comparten en línea, lo que permite a los residentes seleccionar sus diseños preferidos o crear los suyos propios. Las reglas de diseño para las impresoras 3D y los productos fabricados son las siguientes:
- La prioridad principal para los materiales utilizados en los artículos del hogar es utilizar materias primas accesibles en todo el mundo.
- Materiales como el filamento PLA hecho de almidón o recursos vegetales como el bambú, que pueden devolverse naturalmente, son estables, renovables y son los principales candidatos para materiales.
- Utilizar materiales reutilizables.
- Asegurarse de que no ocurra contaminación ambiental.
- Evitar materiales derivados de animales, como el cuero.
- Diseñar productos que puedan ser producidos por una impresora 3D de otra. Esto facilita una construcción rápida en otras áreas o un apoyo rápido en la recuperación de desastres para diferentes regiones.
Adherirse a estas reglas, la instalación de fabricación también se encarga de reparar productos y reciclar productos electrónicos desechados como materias primas.
◯Horno eléctrico y horno de fusión
Los metales se utilizan en infraestructuras públicas, viviendas y materiales eléctricos, y para producirlos a partir de recursos minerales, se requieren hornos de fusión. Estos pueden ser de pequeño a mediano tamaño, y los altos hornos son básicos. Un alto horno es un horno de forma rectangular y baja altura hecho de arcilla, un método primitivo transmitido desde tiempos antiguos. El material preferido para encender el fuego es el carbón de bambú, seguido por el carbón vegetal.
El número de productos fabricados por los municipios disminuye en comparación con las sociedades monetarias, pero aún se emite dióxido de carbono debido al uso de carbón vegetal. La cantidad total depende de cuánto se realice en cada región, lo que determina cuánto se puede utilizar. Por lo tanto, también se están considerando hornos eléctricos de pequeño a mediano tamaño. Si es posible alimentar los hornos eléctricos solo con energía renovable de los municipios, eso tendría prioridad.
De esta manera, se producen hierro, cobre, aluminio, vidrio, etc. Los residentes producen solo lo que necesitan, y también se realiza el reciclaje de metales. Debido al manejo de altas temperaturas, si es factible como instalación, el calor liberado a la atmósfera se puede almacenar en baterías de arena o utilizarlo para eliminar el aceite de bambú.
◯Pequeña fábrica de semiconductores
La mayoría de los electrodomésticos y dispositivos electrónicos que usamos en nuestra vida diaria utilizan semiconductores. Los semiconductores son componentes pequeños que se utilizan para enviar ondas de radio, aumentar el volumen de los altavoces, controlar motores y establecer cálculos y temporizadores.
Los semiconductores suelen fabricarse en fábricas que cuestan cientos de miles de millones o incluso billones de yenes. Sin embargo, en una sociedad autosuficiente donde se produce y consume todo localmente, también se necesita producir y consumir la cantidad necesaria de semiconductores en el municipio. Por lo tanto, se están estableciendo pequeñas fábricas que se han reducido de tamaño, similar a las impresoras 3D.
Además de los semiconductores, los circuitos impresos que llevan componentes como resistencias, condensadores, transformadores, diodos y transistores también se fabrican con impresoras 3D.
En este proceso, se obtienen metales a partir de minerales y se fabrican semiconductores y circuitos impresos en pequeñas fábricas. En lugar de fábricas grandes, se completan con los recursos locales tanto como sea posible. Esto permite producir la cantidad mínima necesaria y reducir al mínimo la carga ambiental. Además, esto permite que los componentes principales se utilicen sin que alguien los monopolice. Estas fábricas también se establecen en los edificios de fabricación del municipio.
○Uso Limitado del Concreto
En sociedades monetarias de todo el mundo, las carreteras suelen estar pavimentadas con asfalto o concreto. Algunas áreas buscan mejorar estéticamente utilizando calles empedradas, donde también se podría utilizar concreto. Además, el concreto se utiliza en las paredes de túneles y metros subterráneos.
El asfalto, derivado del petróleo crudo, emite dióxido de carbono durante su proceso de fabricación. En lo que respecta al concreto, el material de cemento que solidifica sustancias como el suelo contiene piedra caliza. Cuando se quema a temperaturas superiores a 900°C, se transforma en cal viva, liberando dióxido de carbono. Para este proceso de quema se utilizan combustibles fósiles como el petróleo o el carbón, lo que resulta en una doble emisión de dióxido de carbono. Algunas estadísticas sugieren que las emisiones de dióxido de carbono de la producción de cemento constituyen el 8% a nivel mundial y el 4% en Japón.
Las razones para el uso de concreto incluyen la necesidad de resistencia en las carreteras para soportar vehículos pesados y reducir el consumo de energía del lado del vehículo al permitir un viaje más suave. De manera similar, para estructuras grandes como edificios o apartamentos, se requiere resistencia y el concreto se ha vuelto asequible y accesible.
El concreto se utiliza extensamente en varios entornos cotidianos, lo que ha llevado a una disminución de arena y grava adecuadas a nivel mundial. Las naciones están involucradas en conflictos por la arena, lo que lleva a restricciones en la extracción de arena. Si bien la piedra caliza, un componente clave del cemento, se considera abundante, también es un recurso finito y podría agotarse con un uso excesivo.
La causa raíz de este exceso radica en la búsqueda de beneficios, un motivo compartido por países, corporaciones e individuos por igual. El concreto se ha vuelto indispensable, pero su uso debe ser moderado para reducir las emisiones de dióxido de carbono y abordar el cambio climático. Por lo tanto, es crucial limitar dónde se utiliza el concreto en la vida diaria y reducir su consumo general.
Por ejemplo, en Pueblo Prout, no se construyen edificios como rascacielos o apartamentos hechos completamente de concreto, lo que reduce significativamente el uso de este material. Los cimientos de las casas priorizan la construcción de piedra, minimizando el uso de concreto. Los pilares se elaboran con bambú o madera, mientras que las paredes se hacen con paja o ladrillos de micelio, eliminando la necesidad de concreto.
Los medios de transporte de los residentes dentro de la comunidad implican viajar a velocidades de hasta 20 km/h en automóviles, y para viajes de mediana a larga distancia entre comunidades, se utilizan trenes. En consecuencia, se elimina la necesidad de autopistas construidas con concreto.
Sin embargo, el concreto sigue siendo necesario para las vías férreas y estructuras que requieren resistencia, como túneles o puentes. Dentro de la comunidad, las carreteras se construyen con concreto mínimamente y se priorizan los adoquines, reduciendo el uso de concreto. Este enfoque no solo reduce el uso de concreto, sino que también mejora la estética de la comunidad. Cualquier uso restante de concreto se dirigiría hacia terraplenes o posiblemente represas, si es necesario.
Durante la era Meiji en Japón, cuando no se disponía de maquinaria de construcción grande, se desarrolló una piedra artificial. Este material se utilizaba en proyectos a gran escala, como la construcción de puertos y canales de riego. La piedra artificial era una mezcla de granito descompuesto (10 partes) y cal (1 parte). En áreas donde no se encontraba granito descompuesto, ocasionalmente se empleaban arcillas adecuadas o suelos de ceniza volcánica.
Esta piedra artificial tenía la propiedad de solidificarse en agua. Se usaba para formar una capa protectora gruesa en el lado exterior de estructuras como terraplenes y compuertas de esclusa al combinar suelo mezclado con piedras naturales. En este proceso, aproximadamente 10 cm de suelo mezclado se colocaba entre las piedras naturales, evitando el contacto directo entre ellas. Luego, se comprimía desde arriba utilizando herramientas de golpeteo como una barra de golpeteo, lo que requería un trabajo manual significativo.
Esta piedra artificial también se aprecia por su capacidad de regresar a la naturaleza. Por lo tanto, si es adecuada en términos de resistencia para la construcción de carreteras, podría considerarse como una opción.
Además, hay un desarrollo donde se utiliza una mezcla de 100 partes de suelo, 40 partes de arena, 30 partes de cal hidratada y agua para formar paredes en casas.
Dependiendo del tipo de suelo, se utilizan diferentes agentes endurecedores. El cemento se usa para suelos con mayor contenido de arena, mientras que la cal hidratada (producida agregando agua a la cal viva) se usa para suelos arcillosos. Los materiales y proporciones mezclados varían según las características del suelo, lo que altera la forma en que el suelo se solidifica.
En el futuro, si surgen métodos para solidificar el suelo sin usar piedra caliza similar al concreto, podría convertirse en una alternativa. Sin embargo, actualmente, al limitar el uso de concreto y transicionar lejos de una sociedad basada en la economía monetaria, existe el potencial de reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono.
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