Investigación BioCompuestos

De Casiopea



TítuloInvestigación BioCompuestos
Tipo de ProyectoProyecto de Titulación
Palabras Clavemateriales, biomaterial, bioplástico, biopolímero, biocompuesto, diseño, territorio, tecnología, cocina
Período2019-
AsignaturaTaller de Titulación de Diseño Industrial 1, Taller de Titulación de Diseño
CarrerasDiseño, Diseño Industrial
Alumno(s)Renee Rodo
ProfesorJuan Carlos Jeldes

Proyecto inscrito dentro del proyecto de investigación: GeoHumanidades y (Bio)Geografías Creativas - De lo micro a lo macro

Visión General

Propuesta

¿Cómo propongo que alguien se acerque a la naturaleza?

Contexto: Inscrito dentro del marco del proyecto BioGeoArt; se busca un acercamiento a la naturaleza, a nuestro contexto territorial, a nuestro ecosistema, es decir, todo lo que nos rodea que tendemos a obviar y no cuestionar. La propuesta como grupo de tesistas de diseño es presentar/mostrar la naturaleza de otra manera, de modo que las personas vuelvan a preguntarse, cuestionarse y sorprenderse con ella. Esto a través del trabajo con el laboratorio de fabricación Aconcagua Fablab, y con acciones desde el área educativa (talleres en colegios) y el área expositiva (exposición Museo de Historia Natural Valparaíso).

Propósito Tema de Estudio
Dentro de este contexto, mi propuesta de estudio es dentro de la exploración de materiales; ¿Cómo hacemos a los materiales partícipes del acercamiento de las personas hacia la naturaleza? ¿Cómo los volvemos a pensar para que permitan este acercamiento?
Planteo un cuestionamiento a los materiales tradicionales, que comúnmente damos por ya definidos o limitados dentro del proceso de diseño. Re-configurar materiales y métodos para radicalmente re-hacer/re-pensar/re-plantear procesos que se oponen al acercamiento que queremos proponer con el medio en el que vivimos. Dar cuenta de las leyes que trae la naturaleza, la lógica detrás de esta, desde materialidades provenientes de ella y acorde a ella. Materiales como parte de un ciclo de la naturaleza viva: tienen tiempo de caducidad; al finalizar vuelven a la tierra.
La propia producción de biomateriales permite la autonomía, la no-dependencia de materiales externos y sus características traídas por ellos mismos. Abre paso a la economía circular, proponiendo una materialidad originada desde la localidad (residuos o elementos naturales abundantes): no se depende de un abastecimiento de regiones centralizadas. El material es pensado desde el contexto mismo, ya sea territorial, circunstancial o temático.
Así como el Aconcagua Fablab, los biomateriales tienen una filosofía open-source, existen depositorios, recetas y manuales on-line para que el tema se trabaje y desarrolle a modo de comunidad; como un movimiento global.
¿Cómo?
  • Investigación y experimentación de gama de bio-materiales como modo de concebir la fabricación.
  • Democratización de la producción, abriendo alternativas open-source, a los materiales pre-definidos dentro del mundo capitalista.
  • Re integrando materiales que se encuentran en abundancia en el planeta, como la celulosa.
  • Re integrando materiales que se encuentran en estado de desecho.
  • Re pensando las formas de objetos con los nuevos materiales.
  • Re pensando procesos con materiales renovables.
  • Comprendiendo como se constituye, comporta y cómo funciona un material.
  • Cohabitando: siendo empáticos con nuestro medio ambiente, con nosotros mismos y con otras especies.
Acciones Tema de Estudio
El fabricar nuestros propios materiales, y desde elementos encontrados en la naturaleza misma; ya sea a modo de recolección o elementos en estado de desecho; podemos volver a cuestionarnos las formas, los colores, las texturas. Podemos lograr resultados mucho más cercanos al mundo vivo, los objetos fabricados con ellos se relacionarán automáticamente con él.
Los talleres del Aconcagua Fablab podrán replantearse desde su base, el material determinará en parte nuevas formas / texturas / colores / ideas, de sus talleres.


No propongo una forma o un material final, sino una investigación de gamas de bio-materiales como modo de concebir la fabricación



Metodologías

Tinkering

MAKE: Experimentar, Prototipar, Construir, Cocinar, Probar, Aprender , Investigar, Intercambiar.

Ejes: Creatividad, Experimentación, Ludificación

Metodología STEAM: (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics) ciencia, tecnología, ingeniería, arte, matemática.

Respuesta al estilo de sociedad en que vivimos, cambios rápidos y constantes. No sólo importa el conocimiento, sino el desarrollo de diferentes habilidades; como la creatividad y el pensamiento abstracto, soluciones innovadoras a problemas y situaciones inesperadas.

Algunas características:

  1. Desobediencia tecnológica; no persigue la industrialización, si la replicabilidad y dominio técnico del individuo
  2. Aprender haciendo,
  3. Experimentar con materiales e ideas para comprender sus capacidades completamente.
  4. Iteración en el aprender, tener ideas y probarlas constantemente
  5. Crear, pensar e inventar con las manos, usar las manos para construir el aprendizaje, significado y comprensión.
  6. Aprender de las fallas, error como feedback
  7. Tiempo sin estructura para explotar e inventar, a través de procesos de exploración e invención se encuentra el potencial para la innovación.
  8. Metodología lúdica y explorativa
  9. Se pone a prueba límites, pruebas con nuevas experiencias y posibilidades, en lugar de acogerse a reglas formales o metodologías verticales. Las metas se van encontrando a la marcha.
  10. Suele relacionarse con el movimiento maker, se relaciona con lo educativo, talleres.
  11. Uso del cuerpo, expresividad corporal.

Inmersión Rizomática

  • Principios de conexión y de heterogeneidad: cualquier punto del rizoma puede ser conectado con cualquier otro, y debe serlo. Eso no sucede en el árbol ni en la raíz, que siempre fijan un punto, un orden.
  • Principio de multiplicidad: sólo cuando lo múltiple es tratado efectivamente como sustantivo, multiplicidad, deja de tener relación con lo Uno como sujeto o como objeto, como realidad natural o espiritual, como imagen y mundo. Las multiplicidades son rizomáticas y denuncian las pseudomultiplicidades arborescentes.
  • Principio de ruptura asignificante: frente a los cortes excesivamente significantes que separan las estructuras o atraviesan una. Un rizoma puede ser roto, interrumpido en cualquier parte, pero siempre recomienza según ésta o aquella de sus líneas, y según otras.
  • Principio de cartografía y de calcomanía: un rizoma no responde a ningún modelo estructural o generativo. Es ajeno a toda idea de eje genético, como también de estructura profunda.

Conceptos de Apertura

BioGeoArt

Una forma innovadora de abordar esta crisis requiere entonces incorporar una perspectiva más amplia de la relación entre el ser humano y la naturaleza que involucra a actores no-humanos, a través de un enfoque constructivista y relacional de esta relación. Para los propósitos de este estudio, es primordial comprender a los actores no-humanos como productores de prácticas y conocimiento que desarrollan estrategias de adaptación para enfrentar la crisis. Esta concepción del papel de los actores no-humanos requiere una investigación que apunta a descentralizar las perspectivas antropocéntricas existentes de la naturaleza para cuestionar la concepción de la naturaleza como un "objeto" de estudio e incorporar una perspectiva situada que propone otros puntos de vista de la relación humano-naturaleza desde un punto de vista transdisciplinario. Extracto Resumen del proyecto - relevante al tema de investigación.

Antropoceno

antrhopos + kainos = ser humano + nuevo

Término propuesto por el científico Paul Crutzen en el año 2.000, para definir una supuesta nueva era geológica en la que nos encontramos debido a la influencia del comportamiento humano sobre la tierra, en las recientes centurias. Se ha creado para designar las repercusiones que tienen en el clima y la biodiversidad tanto la rápida acumulación de gases de efecto de invernadero como los daños irreversibles ocasionados por el consumo excesivo de recursos naturales.

"En pocas palabras, nuestro planeta ya no funciona de la manera que antes. La atmósfera, los océanos, el clima, los ecosistemas, todos están operando fuera de las normas del Holoceno. Esto sugiere que hemos cruzado la frontera de una época" - Dr. Jan Zalasiewicz, Universidad de Leicester, Reino Unido

El inicio de esta nueva era aún no se define: ¿La revolución Industrial? ¿Comienzos de la Agricultura? ¿II Guerra Mundial y las armas nucleares?

Johan Rockström y Will Steffen, junto con sus colegas del Centro de Resiliencia de Estocolmo, confeccionaron en 2009 y 2015 una lista con nueve límites del planeta que sería sumamente peligroso traspasar, cosa que ya se ha producido en el caso de cuatro de ellos, a saber :

  • el clima,
  • la alteración de la cobertura vegetal,
  • la erosión de la biodiversidad o la desaparición de especies animales (sexta extinción de la vida en la Tierra);
  • la alteración de los flujos biogeoquímicos, en los que los ciclos del fósforo y el nitrógeno desempeñan un papel esencial.

También mostraron cómo se habían disparado desde la Segunda Guerra Mundial todos los indicadores disponibles sobre consumo de recursos primarios, utilización de energía, crecimiento demográfico, actividad económica y deterioro de la biosfera. Por eso llamaron a esta época “la gran aceleración”.

[Aún es informal el término como nueva era geológica]


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Técnica y Civilización

Lectura texto "Técnica y Civilización", Lewis Mumford

Desde mediados del siglo pasado se está llevando un cambio profundo y radical, no impuesto por la naturaleza, sino por la ciencia y la técnica. Toda especie viviente, por inercia, tiende a reproducir el patrón original; ya sea por presiones históricas (estabilidad y permanencia de la especie, los cambios en el transcurso del tiempo no modifican la estructura del organismo), o por presión ambiental (se rompe el patrón clásico, por cambios radicales en ambiente o por la aparición de nuevos órganos).

Nos concebimos de distinta manera de lo que somos. Lo mítico está en constante conflicto con lo científico. Se debe romper el patrón tradicional.

El organismo biológico capta, transforma y distribuye energía de su contorno, condicionado por las fuerzas que capta. Esto guiado por órganos vegetativos y órganos voluntarios (sentidos). Al hombre modernos se suma aquello 'órganos' que ha fabricado, aparatos no necesariamente unidos a él, pero que por su función se los considera órganos.

HOMBRE = híbrido - natural [endocuerpo] + artificial [exocuerpo]

La herramienta como prolongación del hombre. Con esto se da fin al hombre clásico; aparece una nueva especie, un sistema sensorial que se extiende por todo el planeta y no se limita. El endocuerpo es estable, pero el exocuerpo cambia constantemente, evoluciona unilateralmente mediante emergentes(cualidades imposibles de predecir, que cambian la estructura). El hombre es ahora regido por patrones culturales y funcionales. La mecanización y la sistematización no son fenómenos nuevos, lo nuevo es que hayan sido proyectadas e incorporadas de forma organizada, a tal punto que llegan a dominar todos los aspectos de nuestra existencia.

Ya no nos adaptamos al ambiente, adaptamos el ambiente a nosotros. Nos adaptamos a nosotros mismos, al mundo súper físico, forjado por nuestra voluntad.

'Adaptaciones del contorno

  • Utensilios y Aparatos: transformaciones químicas, curtiembre, destilación. Ejemplos, utensilio --> cesto; aparato --> horno, ladrillos.
  • Obras Útiles: distribuyen energía. Ejemplo, vías ferrocarril, caminos, edificios
  • Máquinas y Herramientas: cambian la forma y/o ubicación de otro(s) elemento(s).

La Máquina

No es un paso que logramos, sino un medio para comprender a la sociedad y a nosotros mismos. No es algo actual, durante los últimos 3000 años la máquina ha sido parte esencial de nuestra herencia técnica. El origen de la máquina se basa en complejos no-orgánicos destinados a convertir la energía en trabajo, dilatar las capacidades humanas o mecánicas, como también someter a un orden regulable los procesos de la vida. Extender los poderes del organismo, crear condiciones más favorables.

Máquina v/s Herramienta

Diferencias: grado de independencia, habilidad necesaria, fuerza motriz.

  • Acción Autómata --> Manipulacióm
  • Especialización de la función --> flexibilidad
  • Aporte externo de energía
  • Inter-relación de partes

El tiempo

Cambio en categorías tiempo/espacio. La aplicación de los métodos cuantitativos del pensamiento al estudio de la naturaleza: la medición regular del tiempo. Esta concepción mecánica aparece en el monasterio, comenzando por dividir el día en campanadas (horas canónicas). La vida ahora es ordenada, regida por la hora; no sólo de tiempo sino también sincroniza acciones. El reloj como máquina clave de la época industrial moderna. Es omnipresente, es la perfección a la que las demás máquinas quieren llegar; existían otras máquinas automáticas, pero esta es modelo para muchas funciones: análisis movimiento, tipos de engranajes, transmisiones. El tiempo mecánico se extiende como sucesión de instantes matemáticamente aislados; a diferencia del tiempo orgánico que es acumulativo en sus efectos. El tiempo pasa a ser oro, el ritmo acelerado de la sociedad crea una mayor demanda de energía; el tiempo puede ser dilatado con la invención de instrumentos que economizan el trabajo.

Economía Circular

  • Economía Circular: los residuos corresponde a errores de diseño, la naturaleza no genera residuos. Se propone mantener en uso materiales y productos, diseñando contemplando el no-residuo.
  • Sistemas naturales: retornar al medio ambiente sus componentes.

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De la Materia al Material

Terminología Introductoria

Bio-Fabricación: diseño y fabricación de productos con biología; aprovechando el potencial de organismos como bacterias, levaduras, algas, micelo, células mamíferas, para luego cultivar estructutras complejas que pueden ser procesadas. - is designing and building products with biology. Harnessing the potential of organisims such as bacteria, yeast, algae, mycelium, mammalian cells, to cultivate complex structures that can be processed afterwards. - United Nations Environment, 2018

Bio-Plástico: Polímero derivado de una biomasa. Puede ser o no biodegradable. Generalmente compuesto de bioplástico, plastificante y solvente. // Tipo de plástico derivado de productos vegetales (aceite de soja, maíz, maicena), a diferencia de los plásticos convencionales que son derivados del petróleo, sintetizados por la industria petroquímica. Ejemplo, almidón, agar agar, gelatina.

Bio-Polímero: Macromoléculas presentes en los seres vivos / Materiales poliméricos (macromoleculares) sintetizados por seres vivos / Materiales sintéticos biocompatibles con seres vivos.

Bio-Material: cualquier sustancia que ha sido diseñada para interactuar con los sistemas biológicos con un propósito médico, ya sea terapéutico o de diagnóstico. Se relaciona con ciencia de biomateriales / ingeniería de los biomateriales.

Fermentación: proceso metabólico liberador de energía, que ocurre bajo condiciones anaeróbicas. Este proceso multiplica los microorganismos, para desarrollar una colonia viva, que luego puede ser cosechada.

Glass Transistion Temperature (Tg): la estructura no cambia durante Tg, pero comienza a cambiar su apariencia hacia un estado "gomoso"; es la etapa antes de derretido.

Plástico Biodegradable: rompen cadenas de carbono, crean nuevos elementos orgánicos. Puede ser compostable si es capaz de degradarse bajo ciertas circunstancias.

Plástico Degradable: se rompe la mayoría del plástico, no se elimina en totalidad.

Plastificante: aditivo que aumenta la plasticidad o fluidez del material al que es añadido. Glicerina, por ejemplo.

Polímero:

Sustainability: esfuerzo de estabilizar la relación disruptiva actual entre la tierra y sus dos sistemas más complejos: la cultura humana y el mundo viviente. - is the effort of stabilizing the currently disruptive relationship between earth's two most complex systems: human culture and the living world. - Paul Hawken, Environmentalist, 2017.

Termoplásticos: (bio)plásticos que no cambian su composición química al ser calentados; pueden ser re moldeados una y otra vez.

Investigación

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Sobre los plásticos

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La variedad de plásticos que conocemos hoy es el resultado de un largo proceso de experimentación e investigación iniciado durante la revolución industrial para reemplazar materias orgánicas de difícil extracción.

Primero se creó el caucho y el celuloide con materias orgánicas, luego buscando perfeccionar sus propiedades surgió la baquelita, material totalmente artificial, moldeable y duro al solidificarse, que no conduce la electricidad, es resistente al agua y a disolventes. Este material revolucionó la industria por ser elástico, dúctil y flexible; su mayor desarrollo ocurrió durante la segunda guerra mundial.

Las propiedades varían según el tipo de plástico (PET, HDPE, PVC, LDPE, PP y PS), pueden blandos o duros, opacos o traslúcidos, pero lo que define este material es la plasticidad. La palabra plástico proviene del griego <plastos: formado, modelado, fingido> y se refiere a cualquier material capaz de deformarse para conseguir la forma deseada, sean estas naturales o artificiales.


Plástico Convencional

FÓRMULA PLÁSTICO = Polímero(s) + Plastificante(s) + Otros Aditivos 
  • Tercera aplicación del petróleo más usada en el mundo (8%). Consumimos 200 millones de toneladas en el planeta.
  • 8 mil millones de toneladas de plástico en el mundo. Sólo el 9% puede ser reciclado. Chile es el país con más desechos per capita en Sudamérica (1Kg al día). 80% de chilenos no recicla su basura.
  • Proviene de fuentes no renovables.
  • Contaminante y no biodegradable: cuando es desechado, permanece en el ambiente durante siglos (puede tardar hasta más de 1000 años en descomponerse), y en muchos casos es imposible recogerlo; obstruyendo alcantarillas, drenajes, matando animales en tierra, río y océanos. Las prácticas actuales para el manejo de desechos incluyen incineración (la capacidad de los incineradores es insuficiente para todos los desechos; la emisión de gases generada en su práctica es áltamente contaminante), uso como rellenos sanitarios (crisis sanitaria por la saturación de depósitos) y reciclaje (no da abasto).
  • Virtualmente, toda pieza de plástico alguna vez creada, aún existe en alguna forma (con la excepción de una pequeña cantidad que ha sido incinerada).

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Bioplástico

FÓRMULA PLÁSTICO = Bio-Polímero(s) + Bio-Plastificante(s) + Otros Aditivos
  • Emite entre 0.8 y 3.2 toneladas menos de CO2 por tonelada que el plástico derivado del petróleo.
  • Aún es controversial su uso ¿Es viable para su producción? ¿Existen usos definidos?
  • Pueden ser biodegradables [PLA: ácido polilácticp / PSM: plastic starch material / PHB: poly-3-hydroxybutyrate], que se eliminan como residuos orgánicos; pueden ser no-biodegradables como la Quitina, el PA-11 (poliamida 11) o el polietileno obtenido 100% a partir de etanol de caña de azúcar.
  • Sustenta economía local, rural.
  • Materias primas renovables.
  • Reducción de residuos no biodegradables.
  • No poseen aditivos perjudiciales para la salud.

Algunos bioplásticos

  1. PLA: ácidos polilácticos, vienen de plantas como el maíz y la caña de azúcar. Resistencia a grasas, barrera gases y aromas, resistencia mecánica intermedia (entre PS y PET), transparencia, brillo, rigidez (pero con posibilidad de aumentar flexibilidad), frágil, baja resistencia térmica y a rayos UV. Idóneo para impresión 3d. Se usa mucho para envase de alimentos.
  2. PHA/PHB/PHV: fermentación de materias primas vegetales con ciertas bacterias. Resiste a grasas y aceites, estables a rayos UV, propiedades similares al PET. Propiedades mecánicas similares al PP, pueden mejorar con plastificantes. Barrera a la luz, vapor, pérdida de aromas y sabores. Costoso de producir. Baja Viscosidad. Resistencia térmica.
  3. En base a Almidón: barrera a olores y gases, resistencia a materiales grasos. Buenas opciones de sellado, hidrosolubilidad, más densidad que el poliestireno.
  4. En base a Celulosa: Buena resistencia al agua, resistencias mecánicas como tensión e impacto, termosellable, laminable, imprimible, rígido.

Bio-Polímeros

Macromoléculas presentes en los seres vivos / Materiales poliméricos (macromoleculares) sintetizados por seres vivos / Materiales sintéticos biocompatibles con seres vivos. Proteínas: fibroínas, globulinas, funciones biológicas estructuráles (colágenos), catalíticas (enzimas) e inmunológicas. Polisacáridos: celulosa, alginato, quitina, funciones principalmente estructurales y de reserva de energía. Ácidos Nucleicos: ADN,ARN, portadores de información genética. Otros: polilerplenos (caucho natural), polifenoles (liguina), poliésteres (polihidroxialcanoatos producidos por algunas bacterias, por fermentación de azúcar).

Los más abundantes en la tierra son la Celulosa y la Quitina. La primera es un compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa (homopolisacárido). Forma la mayor parte de la biomasa terrestre, estructural de las plantas. La Quitina es un carbohidrato que forma parte de las paredes celulares de los hongos, del exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y otros órganos animales. Polisacárico compuesto de N-acetiglucosamina.

Relevancia Bioplásticos a Nivel Global

Gráfico capacidades de producción de bioplásticos a nivel global, según segmento de mercado
Gráfico capacidades de producción de bioplásticos a nivel global, según tipo de material
Gráfico proyección capacidades de producción de bioplásticos a nivel global

Huella de Carbono

Ejemplos de Biocompuestos

  1. Experimentación con Micelio: conjunto de hifas que forman la parte vegetativa de un hongo (red de filamentos cilíndricos que conforman la estructura del cuerpo de los hongos multicelulares). Red gigante de bajo tierra, que al ser expuesto a la luz produce hongos comestibles. // fuerte, moldeable, liviano; una vez deshidratado, el fungi muere y el agua se evapora. Esto aliviana el material y detiene el crecimiento. adaptable a crear ecosistema, no tóxico, comestible, resistente al agua y fuego, absorbe ruido, baja conductividad térmica, bio-producible, bio-degradable. // Desarrolló una habilidad para transformar químicamente materia orgánica muerta en minerales nuevos. Con el uso de enzimas reemplaza esta materia y actúa como reciclador natural, eliminando la basura en el mundo natural, para convertirla en nutrientes (puede ser usado para crecer frutas, hongos comestibles, o esporas que enlacen el crecimiento de materia y la fortalezcan).En este proceso las esporas enlazan la materia como un pegamento natural, llevándolo a una sustancia resistente a agua y fuego. También tiene la habilidad de eliminar otras bacterias y esporas patogénicas.
    1. ECOVATIV:
  1. Experimentación con Agar Agar:
    1. Botella Biodegradable de Ari Jonson: fabricada con agar agar.
    2. Agar plasticity: moldes en agar agar, packaging. | [[12]] |
  2. Experimentación con Bacterias
    1. This is Grown de Jen Keane manipulación del crecimiento de bacterias, para tejidos (telas), industria textil, específicamente un zapato. | [[13]] |
    2. Studio Malai: bacterias + coco. Zuzana Gombosova alimenta bacteria con agua de coco + materia vegetal = material parecido al cuero | [[14]] | [[15]] |
  3. Experimentación con Cáscara de Huevo: material similar a la cerámica.
  4. Tintes Vegetales: con residuos orgánicos, repollo morado por ejemplo; con baterias (bacteria dyeing, janthinobacterium lividum).
  5. Experimentación con Micelio
    1. Mogu diseño y fabricación de objetos, crecidos por ellos, de Micelio | [[16]] |
    2. 'Modern Meadow: Laboratorio de Bio materiales avanzados, investigación y fabricación de materiales, provenientes de hongos. | [[17]] |
  6. https://www.packagingcookbook.com/


Experiencia Taller LABVA

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Se participó de un taller dictado por el Laboratorio de Bio-Materiales de Valdivia, Labva. Sus áreas de trabajo son: Diseño - Territorio - Biología- Tecnología. http://labva.org/

Buscan generar una autonomía en territorios críticos, una soberanía local / circular. Sus desafíos corresponden a generar biomateriales utilizando como fuente los residuos locales. Al hacer énfasis en lo local, se re-piensa el territorio; por ejemplo usar los residuos de la industria cervecera valdiviana para crear materiales; en Argentina cultivan Scoby con Hierba Mate, en vez de té, se identifica la hierba local, en Valdivia cidra de manzana.

Se dedican a explorar y experimentar con distintos tipos de materiales y recetas, con el fin de generar caracterizaciones y clasificaciones (grado de elasticidad, rigidez), no productos definidos. La modalidad de trabajo del taller corresponde a una Open-source; trabajan en conjunto con otros laboratorios para generar información/datos/recetas sobre materiales, estas recetas se encuentran en un depositorio online http://www.materiom.org/

El laboratorio es más cercano a la cocina que a un laboratorio como tal. Como la cocina es un espacio universal de trabajo, es de fácil producción y permite se encuentra al alcance de tod@s.

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Es un Laboratorio de Biomateriales independiente, autogestionado y código abierto con sede en una antigua cocina de un edificio de 1906 en la ciudad de Valdivia, Chile. Desde esta cocina llamada laboratorio buscamos acercar a la comunidad temas científicos, enfocándonos especialmente en nuevas materialidades o biomateriales abiertos. A través de la cocina y de la generación y cultivo de Biomateriales buscamos re-establecer una conexión que se ha ido perdiendo a través del tiempo con nuestro territorio y lo local, generando nuevas economías distribuidas y haciéndonos cargo de materiales que se presentan de manera abundante como desechos pero que por su naturaleza pueden incorporarse al sistema para cumplir una nueva función. Fuente, página Web LABVA

Generación de Materiales

Valor de reconocer el proceso en el material mismo

Dos tipos de producción de materiales:

  1. Biomateriales Cultivables: seres vivos con dinámicas propias; así como el scoby de la kombucha o el micelio.Se necesita de una zona esterilizada, los hongos se contaminan fácilmente y cambian sus características según sus alimentos. Ejemplo: + Quitina = rigidez / + Ignina = Flexibilidad.
  2. Biomateriales Aglomerables: hácelos tú mismo, endémicos de cada lugar; así como el uso de cenizas.


Alternativas de Producción

  1. Con Filler: bio compuestos
  2. Sin Filler: bio plásticos


Ejemplos

Biomaterial Cultivable

  1. Scoby: Symbiotic Colony of Bacteria and yeast, o hongo del té. Se ha identificado buena para la industria textil. Reacciona con agua y humedad, al igual que el cuero, con tratamientos específicos se puede lograr la impermeabilidad, por ejemplo con cera de abeja.


Biomaterial Aglomerable

Estructura Básica Bio-Compuesto

La idea es tratar de producir los materiales uno mismo, extraerlos directamente de la naturaleza y no industrialmente; comprar los compuestos listos sería responder a la economía lineal.

  • H2O: /solvente/, se utiliza para disolver y mezclar ingredientes.
  • Glycerina: /bio plasitificante/ de origen vegetal, triglicérido extraído de la soja; también puede extraerse de aceites ya utilizados. Da mayor flexibilidad al material (dependiendo del %), atrapa las moléculas de agua, evitando que se seque. El no uso de glicerina produce materiales duros y frágiles. No afecta en la receta, es incolora, inolora y no tóxica.
  • Filler: // otorga color, por tintes naturales; textura, por la granulometría natural del material o la superficie de secado; formas, por molde o superficie; espesor, se debe lograr un equilibrio para que no quede ni muy delgado (frágil), ni muy grueso (no se secará).
  • Conservante: pueden utilizarse artificiales, como el propianato; o natural como el clavo de olor. Estos evitan la contaminación del material.
  • Aglomerante: /biopolímero/ pueden ser de origen animal, gelatina, o de origen vegetal, agar agar y alginato, ambos provienen de algas [celulosa], son hidrocoloides que actúan como soporte estructural. Corresponden a polisacáridos, cada alga tiene características específicas y porcentajes de polisacáricos.
    1. Agar agar: sustancia gelatinosa presente en algas rojas, actúa como espesante, preservante, clarificante, aglomerante. Es reversible térmicamente sobre los 60º, sobre esta temperatura cuaja. A mayor PH, el gel será más resistente.
    2. Alginato: sustancia presente en algas pardas, como el cochayuyo. Forma un hidrogel en presencia de calcio. Es irreversible térmicamente. Coagula con PH menor a 5.5, si se trabaja con algo muy ácido no cuajará. El alginato para ser trabajado necesita ser hidratado por al menos 24 horas de anticipación, o se formarán burbujas (el material será quebradizo). Reacciona con el calcio.
    3. Gelatina:
    4. Almidón: puede ser encontrado en tubérculos como las papas, o en granos como el maíz o el trigo. Esta formado por unidades repetidas de glucosa. Su estructura es similar a la celulosa.
    5. Quitina: otorga rigidez a los materiales, espesante, estabilizador, resistencia. Ejemplo en el cultivo de hongos, ladrillos de micelio son unidos post ensamble, al meterlos al horno se detiene el crecimiento y queda solo la estructura, el material.

_____

  • Modificadores de PH:
    1. Sal: sodio, mineral compuesto principalmente de clorhidrato de sodio (NaCl). Al combinarlo con almidón, permite que el material se seque en una pieza, evita su quiebre.
    2. Azúcar:
  • Cítricos:
    1. Vinagre: compuesto orgánico. Es precursor del acetato de celulosa y de acetato de polivinilo.

Experimentación

Experimento 1

Ingredientes:

  • 100ml Agua
  • 1 gr Cloruro de calcio
  • 1 gr Alginato

Se realiza la mezcla y se toma con una jeringa. Con la jeringa se vierte en movimientos circulares a un recipiente con agua, el tiempo en el agua es determinante del % de elasticidad, dureza y fragilidad. Mientras más tiempo se deje en el agua, entrará más calcio a las paredes, se logrará un material más duro. Luego se debe dejar secando

Resultado

  • Se puede usar para tejer, si es una amarra no es necesario que sea de larga duración/firmeza.
  • El grosor dependerá de la forma y tamaño del extrusor, así como de su mecanización. El experimento fue echo manualmente, por esto no es 100% uniforme.
  • La forma de secado también es determinante: plano (forma fetuccini), colgado (forma spaghetti), secado trenzado.

Experimento 2

Ingredientes:

  • 250ml Agua
  • 5ml Glicerina
  • 7.5ml Agar agar
  • 60gr Filler (cenizas)
  • 15gr Azúcar
  • 3gr Propianato

Se mezcla primero la mitad del agua con las cenizas; en otro recipiente se mezcla mitad de agua, agar agar y propianato. Finalmente se combinan todos y luego son puestos sobre el fuego. Una vez espesada la mezcla se vierte en moldes. Se debe dejar secar.

Realizamos esta misma receta pero con otro filler, en vez de cenizas utilizamos café

Resultado

  • El material es sumamente moldeable.
  • Su forma y textura dependera de la forma del molde y la materialidad de éste. Se realiza una prueba en un molde de aluminio y una en un molde de acero inoxidable. La primera toma una textura porosa, la segunda una textura lisa y suave.
  • Al secarse disminuirá su tamaño notablemente, ya que elimina todas las partículas de h2o.

Experimento 3

Ingredientes:

  • 75ml Agua
  • 20gr Filler (concha molida)
  • 5gr Alginato

Se mezclan ingredientes y se lleva al fuego, una vez espeso se vierte en el molde y se deja secar

Resultado

  • Para trabajar con concha se deben raspar los callos, remojar en agua, exponer al calor, secar al horno a 200ºC por 1 hora. Ahora quedarán frágiles y listas para moler

Experimento 4

Ingredientes:

  • 100ml Agua
  • 15gr Filler (cáscara de huevo molida)
  • 20gr Alginato (2%)

El alginato hace reacción con el calcio de la cáscara de huevo (más alginato), añadiendo un cítrico o vinagre, no necesita ser expuesto al calor. Primero se vierte el alginato, se le agrega la cáscara de huevo y se mezclan [no deben quedar burbujas, o el material quedará quebradizo; se golpetea el molde]. Finalmente se rocía la superficie de la mezcla con vinagre (spray). El vinagre se meterá por los lados del molde, haciendo que este se separe de los bordes

Resultado

  • El orden de los procesos SI afecta
  • Para trabajar con cáscara de huevo se debe hervir por 15 minutos, luego secar en el horno, moler en procesadora y finalmente se deben colar (quedarán cáscaras y parte interna por separado).


Experimentación Propia

Herramientas Necesarias

BiomaterialesRR40.jpg


Catálogo de Experimentación

Se debe diseñar una ficha de experimentación, los materiales logrados dependerán de muchas variables. Por esto se debe ser riguros@ a la hora de registrar las recetas realizadas.

Ejemplos

Coordenadas Relevantes al momento de Registrar

  1. Presentación material/ingredientes
  2. Lista Ingredientes
  3. Proceso detallado (dibujos?)
  4. Resultados
  5. Terminaciones
  6. Data Sheet
    1. Tiempo
    2. Grosor
    3. Encogimiento
    4. Color
    5. Olor
    6. Tamaño
    7. º Elasticidad
    8. º Flexibilidad
    9. º Transparencia
    10. º Rigidez
    11. º Solidez
    12. º Resistencia al agua
  7. Fuentes
  8. Costos
  9. Equipamiento
  10. Sustentabilidad
  11. Análisis
    1. Fortalezas
    2. Debilidades
    3. Oportunidades
    4. Amenazas
  12. Exploraciones
    1. Estampar
    2. Coser
    3. Pegar
    4. Corte Láser
    5. Imprimir
    6. Laminar
    7. Color
    8. Plegar
    9. Lustrar

Primeras Pruebas

Marcos

Se construyen marcos de mica gruesa y palos de maqueta cuadrados para trabajar el material. La mica es necesaria como antiaderente, los palos de maqueta sirven para mantener la mezcla dentro; ya semi-seco se puede quitar la mica y dejar secar colgando. Son re-utilizables.

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Agar Agar

Las medidas son aproximadas ya que no se utilizó pesa gramera de 0.0 a 1 gr

Receta:

  • GLY (gr) 2.7
  • H2O (ml) 40
  • AGAR (gr) 1.6

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Gelatina

Las medidas son aproximadas ya que no se utilizó pesa gramera de 0.0 a 1 gr

Receta:

  • GLY (gr) 3.6
  • H2O (ml) 60
  • GELA (gr) 16

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  • Gelatina + Detergente

Las medidas son aproximadas ya que no se utilizó pesa gramera de 0.0 a 1 gr

Receta:

  • GLY (gr) 30
  • H2O (ml) 60
  • GELA (gr) 16
  • DET (ml) 6

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  • Con Molde

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Maicena

Las medidas son aproximadas ya que no se utilizó pesa gramera de 0.0 a 1 gr

Receta:

  • GLY (gr) 10
  • H2O (ml) 80
  • MAI (gr) 1.6
  • VIN (ml) 15

Biomaterialesrrdo43.JPG Biomaterialesrrdo45.JPG Biomaterialesrrdo46.JPG

  • Con Spirulina

Receta fallida, no se midieron bien los ingredientes y no se disolvió bien la spirulina

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Tips al momento de cocinar material

  • Si se llega a contaminar un biocompuesto lo mejor es eliminarlo.
  • Los biocompuestos se comportan como pegamentos, para moldearlos es mejor vertirlos en superficies no porosas como el vidrio o el acrílico.
  • Para realizar hojas delgadas y planas de material, moldear con un marco de madera alrededor de la superficie, luego se retira la superficie y se deja colgado secando desde el marco.
  • Las pruebas pueden ser re utilizadas. Si se rompen en piezas pequeñas se pueden calentar o disolver en agua para volver a moldearlos.
  • Tienen puntos de derretimiento bajos, pueden ser deformados con largos periodos de exposición al sol.
  • No son resistentes al agua, se pueden agregar ceras a la superficie para impermeabilizar. Se deformarán si son expuestos al agua.
  • Fibras, minerales o alimentos pueden ser añadidos a la mezcla para crear un biocompuesto.
  • Se comprimirá al secar, ya que pierden toda la masa de agua. Biocompuestos con bajo porcentaje de glicerina se achicarán más.
  • Si se encuentran más fríos que la temperatura ambiente, es porque aún no se han terminado de secar.
  • Moldear piezas gruesas tenderá a atraer moho, es mejor dejarlo cubierto con una tela.

Laboratorio de Biomateriales e[ad]

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Proyecciones con Aconcagua FabLab

La fabricación de nuestros propios materiales locales abre toda una nueva gama de posibilidades. Por ejemplo, diseñar y luego fabricar con máquinas de fabricación digital moldes (ojalá de materiales renovables que luego pueden ser reutilizados). Con estos moldes se puede diseñar con basura de agricultura local, agua y micelio. Crecerá y ganará fuerza en una semana. Luego otra semana más de secado, y ya seco es estructuralmente estable. Al finalizar su tiempo útil puede ser usado como fertilizante. Quiébralo y tíralo.

Bibliografía