Reciclado Material para el Desarrollo de Cáscaras Resistentes a Partir de Pulpa de Papel

Título	Reciclado Material Para el Desarrollo de Cascaras Resistentes a Partir de Pulpa de Papel
Tipo de Proyecto	Anteproyecto de Titulación
Palabras Clave	taller de titulo materiales y territorios
Período	2023-2023
Del Curso	Taller de Titulación: Materiales y Territorios 2023
Carreras	Diseño
Alumno(s)	Gabriela P. Marín
Profesor	Leonardo Aravena, Daniela Salgado

Taller de Título: Reciclado Material para el Desarrollo de Cáscaras Resistentes a Partir de Pulpa de Papel

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Problemática

Dentro de los “17 Objetivos de Desarrollo Sostenible” (ODS) que propone la Organización de Naciones Unidas (ONU) como parte de la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible aparece como objetivo número 12, “Producción y Consumo Responsables”; este consiste en hacer más y mejor con menos, tratando de desvincular el crecimiento económico de la degradación medioambiental, aumentando la eficiencia de recursos y promoviendo estilos de vida sostenibles. (Naciones Unidas, 2018).

La problemática del sobreconsumo de recursos deja como consecuencia una gran cantidad de residuos, generando así un problema de contaminación de desechos. Es posible apreciar este hecho en nuestro día a día donde cada vez es más común utilizar y comprar en exceso, olvidándose que se puede vivir de manera más amigable con los recursos que se tienen y por lo tanto con el medio ambiente. Esta es una realidad que se presenta en nuestras vidas, casas, en lo laboral y educacional, en relación a este último punto el Ministerio del Medio Ambiente de Chile propone un “Manual para la Gestión Ambiental en Establecimientos Educacionales”, en él se presenta un programa de manejo de residuos para apoyar y promover que las comunidades educativas puedan desarrollar una mejor gestión de los residuos, para generar la prevención y valorización de los desechos. (Ministerio Del Medio Ambiente, 2020).

De manera cercana se puede observar este suceso en la Escuela de Arquitectura y Diseño de la PUCV (e[ad]), ya que en las carreras de Diseño y Arquitectura durante cada semestre se genera un gran uso de materiales para crear prototipos, maquetas, trabajos, etc.; dejando muchos residuos. Aparece aquí la oportunidad e interés de hacerse cargo de nuestros desechos, aproximándose desde el reciclaje, teniendo la posibilidad de reutilizarlos a nuestro favor y darles un nuevo valor. Cuando se piensa en los residuos que se generan en la e[ad] aparece un gran listado, desde maderas, cartones, papeles, plásticos y otros más, algunos más naturales y otros más contaminantes. El espacio que se abre aquí es decidir cuales tomar y trabajar.

El enfoque de este proyecto es darle uso a residuos generados en la Escuela, centrándose en el MadLab, como los restos de cartón y papel, a través de la exploración formal, desarrollando un sistema constructivo que permita transformar los desechos, generando una nueva materialidad, para crear objetos que den cuenta de un modo de diseñar consciente, proponiendo una instancia de circularidad, donde aparezca la preocupación por el ciclo de vida, proceso de producción, vida útil y post uso de los materiales con los que trabajamos.

Referentes

Estado del arte: Papel y Cartón Reciclado

Como primer acercamiento se investigan proyectos que trabajen con papel, cartón y su reciclado, para inspirarse, reconocer lo que existe y poder formular un modo de desarrollar una propuesta.

“PaperBricks” y “PaperBricks Pallet series” de WooJai Lee

2016 - Eindhoven, Países Bajos. Ladrillos de papel a base de diarios y mesas de café y banco a base de los ladrillos.

“Paperpulp Cabinets” y “Paperpulp Objects” de Debbie Wijskamp

2009 - Arnhem, Países Bajos. Muebles y objetos creados con pulpa de papel reciclado.

“Processed Paper” de Pia Wüstenberg

2010 - Dalston, Reino Unido. Objetos creados a partir de papeles reciclados pegados.

“Piao-Paper Chair” de Zhang Lei, Christoph John and Jovana Bogdanovic

China. Sillas de papel, surgen desde sombrillas tradicionales chinas.

“Diseño y Producción Circular” de Melanie Collins y Marilia Cerna

2022 - e[ad] PUCV Valparaíso, Chile. Pruebas de materialidad, proyecto de título.

Proceso

Desde la experiencia propia trabajando pulpa de papel para hacer papel reciclado y el estudio de estos proyectos es posible enlistar una serie de pasos y factores a considerar para el trabajo desde la pulpa de papel.

Pasos:

• Recolección de Materia Prima
• Triturado
• Remojado
• Pulpeado
• Moldeado
• Prensado
• Secado

Factores:

• Mezcla
• Aglutinante
• Secado

Caso de Estudio: Bandejas de Huevos

Un caso relevante del estudio es la bandeja de huevo y su modo de fabricación, esta se genera en un proceso industrial, destaca por su materialidad y forma, está hecha a partir de pulpa de papel y cartón reciclados y tiene atribuciones relevantes como su ligereza física y visual, acompañado de una firmeza que permite soportar productos tan delicados como lo son los huevos y son estructuras con la posibilidad de apilarse.

Se decide desarrollar un modo de trabajo tomando en cuenta este proceso industrial y proponiendo un sistema constructivo a escala local, con procesos digitales y análogos realizables dentro del espacio MadLab, para crear objetos desde el mundo de las cáscaras aprovechando así la ligereza del material.

Preguntas de Investigación

Se hace necesario para llevar a cabo este proyecto hacerse preguntas en relación al oficio, materiales y procesos a desarrollar. Viendo esta problemática desde el diseño y las oportunidades que se tienen para tomar algo y transformarlo aparece como base, el cuestionarse por ¿Cómo el diseño se hace cargo de sus residuos y los utiliza a su favor?, esto permite pensar con mayor sentido el uso de materiales y el futuro que sus residuos pueden tener.

Tomando en cuenta los residuos seleccionados para trabajar se piensa, ¿Cuál es el proceso para reciclar el papel y cartón? ¿Y cuáles son aquellas formas que la nueva materialidad permitirá crear?

Teniendo en cuenta lo básico que se quiere trabajar, se desarrolla una pregunta que guíe el proyecto: ¿Cómo se puede generar un objeto eficaz y resistente a partir de un sistema constructivo con restos de materiales versátiles como lo son el papel y cartón?

Hipótesis

Se plantea la posibilidad de que a través de un proceso de exploración material desde papel y cartón reciclados es posible generar una nueva materialidad para desarrollar objetos, posibilitando así acercarse desde la fabricación a un modo de diseño consciente.

Objetivos

El objetivo general de este proyecto es experimentar y proponer cáscaras resistentes a partir de papel y cartón reciclados, a través de un sistema constructivo realizable dentro del espacio MadLab.

Algunos objetivos más específicos que se proponen son:

1. Desarrollar una formula óptima para una nueva materialidad con pulpa de material reciclado.

2. Proponer un lenguaje común de formas que permita hacer cascaras resistentes dentro de la escala de un mueble.

3. Elaborar un sistema de moldajes replicable que permita trabajar de buena manera la materialidad.

Diagrama de Estudio

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Circularidad en la e[ad]

Desarrollar la circularidad y sustentabilidad en la e[ad] es un proceso y búsqueda constante, esta surge desde el interés de estudiantes de la misma escuela el cual ha ido tomando forma a través de los años.

“Laboratorio de Diseño Circular”

Proyecto de título en la carrera de diseño de las estudiantes Marilia Cerna y Melanie Collins, dentro de este proyecto se desarrolló, en el espacio MadLab de la e[ad], la propuesta de un Laboratorio Circular y un Plan de Manejo de Residuos.

Laboratorio Circular: Espacio que permite desarrollar, desde la experimentación, la producción de nuevos materiales a partir de residuos, a través de sistemas circulares de trabajo.

Plan de Manejo de Residuos: Propuesta para buscar la circularidad a través de categorización, almacenaje y reciclaje de los restos de materiales utilizados en el MadLab.

“Reciclaje Residual PUCV”

Proyecto de título en la carrera de diseño de la estudiante Catalina González, este proyecto desarrolla e implementa un Sistema de Reciclaje en el Campus Recreo de la PUCV, se proponen contenedores junto a una gestión de retiro residual.

Integración de proyectos

Para este nuevo proyecto se reconocen los avances para la circularidad desarrollados en los proyectos anteriormente mencionados y desde ellos se propone tomando en cuenta los puntos ya ganados para complementar la propuesta.

• Este proyecto se inscribe dentro del espacio del Laboratorio Circular ya que por un lado sigue las mismas convicciones por el cual fue creado y además se utiliza su espacio físico y algunas herramientas que este contiene.

Dentro de este se hizo necesario como paso previo revisar el espacio y herramientas, se cambió la goma gastada del engranaje de la trituradora junto a la alumna titulante Antonia Jeldes, al estar ambas trabajando en el Laboratorio Circular.

• Se continua con el desarrollo del Plan de Manejo de Residuos y se propone la modificación en la ubicación de contenedores y basureros, y su etiquetado de residuos y retazos para facilitar el entendimiento y uso de estos elementos.

• Desde lo realizado y propuesto dentro del Sistema de Reciclaje, se tomarán las gráficas para etiquetar correctamente los contenedores, siguiendo las bases ya existentes.

• También se aprovecharán las conexiones ya creadas que permiten colaborar y comunicarse con aquellos trabajadores encargados de retirar los desechos y tener claridad de que el proceso de circularidad seguirá con los desechos que salgan del espacio MadLab.

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Exploración Formal

Al ser este un caso de estudio experimental es necesario tener un contacto directo con los materiales y procesos para aprender de ellos, resolver dudas y aprender a manejarlos mejor, por lo que se realiza una investigación que ayuda con el proceso experimental.

Conociendo los Residuos y Procesos

Se estudian temas relevantes en relación al material a usar, procesos existentes de fabricación, componentes utilizados, etc. de los cuales se puede obtener información que ayude con la experimentación.

Proceso de Fabricación Del Papel Y El Cartón

La mayoría del papel y cartón se obtienen a partir de la celulosa de la madera y algodón, una materia prima básica natural, biodegradable y reciclable.

El papel es una lámina delgada hecha a partir de una pasta de fibras vegetales que es prensada y secada. El cartón se caracteriza por ser más grueso a través de la superposición de láminas de papel.

Su composición se basa en fibra de celulosa, contienen también lignina, grasas, resinas, ceras, sales minerales y cenizas.

Lignina: sustancia que fija las fibras entre sí

Proceso de Fabricación del Papel y Cartón Reciclado

El objetivo es usar el máximo porcentaje de fibras recicladas, estás pueden ser recicladas entre 3 y 8 veces como máximo, mientras más se reciclan, las fibras son más cortas.

Fases del proceso de reciclaje

1. Recogida selectiva: Reciclaje de papel y cartón depende de una recogida selectiva eficaz.

2. Desintegración y pulpado: Residuos se mezclan con agua y se genera una fase de separación por el roce de las tintas impresas sobre el papel.

3. Adición de jabón de calcio: Hace que las partículas de tinta floten y puedan ser eliminadas por aspiración.

4. Depuración: Se separan fibras de elementos extraños.

5. Depuración fina: Centrifugado y filtrado de la pasta

6. Blanqueo (puede no existir): Se utilizan sustancias y procedimientos alternativos al cloro.

7. Formación de las hojas: Se prensa la pasta y se elimina el agua, formando láminas de papel, se seca y corta. Se reciclan las aguas utilizadas.

8. Acabados: Tratamientos superficiales.

Fabricación de Bandejas de Huevos

Las bandejas recicladas para huevos generalmente se fabrican a partir de papel reciclado. El proceso de fabricación implica la recolección y clasificación de papel usado, la mezcla del papel usado con agua para crear una pulpa, la suma de aditivos para mejorar las propiedades del papel, la formación de la pulpa en una máquina moldeadora de bandejas, y el secado de las bandejas resultantes.

Los aditivos que se agregan al papel reciclado para fabricar bandejas de huevos incluyen principalmente materiales como almidón, arcilla, carboximetilcelulosa (CMC), goma guar y caolín. Estos aditivos mejoran las propiedades del papel reciclado, como la resistencia mecánica, la absorción de agua, la permeabilidad al aire y la capacidad de moldeo.

Moldes Flexibles

Con el estudio realizado en conjunto a la experimentación resaltan los moldajes flexibles trabajados por David Jolly y Mark West, por su técnica y propiedades en relación al uso de tela.

Sistema Constructivo

Al proponer el trabajo de una nueva materialidad, se hace necesario desarrollar un sistema que ayude a manejar este material, la forma y los moldajes específicos para desde el poder crear.

Proceso

Pasos del Proceso de Fabricación

Proceso que pasan los residuos para convertirse en nuevos objetos.

1. Recolección: Se recogen los residuos seleccionados y se descarta lo que no sirve.
2. Triturado: Se pasan por una trituradora para tener portes más manejables
3. Preparación de Pulpa: Se dejan remojado, para después licuar, generando una pulpa.
4. Nueva Materialidad: Con la pulpa como base, se agregan aditivos.
5. Moldeado: Se llena el molde, se prensa y se desmolda.
6. Secado: Se deja secando al aire.

¿Qué Necesito Para el Reciclado y Fabricación?

• Contenedores
• Trituradora
• Licuadora
• Tela para filtración
• Aditivos
• Moldes
• Prensas

Pruebas

Desde la experimentación se trabajaron dos puntos claves, generar la nueva materialidad y moldearla para crear un objeto. Sobre la materialidad se desarrolló la búsqueda por un dominio de la fórmula a partir de pulpa de papel y aditivos. Por el lado de los moldes se reconoció la necesidad del prensado para la absorción y filtrado de líquidos.

Pruebas #1

Primer acercamiento a la pulpa de papel reciclado y de cartón reciclado. Al moldear con elementos de la casa, no se modifican y por eso se reconoció la necesidad de que el molde tenga un método de filtración para eliminar agua y permitir que el material este más aireado y se seque más rápido.

Pruebas #2

La pulpa ahora es de papel y cartón en conjunto. Se desarrolla el primer molde, con una forma básica para comprender las necesidades del molde y del material. Un efecto a tomar en cuenta es que la madera se expande al absorber agua por lo que hay que considerarlo para las medidas del molde. También es relevante la 'necesidad de un elemento extra para facilitar del desmolde del objeto.

Intento de moldeado con las manos, se complica al no tener un modo de prensar al máximo.

Pruebas #3

Para agilizar la creación de moldes se propone uno a partir de impresión 3D, en términos generales funciona, el prensado es eficiente, pero el desmoldeado es complejo ya que el plástico no absorbe agua.

Intento de lámina, prensado sin molde.

Pruebas #4

Pensado en un prensado optimo, se desarrolla una forma con ángulo, para que el prensado sea con un solo movimiento, aplicando presión en distintas direcciones. Para generar firmeza en el objeto final se añade huaipe para que tenga fibra la pulpa.

Intento de mejora de molde impreso pasado a madera.

Molde para desarrollar pequeñas planchas.

Pruebas #5

Propuesta de moldes más grandes, trabajando el ángulo y formas generales que permitan el prensado.

Pruebas #6

Se realiza un nuevo molde con una escala más grande, modificando la pieza externa para poder desmoldar

Po otro lado, en conjunto a el estudio de moldes flexibles de Jolly y West, se generan moldes en relación a la forma que se está intentando obtener en los moldes.

Pruebas #7

Gracias a las pruebas de moldajes flexibles se propone un molde que se compone de la parte interna hecha de madera, para el prensado y la parte externa de con tela para facilitar el secado y filtrado de agua.

Materialidad

Junto al proceso de desarrollo de la forma y los moldes se experimenta con la materialidad, buscando generar una pasta manejable a partir de pulpa de papel y aditivos. Al proponer que estos objetos finales que se creen con esta nueva materialidad sean sustentables es importante destacar la búsqueda por aditivos no contaminantes.

Dentro de los aditivos probados están:

Huaipe: para proporcionar fibras, resulta no ser lo suficiente firme y elástico por lo que no se adhiere de lo mejor.

Silicato de Sodio: solo para tener un acercamiento hacia un aglutinante ya que es toxico, da un acabado más sellado y permite mesclar la pasta.

Arcilla en polvo: permite tener un resultado más firme, ayuda a la absorción de agua. Se modifica posteriormente por Caolín

Yute: fibras naturales que generan resistencia al objeto resultante.

CMC: Con cantidades mínimas ayuda a espesar la pasta.

La búsqueda por los componentes ideales continua para así obtener un resultado optimo.

Hallazgos y Oportunidades

Gracias a la exploración formal se concluye una serie de hallazgos para tomar en cuenta y oportunidades para seguir experimentando.

• La pulpa de papel necesita ser prensar al máximo para que el objeto sea firme.

• Los moldes necesitan tener un método de filtración para eliminar agua y permitir que el material este más aireado y se seque más rápido.

• Hay que tomar en cuenta que la madera se expande al absorber agua por lo que hay que considerarlo para las medidas del molde.

• También es relevante la necesidad de un elemento extra en los moldes para facilitar el desmolde del objeto.

• La pulpa necesita aditivos específicos para unir las fibras de celulosa, ayudar el secado, dar estabilidad y firmeza.

• La materialidad al secarse se comprime.

• La forma a trabajar para la cascara necesita guiar el prensado.

• Los moldes flexibles pueden ser un punto de partida para pensar de otro modo el prensado y una forma más orgánica.

Proyecciones de la Propuesta

Se proyecta seguir con la experimentación y desde ella resolver las interrogantes que han ido apareciendo en relación a la materialidad, forma y moldaje. De manera concreta se propone:

• Desarrollar matricería de mayor dimensión dentro de lo mobiliario para terminar con una cáscara resistente que dé cuenta de este modo de diseñar

• Implementar metodologías para testear la resistencia de los objetos resultantes

• Estructurar y simplificar el sistema constructivo para dejar una posible guía que permita a estudiantes interesados experimentar desde un modo diferente la fabricación de objetos.

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