Análisis de materiales para aislamiento térmico con impacto ambiental reducido y su potencial aplicación en chile

Abstract

El sector de la construcción representa aproximadamente el 37% de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), de las cuales el 10% proviene de la producción de materiales de construcción. En Chile, este sector contribuye cerca del 23% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero (GEI), evidenciando la necesidad de adoptar soluciones más sostenibles. Actualmente, los materiales aislantes convencionales, como el poliestireno expandido y la lana de vidrio, presentan un alto impacto ambiental debido a su elevada huella de carbono y energía embebida. Sin embargo, a pesar de los compromisos internacionales de Chile, como el Acuerdo de París y la meta de neutralidad de carbono para 2050, la falta de regulaciones obligatorias y de incentivos ha dificultado la implementación de alternativas ecológicas alineadas con estos objetivos. Ante esta problemática, la presente investigación analiza la posible implementación de materiales bio-aislantes como alternativas sostenibles en la construcción. Para ello, se analizó materiales como la corteza de eucalipto, celulosa, cáñamo, lino, lana de oveja y trigo, comparándolos con aislantes convencionales mediante el Proceso Analítico Jerárquico (AHP, por sus siglas en inglés). Los antecedentes evidencian que los materiales bio-aislantes presentan una alta eficiencia térmica y un menor impacto ambiental. La celulosa (0,038 W/m*K) y el lino (0,033 W/m*K) demuestran una conductividad térmica comparable a la lana de roca (0,033 W/m*K) y el poliestireno extruido (0,032 W/m*K). Asimismo, en términos de sostenibilidad, el cáñamo sobresale por su bajo carbono embebido (0,14 kg CO₂eq/kg). Por otro lado, la lana de oveja destaca con la menor energía embebida (3,59 MJ/kg), en contraste con los valores significativamente más altos de los aislantes sintéticos. El método AHP identificó en puntaje a la celulosa (0,142), la corteza de eucalipto (0,111) y la lana de oveja (0,109) como las opciones más equilibradas en cuanto a rendimiento, sostenibilidad, seguridad y regulación. Mientras que los aislantes sintéticos obtuvieron puntuaciones más bajas, como el poliestireno expandido (0,057), el poliestireno extruido (0,060) y el poliuretano de (0,076). Por último, se realizó un análisis de sensibilidad con el propósito de evaluar como la variación en la ponderación de cada sub-criterio afecta la priorización de las alternativas. Se generaron más de 60 casos de estudio, en los cuales se evidenció una clara tendencia en la que los materiales naturales o bio-aislantes mantienen una alta ponderación en la mayoría de los sub-criterios evaluados, reforzando su potencial como material para aplicar en la construcción sostenible.

The construction sector accounts for approximately 37% of global carbon dioxide (CO2) emissions, of which 10% comes from the production of construction materials. In Chile, this sector contributes about 23% of total greenhouse gas (GHG) emissions, highlighting the need to adopt more sustainable solutions. Currently, conventional insulation materials, such as expanded polystyrene and glass wool, have a high environmental impact due to their high embedded carbon and embedded energy. However, despite Chile's international commitments, such as the Paris Agreement and the goal of carbon neutrality by 2050, the lack of mandatory regulations and incentives has hindered the implementation of ecological alternatives aligned with these objectives. In view of this problem, this research analyzes the possible implementation of bioinsulation materials as sustainable alternatives in construction. To achieve this, materials such as eucalyptus bark, cellulose, hemp, linen, sheep wool and wheat were analysed, comparing them with conventional insulators using the Analytical Hierarchical Process (AHP). The background evidence shows that bio-insulating materials have high thermal efficiency and a lower environmental impact. Cellulose (0.038 W/m*K) and linen (0.033 W/m*K) demonstrate thermal conductivity comparable to rock wool (0.033 W/m*K) and extruded polystyrene (0.032 W/m*K). In terms of sustainability, hemp also stood out for its low embedded carbon (0.14 kg CO₂eq/kg). On the other hand, sheep wool stands out with the lowest embedded energy (3,59 MJ/kg), in contrast to the significantly higher values of synthetic insulators. The AHP method identified cellulose (0.142), eucalyptus bark (0.111), and sheep wool (0.109) as the most balanced options in terms of performance, sustainability, safety and regulation. Synthetic insulation scored lower, such as expanded polystyrene (0.057), extruded polystyrene (0.060), and polyurethane (0.076), obtained lower scores. Finally, a sensitivity analysis was performed to evaluate how the variation in the weighting of each sub-criterion affects the prioritization of the alternatives. More than 60 case studies were generated, in which a clear trend is evident where natural or bio-insulating materials maintain a high weighting in most of the sub-criteria evaluated, reinforcing their potential as a potential material to be applied in sustainable construction.