Materiales de construcción inteligentes y renovables para una arquitectura sostenible: propiedades, aplicaciones, desafíos, perspectivas futuras y revisión sistemática.

Resumen

La rápida urbanización, el aumento del consumo energético, el agotamiento de los recursos naturales y la intensificación de los efectos del cambio climático han posicionado a la industria de la construcción como un sector crítico para el desarrollo sostenible. Los edificios representan una proporción considerable del consumo energético mundial, las emisiones de gases de efecto invernadero y la utilización de recursos, lo que convierte a los materiales de construcción avanzados, con funcionalidades inteligentes y de origen renovable, en elementos esenciales para reducir los impactos ambientales y mejorar simultáneamente el rendimiento. Los materiales inteligentes responden a estímulos externos, como la temperatura, la humedad, la luz, el estrés mecánico y los campos eléctricos, mediante la modificación controlada de sus propiedades físicas o químicas. Los materiales de construcción renovables, derivados principalmente de recursos renovables o materias primas de origen biológico, contribuyen a reducir el carbono incorporado, el consumo energético y la contaminación ambiental. La integración de materiales inteligentes y renovables puede mejorar la durabilidad y la vida útil de los edificios, al tiempo que reduce la demanda energética, los costos de mantenimiento y las emisiones de carbono. Su convergencia con tecnologías emergentes, como el Internet de las Cosas, el Modelado de Información de Construcción, la inteligencia artificial y la tecnología de gemelos digitales, genera oportunidades para desarrollar edificios inteligentes, energéticamente eficientes y con bajas emisiones de carbono. Este estudio emplea una revisión sistemática de la literatura para examinar los avances científicos recientes en materiales de construcción inteligentes y renovables, analizando sus principales categorías, características funcionales, aplicaciones, ventajas, limitaciones y tendencias futuras. Los resultados indican que el hormigón autorreparable, el hormigón autosensible, las aleaciones con memoria de forma, los sistemas de acristalamiento inteligente, los materiales de cambio de fase, la madera de ingeniería, los biocompuestos y los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios pueden mejorar el desempeño estructural y favorecer una arquitectura sostenible. Sin embargo, los elevados costos iniciales, la insuficiencia de normas de implementación, la complejidad técnica, la limitada disponibilidad de datos sobre el desempeño a largo plazo y las restricciones para la fabricación a gran escala continúan siendo obstáculos significativos para su adopción generalizada, lo que evidencia la necesidad de continuar impulsando la investigación, la normalización, el desarrollo tecnológico y la colaboración interdisciplinaria.