Aplicaciones del cemento fotoluminiscente

Los ya cercanos futuros consumidores o usuarios lo encontraran disponibles en tiendas comerciales de materiales para la construcción en “sacos” al igual que el cemento tradicional, sólo tendran que adicionar agua y aplicar y después de haberlo cargado con luz (solar o artificial, ejemplo lámparas, focos) emitira luz iluminando su alrededor. Este ciclo se repetirá indefinidamente mientras sea cargado con el sol por el día y luz por la noche sin costo, mantenimiento o contaminación alguna.

Las aplicaciones a corto plazo son impresionantes como destaca el inventor: “Cualquiera en donde haya obscuridad y sol (o luz artificial) y se ocupe cemento, doy algunos ejemplos: caminos y carreteras rurales en donde no hay luz, autopistas que no estén iluminadas por la noche con lamparas, edificios, hospitales y en especial salas de operación que junto con iluminación eléctrica eliminaran toda sombra posible, piscinas, náuticas o puertos, andadores, malecones, ciclo-vías, las pistas de los aeropuertos, viviendas (baños, cocinas) restaurantes y bares, puentes, plazas comerciales, parques, etc.

Un punto importante es que desde un inicio José Carlos Rubio Avalos ha trabajado en este desarrollo para que llegue a todos los niveles sociales y todos los países posibles (Latinos, Europeos, Asiáticos, Africanos, etc.)

José Carlos Rubio Avalos cuenta con una empresa desde la que desarrolla este cemento e investiga nuevos y novedosos materiales.

Comercialización del producto

“Una vez que el material se carga por un periodo de 10 a 12 horas tiene la posibilidad de emitir luz, comenzando con una luz intensa que luego va disminuyendo gradualmente por periodos de 8 a 12 horas, dependiendo de la calidad del material y de la intensidad de carga”, apuntó Rubio.

Rubio, miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores, contó que el costo del cemento es de cinco a siete veces más caro y por eso actualmente trabaja en su optimización e intenta “reducir costos lo más que se pueda, pero sin bajar la calidad, para que llegue al mercado con la mayor amplitud y a todos los sectores”.

La mayor propuesta para su aplicación es como recubrimiento en adoquines o mosaicos, que llevarían sólo una película muy delgada, ya que no se requiere que toda la masa sea de concreto fosforescente sino sólo una parte.

El diseño de Rubio y su equipo de trabajo ya tiene una patente otorgada a la Universidad Michoacana por el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial y esperan registrar dos o tres más que se derivan de este mismo trabajo, pero con otros materiales.

El investigador contó que un punto importante es la comercialización y el marketing del producto, y tanto en México como en el extranjero ha recibido algunas propuestas de compradores, vendedores e inversionistas.

Entre otras, Rubio ha recibido propuestas para tener distribuidores o agentes de ventas en Argentina, Brasil, Chile y España, donde están interesados en su aplicación en carreteras.

Reproducción del proyecto

En los estudios preliminares para saber si había alguna investigación relacionada con su tema, Rubio y su equipo detectaron que en la industria de la fotoluminiscencia la generación de este tipo de luz se enfocaba en la industria del plástico, de juguetes y aparatos eléctricos, y la industria del cemento estaba abandonada y ahí radica su potencial.

Según el investigador, la producción anual de cemento a nivel mundial es unos 4 billones de toneladas y este elemento, después del agua, es considerado el material más utilizado por la sociedad, por lo que es importante darle mayor funcionalidad.

La investigación se financió con el apoyo de la casa de estudios y tuvo una inversión de aproximadamente 50 mil pesos.

Tras sus investigaciones Rubio decidió que su principal objetivo era hacer fosforescente el cemento; es decir, darle “cierta capacidad de absorber luz” y esa característica se obtiene mediante por un proceso de policondensación de materias primas.

“Buscamos que la luz penetre el material hasta cierto nivel. En el caso del cemento convencional, el Portland, no tiene esa capacidad ya que cuando la luz llega a la superficie no penetra”, explicó.

La absorción de luz que Rubio buscaba darle al cemento, la principal modificación y contribución a la tecnología, era parcial y no total; no trataba de hacer el cemento transparente, pero sí cambiar esa posibilidad en su interior.

Para ello modificaron las características del cemento para que absorbiera “hasta ciertos niveles de su superficie energía y luz, las ondas electromagnéticas, para que se cargara y posteriormente pudiera emitir luz”.

El especialista en materiales por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (IPN), Unidad Querétaro, indicó que cualquier fuente de luz que el material reciba es capaz de “cargar” al cemento.

Pero cuanto mayor sea el nivel de intensidad es mejor, y en este caso la luz solar cumple con esa capacidad, además de que en su espectro abarca la luz ultravioleta, la de más provecho para sus propósitos.

Mediante la modificación que le practicó al cemento, Rubio evitó la deformación, decoloración y cristalización que se da regularmente en la industria del plástico, y de paso le dio fortaleza a su cemento, el cual tendrá una duración de 100 años, ya que la radiación solar no le hace absolutamente nada.

Surgimiento de la idea

“Hace 10 años estaba trabajando en un proyecto para una empresa privada mexicana dedicada a la construcción de carreteras y fabricación de señalamiento vial, me pidieron realizar nuevos productos para señalamiento vial y empecé a trabajar con materiales plásticos fluorescentes (plásticos de colores muy intensos y brillantes como los marca textos, uniformes de seguridad o ropa deportiva), afirma José Carlos Rubio Avalos.

Una vez que concluyó el proyecto para la empresa privada sobre los plásticos fluorescentes, el investigador comenzó a estudiar la “fotoluminiscencia” que se divide en dos grandes áreas la “fluorescencia” y la “fosforescencia”.

Inició el proyecto con plásticos fosforescentes (son los plásticos muchas veces hechos juguetes, relojes, o dispositivos eléctricos que brillan o emiten luz en la oscuridad una vez que se cargan por alguna fuente de luz) sin embargo notó que los plásticos cuando se exponen a la radiación solar, el sol los destruye en poco tiempo por su naturaleza orgánica (provienen del petróleo) por ello pensó que sería fabuloso el contar con un cemento comercial que pudiera absorber la luz parcialmente y posteriormente emitirla, un cemento fosforescente que no existía en aquel entonces y cuya naturaleza inorgánica (dado que se fabrica con rocas) soportará el paso del tiempo.

“Fue entonces que surge la idea, la cual se tuvo que trabajar mucho para que fuera funcional dado que el cemento es opaco y no permite el paso de la luz. Una vez que modifiqué su micro-estructura pude crear este nuevo cemento generador y emisor de luz que no modifica ni el proceso de fabricación del cemento actual, ni su forma de aplicación” explica el investigador a Mundo Hispánico. 

¿Qué es el cemento fotoluminiscente?

El cemento fotoluminiscente es un material que tiene como capacidad esencial emitir luz hasta por 12 horas a partir de su posterior exposición a alguna fuente de luz.

 Fue creado por el doctor en ciencias José Carlos Rubio, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), que se ubica en Morelia, capital del estado mexicano de Michoacán.

Es considerado en la industria de la construcción como un material pasivo, con características como aglomerante y adhesivo y generalmente estructural, Rubio se dio  la tarea de “darle” al cemento blanco la capacidad y la funcionalidad de generar energía y, en este caso específico, dar luz.

Como el material no necesita de red eléctrica es perfecto para su instalación en lugares donde no existe servicio. Él mismo se recarga con la luz. Su duración es así mismo asombrosa: 100 años.

México es uno de los principales productores mundiales de cemento para la construcción.

“El objetivo del proyecto es atacar un nicho que estaba descuidado. En nuestro entorno los materiales tienen muchas posibilidades de generar energía y tienen más posibilidades y más funciones”, contó el investigador.

“Para esta investigación en específico pensamos en la posibilidad de iluminar una carretera, un camino, un estacionamiento, un patio o incluso una fachada de un edificio, y pensando en aplicaciones menores en un baño, en un piso o en una piscina”, añadió.

Para empezar... ¿Qué es la fotoluminiscencia?

Muchos materiales inorgánicos u orgánicos presentan luminiscencia, es decir emiten luz visible o invisible durante y después de ser expuestos a la excitación de una fuente de energía.

Para los materiales fotoluminiscentes la fuente de excitación es la luz visible o invisible (luz ultravioleta).

El principio básico de la fotoluminiscencia es simple: los electrones que orbitan alrededor de los átomos o las moléculas absorben energía debido a la colisión con protones durante la excitación. A continuación, se emite ese exceso de energía en forma de fotones (luz visible) durante cierto tiempo.

Existen dos tipos de fotoluminiscencia:

·         Fluorescencia 

·         Fosforescencia

Y la diferencia que radica entre ellas es en sí el tiempo que duran emitiendo luz.

Los materiales fluorescentes emiten luz durante nano segundos por lo que necesitan de una fuente continua de excitación para generar colores altamente llamativos.

Por otro lado están los materiales fosforescentes que una vez excitados, emiten luz por un tiempo prolongado de horas.

Actualmente los avances tecnológicos están permitiendo un fuerte desarrollo, con el uso de sofisticados materiales en las características de los productos fotoluminiscentes ya que benefician a constructores, bomberos, arquitectos, ingenieros y a todo relacionado con sistemas de alta seguridad y alta resistencia.

Ésta tecnología ofrece ventajas respecto a la energía eléctrica. La primera de ellas es obvia, como es la radiación electro-magnética, una vez cargada, no puede fallar, por lo tanto es 100% fiable ni puede ser detenida. La segunda es que la carga se produce con la luz ambiental que existe en cualquier lugar por lo cual no dependemos de la electricidad o de baterías. Y la tercera es que nos permite ahorrar energía debido a que se cargan con la luz tanto natural como artificial por lo que su consumo es cero.