EL CAL COMO MATERIAL DE RECUBRIMIENTO INHIBIDOR DE MICROORGANISMOS PARA LOS ESPACIOS ARQUITECTÓNICOS INTERIORES

LIME AS A MICROORGANISM INHIBITOR COATING MATERIAL FOR INTERIOR ARCHITECTURAL SPACES

A lo largo de la historia, el diseño arquitectónico y el urbanismo han evolucionado en función de las necesidades de sus usuarios, y de igual forma, se han presentado adecuaciones en la arquitectura en relación con la salud e higiene de los habitantes, con el objetivo de mejorar las condiciones sanitarias de los espacios arquitectónicos en los que se reside.

La humanidad se ha enfrentado a múltiples enfermedades, cuyos procedimientos e indicaciones médicas para el tratamiento de éstas han estado acompañados de alteraciones en la configuración arquitectónica, con el propósito de implementar el tratamiento y cuidado necesarios. Como la tuberculosis, que de acuerdo con la arquitecta Beatriz Colomina, en su libro X-RAY ARCHITECTURE (2019), dicha enfermedad tuvo un gran impacto en la arquitectura moderna, de forma que Colomina plantea que las innovaciones en el diseño arquitectónico de dicha época se vieron influenciadas por la presencia de enfermedades perjudiciales para el habitante, y por lo tanto, se buscó hacer frente a éstas por medio de la arquitectura.

Paul Overy, en su libro Light, Air and Opennes (2008), describe cómo las características del diseño moderno tuvieron su origen en hospitales y sanatorios, que servían para el tratamiento de enfermedades infecciosas como la tuberculosis, señala que las habitaciones se pintaron completamente de blanco para facilitar el proceso de limpieza (Overy, 2008). De igual forma, los diseños provistos de ornamentaciones comenzaron a desaparecer con el propósito de eliminar los elementos difíciles de limpiar o lavar, para así evitar la acumulación de los gérmenes en los mismos. Principalmente en los espacios arquitectónicos más propensos a recibir organismos patógenos, como lo son los baños y las cocinas en la vivienda (Yuko, 2020).

Hoy día, ante la presente contingencia debido a la propagación infecciosa debido al virus SARS-CoV2, la University College London y el Hospital Great Ormond Street, en el Reino Unido, a través de un estudio publicado en la revista “Journal of Hospital Infection”, lograron demostrar cómo el virus se propaga a través de las superficies de un hospital (Journal of Hospital Infection, 2020). Revelando así, que las superficies a las que el ser humano está expuesto en el interior de los edificios resulta potencialmente dañina para la salud, requiriéndose así una desinfección constante de estos.

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (oms), un desinfectante se define como un agente químico con la capacidad de destruir o inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos en fase vegetativa o no esporulada (oms, 2004). En la actualidad, estos sirven como el principal aliado para mantener libre de bacterias, hongos y virus, tanto las superficies como los espacios en los que se desarrolla el hombre. Sin embargo, aunque son eficaces, existen factores determinantes que disminuyen su porcentaje de utilidad debido a un mal manejo de los mismos. Ya que es necesaria una limpieza previa a su aplicación, además que la efectividad depende de otros factores como el tipo de organismo, su forma de multiplicarse, y su resistencia en el medio ambiente, así como a las sustancias químicas que se le apliquen (Shuña & Lozano, 2016).

Además, el tiempo promedio de acción de los productos químicos para desinfección encontrados en el mercado es variable, con un promedio de aproximadamente 10 minutos, y la gran mayoría de estos se encuentran formulados para actuar de forma eficiente sobre superficies no porosas (United States Environmental Protection Agency, 2020), por lo cual su efectividad es baja en componentes arquitectónicos de los interiores como muros, techos, pisos, columnas, comúnmente fabricados de materiales porosos como el concreto y la mampostería, por lo cual el uso de hidróxido de calcio como recubrimiento en estas superficies podría mejorar las condiciones de higiene.

Se puede concluir que, en el ámbito arquitectónico, resulta relevante estudiar los materiales con los que se recubren las superficies, ya que éstas son propensas a alojar organismos infecciosos de cualquier tipo, debido a la composición física y química de los acabados. Y de igual forma, es relevante el análisis de las características desinfectantes de materiales de fácil acceso a la población, que además puedan ser integrados en el diseño arquitectónico de los espacios interiores, como lo es la cal.

La cal es la sustancia obtenida por la calcinación de la roca caliza o dolomía, es un material que ha sido utilizado como prevención y tratamiento de enfermedades presentadas en los criaderos animales. En caso de un brote en las granjas, se ha utilizado para desinfectar los criaderos en las enfermedades como la fiebre aftosa, enfermedad de Aujeszky, Peste Porcina Africana, Gripe Aviar. Se utilizó cal viva y cal hidratada bajo los estándares de calidad de CL 90, CL80 (cal Cálcica) o DL85 (cal dolomítica) (Asociación Nacional de Cales y Derivado de España, 2009).

El uso de la cal como desinfectante está intrínseco en la cultura y costumbres, a lo largo de la historia se le ha dado múltiples usos y su efecto antibacterial y fungicida se ha adquirido de forma empírica (Ruiz, Ponce & Alvarado, 1995), sin embargo, se ha comprobado que dicha propiedad se debe a su alta alcalinidad o pH, característica que no permite el desarrollo de organismos (Cerón & C., 2016). Actualmente existen múltiples formulaciones para pinturas realizadas a base de cal en el mercado, sin embargo, queda por estudiar y comprobar cuánto tiempo perdura el alto pH en las pinturas con agregado de cal.

Fabricación del sustrato de mortero cemento-arena en acabado fino

Para la fabricación de los paneles a estudiar se llevará a cabo la elaboración de marcos de madera de pino de 1” de espesor, a utilizar como cimbra, con las siguientes dimensiones: 20 x 20 cm. Para facilitar el desmolde y evitar que la mezcla se adhiera sobre la superficie de trabajo, los moldes deberán estar asentados sobre plástico de polietileno negro. La fabricación del mortero será con la dosificación establecida en la tabla 1, una vez vertida la mezcla sobre la cimbra, se dejará fraguar durante 2 horas para aplicar el acabado final del panel, para el cual se deberá humedecer la superficie y posteriormente con ayuda de una llana de esponja, se alisará la superficie para obtener el acabado fino (Ríos, 2016).

Figura 1. Aplicación del acbado fino en los sustratos.
Fuente: Fotografia de Natalia Franco Ruiz Ciudad Madero (2020)

Tabla 1 . Dosificación para fabricación de mortero

Fuente: Elaboración propia.

Fabricación de la pintura

Figura 1. Resultado de las muestras de pintura fabricadas.
Fuente: FotografÍa de Natalia Franco Ruiz Ciudad Madero (2020)

Figura 1. Mezcla de la pintura con ayuda de un revolvedor para taladro.
Fuente: Fotografia de Natalia Franco Ruiz Ciudad Madero (2020).

En la tabla 2 se presentan las muestras de pintura elaboradas con la dosificación utilizada de cada componente, así como el procedimiento de elaboración.

Tabla 2 . Formulación de muestras de pintura

Fuete: Elaboración propia.

Proceso de apagado del óxido de calcio

La cal viva, o el óxido de calcio, es el producto extraído de la piedra caliza, se le denomina cal muerta o apagada una vez realizado el proceso de apagado, en el cual se le añade agua. Esta operación debe ser realizada con precaución, debido a que la reacción química que tiene lugar es fuertemente exotérmica (Muñoz, 2020).

Figura 1. Resultado del proceso de apagado de la cal viva.
FotogrtafÍa de Ntalia Franco Ruiz Ciudad Madero (2020).

El apagado de la cal viva se lleva a cabo agregando 1 litro de agua por cada 400 gramos de cal, para la obtención de una pasta. Las proporciones de cal y agua presentes en dicha pasta serán tomadas en cuenta dentro de las dosificaciones establecidas para las muestras en los apartados siguientes.

Extracción de mucílago de nopal

Para obtener el mucílago de nopal es necesario recolectar pencas de nopal con mínimo dos años de edad, se cortan en trozos y por cada kilogramo de material vegetal se adicionan 1.5 litros de agua, y se deja reposar durante aproximadamente 12 horas. Una vez transcurrido el tiempo de reposo, es necesario aplastar los trozos para obtener completamente el extracto de nopal, finalmente, con ayuda de un colador, separar el líquido de los sólidos (Gómez & Rodríguez, 2015).

Figura 1. Mucílago de nopal extraído.
Fuente: Fotografia de Natalia Franco Ruiz Ciudad Madero (2020).

Viscosidad Marsh

Para determinar la viscosidad de las muestras a analizar se empleará la prueba de viscosidad de embudo Marsh. La viscosidad es una medida que está relacionada con las propiedades de flujo que tienen los fluidos, en este caso las pinturas con cal a estudiar. La prueba puede determinar cambios en las propiedades del fluido, a través de las medidas tomadas y registradas con regularidad. En este trabajo se decidió determinar la propiedad mediante esta prueba debido a las características del líquido, ya que está constituido por una fase dispersa y una líquida, de tal manera que se comporta como una mezcla coloidal o suspensión homogénea; otras técnicas son viables, pero debido a esta composición, la viscosidad Marsh es la técnica más adecuada.

Ilustración 1. Procedimiento de la prueba de viscosidad.
Fuente: Fotografia de Natalia Franco Ruiz Tampico (2021).

De acuerdo al fabricante, “El embudo Marsh es de forma cónica; 152 mm de diámetro en la parte superior y 305 mm de longitud, con una capacidad de 1.500 cc. Un tamiz de malla 12 cubre la mitad de la parte superior, diseñado para eliminar las materias extrañas y los recortes de perforación del fluido. El fluido corre a través de un orificio fijo en la parte inferior del embudo y se recoge en la jarra de lodos. La taza de medición OFITE está graduada en onzas líquidas (2 a 32 oz) y centímetros cúbicos (100 a 1.000 cc) y está diseñada para utilizarse con el viscosímetro de embudo Marsh OFITE” (REFLEX Intelligence on Demand, 2019).

Densidad

Se determina la densidad de las muestras por medio de una Balanza de lodos, la cual esta estandarizada para los líquidos o fluidos con partículas en emulsión o fluido de alta viscosidad. Se evalúa con la ayuda de una balanza analítica, realizando tres lecturas de cada uno de los fluidos, para obtener un promedio (Ríos, 2016).

Figura 1. Balanza de lodos FANN.
Fuente: Fotografía de Natalia Franco Ruiz Tampico (2020).

Medición de pH de la superficie

Este procedimiento se realiza con ayuda de tiras de papel indicador marca CIVEQ. De acuerdo con las instrucciones del propio fabricante, el procedimiento para la medición del pH es tomar una tira y sumergirla en la solución o muestra que se esté analizando durante un segundo y comprobar el resultado obtenido comparándolo con los colores estandarizados incluidos en el empaque.

Debido a que las muestras a analizar son superficies, se indica la aplicación de agua desionizada sobre la muestra y sobre este líquido sumergir la tira.

Envejecimiento artificial acelerado

Con ayuda de una cámara QUV/Spray de envejecimiento acelerado, se colocan las muestras de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

La exposición de las muestras se lleva a cabo con forme al ciclo ASTM G 154 con las etapas presentadas en la tabla 6 (Martínez & Sánchez, 2020).

Ilustración de las muestras a la cámara de envejecimiento
Fuente: Fotografía de Natalia Franco Ruiz Tampico (2020).

Tabla 3. Especificaciones del ciclo ASTM G154 G.

Fuente: Q Lab 2017 (Martínez & Sánchez, 2020).

Para efectos de la presente investigación, las muestras se someten a 90 horas de exposición, completando así, siete ciclos que incluyen las tres etapas descritas anteriormente.

De acuerdo con las especificaciones de las fichas técnicas recolectadas de otras formulaciones de pinturas comerciales base cal, los resultados de las pruebas de laboratorio esperados son los siguientes:

• pH: 11-13 (valor en la pintura en estado líquido)

• Densidad: 1.20 – 1.67 g/m3

• Viscosidad: Brookfield RTV3 RPM10: 6000 cp ± 1000 cp

Se presenta en la tabla 4 el resumen de los valores obtenidos en cada una de los ensayos realizados a las muestras de pintura, tanto en estado líquido como sobre los sustratos realizados.

Tabla 4 . Resumen de los resultados obtenidos en los ensayos realizados.

Fuente: Elaboración propia.

Se tomó una muestra de hongo crecido en un pan, procedimiento realizado para acelerar el proceso de crecimiento del microrganismo y se aplicó una pequeña cantidad a las tres muestras realizadas y a una tableta de mortero sin recubrimiento para observar el comportamiento y crecimiento de los hongos sobre las superficies. Al momento de la evaluación visual no se encontró crecimiento de hongos o microorganismos, pero es necesario incrementar el tiempo de observación.

A partir de lo anterior se puede observar que los hongos o microorganismos crecen más rápido en otro tipo de superficies que en el recubrimiento que se está evaluando.

Figura 1. Vista microscopica del hongo utilizado.
Fuente: Fotografia de Natalia Franco Ruiz Ciudad Madero (2020).

A partir de los análisis, resultados y discusiones presentadas en los capítulos anteriores se puede determinar que la viscosidad observada en las muestras se comporta de forma similar en todas las muestras, a excepción de una de ellas. Lo anterior indica que, debido a la semejanza observada, las fórmulas pueden utilizarse eficientemente como recubrimiento en las superficies mencionadas.

La exposición al envejecimiento acelerado del material evaluado proporciona la información necesaria para determinar la durabilidad del recubrimiento en un periodo de aproximadamente 12.5 años, y además para efectos de la investigación determina la durabilidad del pH y su efecto como inhibidor de microorganismos.

A partir de lo anterior, se puede concluir que el uso de pinturas artesanales base cal sirve como recubrimiento en muros y además inhibe el crecimiento de agentes patógenos en los mismos por un periodo de aproximadamente 2 años.

De acuerdo con lo observado en el uso de cal hidratada o cal viva sometida al apagado previo a la fabricación de pinturas, se muestra que los valores e pH se mantienen de forma general constantes en las distintas fórmulas estudiadas, y principalmente se ve un cambio en la viscosidad y densidad de las fórmulas al utilizar cal hidratada comercial o cal viva. Por lo cual, el uso de cal hidratada o viva resulta indistinto para su aplicación como material inhibidor de microorganismos.

Las muestras 1 y 4, elaboradas a base de cal, sal, adhesivo de nopal y agua, siguiendo el procedimiento y las proporciones planteadas por Gómez & Rodríguez (2015), presentan un comportamiento eficiente, que cumple con los objetivos planteados en la presente investigación.

En cuestiones de economía, se determinó que en la elaboración de forma artesanal para autoconstrucción resulta más barato la utilización de cal hidratada comercial puesto que la cal viva resulta un tanto inaccesible al público en general. Por otro lado, de forma industrializada, el uso de la cal viva podría resultar mayormente beneficioso.

Así mismo, los resultados obtenidos en la presente investigación son comparables con los precios obtenidos en el mercado al público en general, y se puede determinar que resulta un 24% más económico la realización de las pinturas artesanales base cal.

Durante el tiempo de observación y análisis del presente trabajo de investigación no se encontró evidencia del crecimiento de hongos o agentes patógenos en los sustratos recubiertos con las pinturas analizadas, por lo cual se recomienda ampliar el tiempo de investigación y observación que permita establecer las condiciones de exposición, clima, humedad, etc., para la proliferación de microrganismos sobre las muestras analizadas.

Finalmente, de forma general, se puede concluir que las formulaciones presentadas además de ser un recubrimiento eficiente para concreto y mampostería, funcionan también como inhibidor de microorganismos, ya que por sus características la superficie recubierta actúa como un medio no apto para la implantación y proliferación de los agentes patógenos. Es también un producto de fabricación sencilla con materiales asequibles, características que convierten a las pinturas base cal como un producto accesible para la población en general.