Madera, acero u hormigón. Comparación desde una perspectiva verde

La comparación entre madera, acero u hormigón. Comparación desde una perspectiva verde requiere un marco metodológico que evalúe simultáneamente los indicadores ambientales y funcionales para una unidad funcional equivalente: 1 m² de superficie útil de estructura (pilares + vigas + forjado) con la misma capacidad portante (carga útil: 2-5 kN/m² según tipología), periodo de estudio de referencia (50 años) y nivel de seguridad (ELU según Eurocódigos). Los indicadores ambientales proceden de las EPD (EN 15804+A2): GWP (potencial de calentamiento global, kgCO₂eq), AP (acidificación, kgSO₂eq), EP (eutrofización, kgPO₄eq), ODP (agotamiento de ozono, kgCFC-11eq), PENRT (energía primaria no renovable total, MJ) y ADP (agotamiento de recursos abióticos, kgSbeq).

Los indicadores funcionales incluyen: resistencia al fuego (R30/R60/R90/R120 según CTE DB SI), masa térmica (capacidad de almacenamiento de calor: kJ/m²K), durabilidad (vida útil sin mantenimiento significativo), reciclabilidad (tasa de reciclaje/reutilización al fin de vida), velocidad de construcción (m²/día de montaje), y coste (€/m² de estructura). La selección del material estructural condiciona el 30-50% del carbono embebido total del edificio (A1-A5), siendo la decisión de diseño de mayor impacto ambiental — y la que debe tomarse más temprano en el proceso de diseño para maximizar el potencial de optimización.

La madera estructural — en sus formas ingenieriles: CLT (Cross-Laminated Timber), glulam (madera laminada encolada) y LVL (Laminated Veneer Lumber) — es el material con menor carbono embebido porque la madera captura CO₂ durante su crecimiento (captura biogénica: -1,6 kgCO₂/kg de madera). El GWP de A1-A3 del CLT es de -50 a +50 kgCO₂eq/m² de forjado (según la metodología de contabilización de la captura biogénica: EN 15804+A2 exige declarar el carbono biogénico por separado). El CLT tiene: resistencia a flexión de 24-28 MPa, módulo de elasticidad de 11.000-13.000 MPa, densidad de 470-520 kg/m³, y conductividad térmica de 0,12 W/mK.

La resistencia al fuego del CLT es contraintuitiva para muchos profesionales: la madera arde a una velocidad predecible de 0,65 mm/min (carbonización), formando una capa carbonizada aislante que protege el núcleo. Un panel de CLT de 180 mm alcanza R90 (90 minutos de resistencia al fuego) sin protección adicional — cumpliendo el CTE DB SI para la mayoría de usos. El edificio Mjøstårnet (Brumunddal, Noruega, 2019: 85,4 m, 18 plantas, estructura de glulam) y el HoHo Wien (Viena, 2020: 84 m, 24 plantas, CLT híbrido con núcleo de hormigón) demuestran la viabilidad en altura. Limitaciones: la madera requiere protección contra la humedad permanente (contenido de humedad < 20% para evitar pudrición), tiene menor masa térmica que el hormigón (85 kJ/m²K para forjado CLT 200 mm vs 250 kJ/m²K para losa de hormigón 200 mm), y su disponibilidad depende de la cadena de suministro forestal sostenible (certificación FSC o PEFC: 440 millones de hectáreas certificadas globalmente en 2024).

El acero estructural tiene una huella de carbono que depende críticamente de la ruta de producción: el acero de alto horno (BOF — Basic Oxygen Furnace) emite 1,8-2,5 kgCO₂/kg (proceso que parte de mineral de hierro + coque), mientras que el acero de horno eléctrico (EAF — Electric Arc Furnace) con > 80% de chatarra reciclada emite 0,4-0,8 kgCO₂/kg. Para una estructura de acero típica (peso: 40-80 kg/m² de superficie útil), el GWP de A1-A3 es de 70-200 kgCO₂eq/m² (EAF) o 150-300 kgCO₂eq/m² (BOF). El acero verde producido con hidrógeno renovable (proyectos HYBRIT de SSAB, Suecia) reduce las emisiones a < 0,1 kgCO₂/kg — un 95% de reducción — pero su disponibilidad comercial a escala no se espera antes de 2030.

Las ventajas del acero son: reciclabilidad excepcional (95-98% del acero estructural se recicla al fin de vida — la tasa más alta de cualquier material de construcción), reutilización directa de perfiles atornillados (90-95% reutilizable sin refundición: SCI, 2019), rapidez de montaje (una estructura de acero se monta 2-3× más rápido que una de hormigón in situ), precisión dimensional (tolerancias de ±1-2 mm en taller) y resistencia al fuego mejorable con protección pasiva (pintura intumescente: R60-R120 con 1-3 mm de espesor) o activa (rociadores). Limitaciones: el acero tiene masa térmica nula (conduce el calor rápidamente: 50 W/mK), requiere protección anticorrosión (galvanizado: vida útil 50-100 años; pintura: 15-25 años), y su coste es sensible a la volatilidad del mercado de materias primas (600-1.200 €/tonelada en 2020-2024, con variaciones del ±40%).

El hormigón armado convencional tiene un GWP de A1-A3 de 200-350 kgCO₂eq/m² de forjado (incluyendo armadura de acero), siendo el cemento Portland el responsable del 85-90% de las emisiones del hormigón (clinkerización a 1.450°C + descarbonatación de la caliza: 0,6-0,9 kgCO₂/kg de cemento). Las estrategias de descarbonización del hormigón incluyen: sustitución del clinker por GGBS (escoria de alto horno) al 50-70% (reducción GWP del 40-60%: de 300 a 120-180 kgCO₂/m³), uso de cenizas volantes al 25-35% (reducción del 20-30%), filler calizo al 15-25% (reducción del 10-15%), cementos LC³ (Limestone Calcined Clay Cement: reducción del 30-40% a escala industrial desde 2022), y hormigón geopolímero (activación alcalina de escorias/cenizas sin clinker: reducción del 60-80%, aún en fase de estandarización).

Las ventajas del hormigón son: masa térmica excepcional (250 kJ/m²K para losa de 200 mm: desfase térmico de 8-12 horas), versatilidad formal (cualquier geometría con encofrado), resistencia al fuego inherente (R120 con recubrimiento de armadura de 30 mm, sin protección adicional), durabilidad en ambientes agresivos (vida útil de 50-100 años con dosificación adecuada), y coste generalmente inferior (80-150 €/m³ de hormigón puesto en obra). Limitaciones: el hormigón tiene la menor reciclabilidad de los tres materiales — el 70-80% se recicla como árido para rellenos y sub-bases (downcycling), pero < 5% se recicla en hormigón nuevo; el proceso de demolición genera polvo y ruido; y el peso propio (densidad: 2.400 kg/m³) incrementa las cargas de cimentación y transporte. La comparación global muestra que no existe un material universalmente superior: la selección óptima depende del clima (la masa térmica del hormigón es valiosa en climas con amplitud térmica), la altura del edificio (la madera CLT es óptima hasta 8-10 plantas; el acero y el hormigón dominan por encima), la disponibilidad local (proximidad de aserradero, acería o planta de hormigón), y los objetivos de carbono del proyecto.