De Boyacá a Medellín y Brasil: Giovanni Barrera, profesor del ITM, inventó ladrillos sismorresistentes y amigables con el medio ambiente

Con la asesoría de docentes de la Universidad Estatal Paulista de Brasil, donde cursó su doctorado, el profesor e investigador del ITM Giovanni Barrera desarrolló unos ladrillos elaborados con caucho natural y ceniza de bagazo de caña de azúcar. Ofrecen alta resistencia ante un sismo o el fuego y su producción es de bajo costo. Su inventor los quiere llevar a obras públicas y privadas, como parques o escenarios deportivos.

De su morral, Giovanni Barrera Torres, profesor del ITM, Instituto Tecnológico Metropolitano –institución universitaria de la Alcaldía de Medellín–, saca cuatro piezas que parecen grandes fichas de un juego de bloques de construcción: negra, gris clara, crema y gris oscura, cada una similar al tamaño de una mano. Son unos cuantos de los ladrillos que inventó mientras estuvo en Brasil cursando el Doctorado en Ciencia y Tecnología de los Materiales, con la asesoría de profesores de la Universidad Estatal Paulista (UNESP). Y muestra, también, una bolsa de la consentida de esta historia: ceniza de bagazo de caña de azúcar, ya procesada y lista para ser mezclada con caucho natural y fabricar los módulos.

Estos ladrillos pueden resistir un sismo o el fuego, soportan pesos de más de 200 kilos, absorben cargas dinámicas y estáticas y son amigables con el medio ambiente, pues están elaborados con dos materiales naturales: caucho, que les da elasticidad, y ceniza de bagazo de caña de azúcar, que les aporta resistencia. Ella contiene cerca de un 84 % de sílice, dependiendo del origen del cultivo. Varios de estos módulos tienen orificios en el medio para empotramiento.

Los ladrillos son de caucho natural y ceniza de bagazo de caña de azúcar, ofrecen alta resistencia ante un sismo o el fuego y su producción es de bajo costo.

De este desarrollo de innovación ya tiene dos patentes registradas en Brasil: una de los materiales y otra del producto, que se puede aplicar en pisos de parques, escenarios deportivos, escuelas, puentes peatonales, divisiones de locales, muros para reducir el ruido, en autopistas (módulos más grandes) para evitar que los automóviles choquen contra sistemas rígidos, entre otras obras que requieran flexibilidad y gran resistencia. Ante un impacto muy fuerte, explica, estos ladrillos se pueden deformar, pero no se rompen fácilmente. Otra virtud es su bajo costo. De acuerdo con el docente, si se produjera en serie en la industria, cada una de estas piezas, en el tamaño actual, le costaría al fabricante unos 200 pesos.

¿Estos ladrillos podrían reemplazar los de arcilla que todos conocemos?

No, porque tienen otra función. Los otros son más rígidos, tienen características mecánicas más altas, pero no absorben cargas dinámicas, mientras que estos tienen esa naturaleza: que se pueden deformar sin quebrarse.

Con la asesoría de docentes de la Universidad Estatal Paulista de Brasil, el profesor del ITM Giovanni Barrera desarrolló unos ladrillos elaborados con caucho natural y ceniza de bagazo de caña de azúcar. Ofrecen alta resistencia ante un sismo o el fuego y su producción es de bajo costo.

Diecinueve años en Antioquia

Giovanni tiene 50 años, ojos verdes y, cuando habla, transmite calma y cortesía. Nació en Sogamoso (Boyacá). Siempre ha sido amante del estudio y la lectura. Es diseñador industrial de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC), hizo su práctica profesional en la Industria Militar de Colombia (Indumil), trabajó en una empresa de autobuses de Bogotá y lleva 19 años en Antioquia.

A este departamento llegó a laborar en una empresa de carrocerías en Sabaneta, sur del Valle de Aburrá. Le encanta la docencia, porque considera que en la academia están la innovación y el conocimiento. Lleva 16 años como docente del ITM, donde, gracias a que se ganó un concurso, se vinculó como profesor de tiempo completo. Dio clases en Diseño Industrial y actualmente, en el programa de Ingeniería Biomédica, como profesor titular, dicta las cátedras Biomateriales y Polímeros, visualizando desafíos para innovación en esta área.

Campus Robledo del ITM, institución universitaria de la Alcaldía de Medellín.

Es magíster en Ingeniería de la Universidad Nacional, sede Medellín. Ganó una beca y, con ella, estudió el doctorado en la UNESP de Brasil. Y en 2022 – 2023 cursó un posdoctorado en Innovación en la Universidad Federal de San Carlos, también del vecino país.

Durante los cuatro años del doctorado vivió en Brasil, en Presidente Prudente, ciudad del estado de São Paulo. Primero viajó solo para conocer la ciudad y luego, con su esposa, Luz Elena Reyes, administradora industrial, y su hija, que en ese entonces era una niña, nacida en Medellín, y pedía un hermanito. Y no llegó uno sino dos, porque allá nacieron los gemelos.

Grandes compañeros

En la UNESP conoció al profesor Silvio Rainho, quien llevaba 25 años estudiando las propiedades de la ceniza del bagazo de la caña de azúcar, teniendo en cuenta que en la región cultivan grandes extensiones de caña de azúcar y queman el bagazo.

Ceniza de bagazo de caña de azúcar, ya procesada y lista para ser mezclada con caucho natural y fabricar los ladrillos que están al lado.

Giovanni, curioso desde niño y formado como fundidor de metales en el colegio, tuvo la idea de aplicar el caucho y la ceniza del bagazo en la fabricación de ladrillos que sirvieran como sistema de amortiguación.

La investigación la desarrolló desde 2015 hasta 2017 con un grupo grande de compañeros. Entre ellos, Silvio Rainho y Aldo Eloízo Job, director del proyecto e hijo científico del profesor Luis H. Mattoso, quien hizo el doctorado en Francia bajo la tutela del profesor Alan G. MacDiarmid, Premio Nobel de Química en el 2000 – “personas sumamente brillantes”, comenta Giovanni–, fueron asesores fundamentales en el estudio que desencadenó en la producción de los ladrillos que, en este modelo, son pequeños, pero se pueden fabricar de diferentes tamaños, variando el molde, según la necesidad. Giovanni fue el único estudiante vinculado al proyecto.

Campus de la Universidad Estatal Paulista (UNESP) en Presidente Prudente, ciudad del estado de São Paulo (Brasil).

“Hubo que estudiar alrededor de 95 proporciones para llegar a una que tuviese un comportamiento similar o superior a las partículas sintéticas provenientes del petróleo que venden en el mercado. Entonces estudiamos diferentes tamaños de partículas hasta llegar a un tamaño y un proceso precisos”, apunta Giovanni.

Detalla que en la ruta de la invención fueron muy importantes el análisis mecánico dinámico (DMA, por sus siglas en inglés), en el que se usó un dispositivo con el que no se contaba en Colombia. De acuerdo con el docente, Brasil tiene más del 60 % de los equipos DMA de alta gama de Latinoamérica, máquinas que sobrepasan los 1200 millones de pesos.

Varias patentes

“La intención era desarrollar un producto altamente ecológico. El sistema de vulcanizado químico fue lo mínimo, lo más básico que se pudo hacer. Entre más primitiva fuese la mezcla, para entender si podíamos llegar a un comportamiento mecánico alto en comparación con lo que hay en el mercado. Y la respuesta, después de caracterizarla, fue positiva. Se obtuvo resistencia a la tensión. Y la característica que le dio la connotación al producto antisísmico fue porque le hicimos una valoración al material en un equipo que se llama análisis mecánico dinámico, DMA, que analiza el material en condiciones de menos 65 grados hasta 400 grados Celsius, y la respuesta mecánica durante el análisis dinámico fue excelente; no se dañó el material”.

Giovanni Barrera lleva 16 años como docente del ITM. Actualmente, en el programa de Ingeniería Biomédica dicta las cátedras Biomateriales y Polímeros.

Después vino la solicitud de las patentes, parte inicial de un proceso que tardó cuatro años para la del material y siete para la del producto, que se concretó en 2026. El invento fue divulgado en revistas científicas: https://link.springer.com/article/10.1007/s12649-020-01309-6 y https://www.mdpi.com/2504-477X/9/9/489.

El profesor Giovanni ha logrado otras patentes en colaboración interna: de un dispositivo mecánico para tejer hilos en la producción textil; de un proceso para la obtención de elastómero termoplástico y el elastómero obtenido, y un dispositivo articulado para la apertura gradual de extremidades inferiores. En la actualidad avanza en otras propuestas con profesores de los departamentos de Ingeniería Biomédica, Ingeniería Electromecánica e Ingeniería en Diseño Industrial del ITM.

Para obras públicas y privadas

Luis Alejandro Rojo es estudiante de segundo semestre de Ingeniería Mecatrónica en el ITM y así reaccionó al conocer estos ladrillos: “Me parece una idea renovable y genial, ya que es darles una segunda utilidad a esos tipos de materiales y que sean convenientes para la utilización en diferentes cosas. Genial que los profesores se metan en campos de investigación y motiven a los estudiantes también a actuar”.

Luis Alejandro Rojo, estudiante de segundo semestre de Ingeniería Mecatrónica en el ITM.

Con orgullo, el profesor Giovanni dice que su invento tiene sello ITM. Hace unos días se reunió con representantes del campo de la construcción y proyecta presentarles pronto estos ladrillos a organizaciones del sector del ámbito nacional. Además, le encantaría llevarlos a entidades que ejecutan obras públicas.

“En el mercado ya existen pisos flexibles, pero hay que ver el punto de vista sostenible, es decir, no hay pisos con el uso de residuos de este tipo. El caucho natural tiene propiedades mecánicas muy altas. Con estos módulos, la huella de carbono en la conformación de un piso va a ser mucho menor que hacerlo con otra clase de material, porque no se utilizan insumos sintéticos”, expresa el profe en uno de los patios del campus Robledo del ITM.

Campus Robledo del ITM, institución universitaria del Distrito de Medellín.

Desde el ITM, el profesor Barrera invita a centros de investigación e industria a trabajar en equipo y mantiene las puertas abiertas al diálogo para procesos de innovación y cocreación en áreas de biomédica y sostenibilidad. Luego, se va a seguir preparando sus clases para el ejercicio de la docencia que tanto lo apasiona.