Pavimentos ecológicos

MÉXICO, D.F., diciembre 15 (EL UNIVERSAL).- La óptima pavimentación de un camino tiene que tener la resistencia adecuada para soportar la carga vehicular esperada, el espesor que prevenga la acumulación de elementos internos como humedad, así como una superficie final que evite el deslizamiento y soporte el deterioro cotidiano.

Además de los materiales y técnicas elegidos, la durabilidad es determinada por variables ligadas al clima y la geografía. Si además el proceso promete disminuir la contaminación, los resultados no podrían ser más esperados.

De acuerdo con el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi), hace 20 años había 6.5 millones de autos en el país, en la actualidad existen 23.8 millones; de esta cifra alrededor del 20% circulan en la Ciudad de México.

Pero a los casi cinco millones de vehículos que circulan cotidianamente hay que sumar el daño producido al pavimento por los camiones de carga.

Se calcula que camiones de 3.5 toneladas que vemos circular por las principales avenidas de la Ciudad de México, prácticamente a cualquier hora del día, tiene un impacto sobre las vías terrestres del equivalente a más de 900 vehículos.

El Dr. Moukhamed Tlenkopatchev, del Instituto de Investigación en Materiales de la UNAM, señala que en nuestro país y en general para la pavimentación a nivel mundial se emplea mayoritariamente asfalto, pues es un material más accesible.

"El concreto ofrece algunas ventajas como mayor durabilidad y menor mantenimiento; pero tiene un mayor costo inicial".
El asfalto es un material cuyo comportamiento depende, entre otros factores, de la temperatura.

En zonas con climas desérticos o vías que deben soportar cargas sostenidas, el material se comporta como un líquido viscoso por lo que las mezclas asfálticas fácilmente pueden sufrir deformaciones o desplazamientos

"Para climas más fríos o cargas rápidas, la mezcla asfáltica se vuelve frágil y puede sufrir agrietamientos térmicos y transversales", apunta Tlenkopatchev.

"Para una mayor durabilidad del asfalto, éste se debe seleccionar acorde con la región en donde se va aplicar. En México las refinerías pueden llegar a suministrar eventualmente asfaltos de acuerdo al clima, velocidad e intensidad de tránsito a las que están sujetas las carreteras de nuestro país, sin embargo usualmente se requiere de asfaltos con un mayor grado desempeño".

El investigador explica que para alcanzar altos grados de resistencia se tiene que realizar la modificación de los asfaltos suministrados por la Refinería Nacional, lo cual se logra básicamente mediante la incorporación al material de diferentes polímeros y aditivos.

Tlenkopatchev señala que cuando el asfalto se modifica con polímeros se busca incrementar su resistencia a la fractura y su recuperación elástica, es decir, hacerlos más duraderos y resistentes.

"Tradicionalmente el asfalto se modifica con polímeros especialmente diseñados para ello, tales como los elastómeros de butadieno-estireno (SBS y SBR) o mediante materiales de desecho como el hule de llanta triturado o desechos de plásticos triturados (polietileno y polipropileno)", comenta.

Esto además representan una alternativa ecológica al utilizar desechos que pueden resultar altamente contaminantes mediante la quema u otros procesos de eliminación.

En el laboratorio de este científico se ha desarrollado un aditivo polimérico a base de hule reciclado.
"Tal aditivo es totalmente miscible con el asfalto y se obtiene a partir de las llantas de desecho, mediante un proceso único en su especie.

Las determinaciones realizadas en colaboración con la empresa Recycling Universe of Texas L.P., mostraron que al modificar el asfalto con el aditivo polimérico a base de hule, se mejoran las propiedades (el grado PG) del asfalto, incluso por encima de los resultados obtenidos con los polímeros convencionales", comenta y agrega que la patente del aditivo polimérico a base de hule' se encuentra actualmente en trámite.

Por otro lado, este equipo desarrolló un nanoaditivo para facilitar el proceso de mezcla asfáltica, constituido generalmente por un agregado pétreo (grava) y asfalto.

"Por su naturaleza química, ambos materiales son incompatibles. Para mejorar su compatibilidad y evitar el desprendimiento del asfalto de las piedras, generalmente se emplea un tipo especial de aditivos conocidos como promotores de adherencia.

En ese sentido, nuestro grupo de investigación ha desarrollado y patentado una nueva generación de aditivos", dice.
Los resultados mostrados por los nanoaditivos a base de aminas muestran una mayor adherencia entre ambos materiales que los aditivos comerciales, según señala el investigador.

Por su parte la doctora Selene Gutiérrez, colaboradora del doctor Tlenkopatchev puntualiza que la peculiaridad de estos aditivos es que además de que son hechos a base de compuestos químicos orgánicos derivados del amoniaco, en su formulación se emplean nanopartículas que promueven una mayor adherencia.

"Nuestros aditivos son los primeros en ser desarrollados empleando la nanotecnología, por esto son considerados nano aditivos. La investigación está terminada por completo.

Ahora estamos en colaboración con la empresa Recycling Universe para poder aplicarlos en las carreteras del país. Esperamos que esto sea durante el próximo año", señala Gutiérrez.

- Vías que purifican el aire
El doctor Jesús Alfredo Hernández Noguera, del Laboratorio de Vías Terrestres del Instituto de Ingeniería de la UNAM, coincide en que el material más utilizado en pavimentación de carreteras es la mezcla asfáltica.

"Aproximadamente el 75-80% de las carreteras del mundo son de asfalto y el restante es de concreto hidráulico". Para Hernández los dos son materiales excelentes, siempre y cuando se empleen las técnicas de diseño y construcción correctas.

Una de las técnicas para mezclar el asfalto con la roca triturada es combinarlo con agua y una solución jabonosa, esto elimina la necesidad de calentar el asfalto, al producto derivado se le llama emulsión asfáltica.

"Las emulsiones al estar combinadas con agua y una solución jabonosa adquieren una carga eléctrica por lo que pueden ser catiónicas (carga positiva) o aniónicas (carga negativa).

Es importante conocer con exactitud la carga eléctrica de la emulsión ya que la piedra triturada también posee una carga eléctrica (positiva o negativa) y al fabricar la mezcla en frío se tendrá que escoger una emulsión de carga opuesta para que no se rechacen", explica.

Pero más allá de la correcta elección y aplicación de los materiales en las vías terrestres, para el especialista el futuro de los pavimentos recae en dos temas principales: la mejora al medio ambiente y la generación de energía.

Los especialistas de este laboratorio están trabajando también en la reutilización eficaz de otros materiales de desecho para incorporarlos en la fabricación de mezclas asfálticas, como los fragmentos de concreto producto de demolición, comúnmente conocidos como cascajo.

De esta forma se logran dos objetivos vinculados al medio ambiente: eliminar los tiraderos clandestinos de este tipo de materiales y evitar la explotación de nuevas canteras de extracción de roca.

Para Hernández Noguera, otro de los temas más interesantes en relación con los pavimentos, es la fotocatálisis que los vuelve "purificadores de aire", pues mediante la aplicación de un producto químico sobre la superficie del pavimento se produce una reacción química que transforma los contaminantes en oxígeno.

El investigador señala que este último tipo de pavimentos aún no se han desarrollado en el país, por lo que esperan empezar la investigación con un proyecto relacionado con este tópico el año próximo, pero dependiendo de las fuentes de financiamiento, que según el investigador son casi nulas para estos proyectos de innovación.

En este sentido, otros países ya han probado ya con éxito este tipo de tecnología. Desde hace varios años la Asociación Ibérica de Fotocatálisis (AIF) trabaja en el proyecto Isla fotocatalítica que consiste en ir bajando los índices de contaminación mediante bloques en los barrios con más problemas de este género.

Sobre trozos de baldosas de hormigón se aplican soluciones de dióxido de titanio que ayudan a absorber tóxicos como los del óxido de nitrógeno hasta en un 50%.

En España el proyecto funciona desde 2008 con más de 500 puntos de medición, principalmente en Madrid y Barcelona.
Para el ingeniero Hernández otro uso en el futuro de las pavimentaciones se establece en torno al tema de generación de energía.

"Tenemos la firme idea de que los pavimentos pueden ser grandes plataformas de generación de energía eléctrica mediante la transformación de calor en energía, con la intención en primera instancia de dotar de electricidad al alumbrado público y a vehículos eléctricos", comenta.

Uno de los países precursores en este tipo de sistemas en Israel. El Instituto Israelí de Tecnología y el Centro Tecnológico Innowa desarrollaron una serie de cristales que pueden aplicarse en los materiales para pavimentación y aprovechar la energía cinética generada por el paso de vehículos.

Se calcula que se pueden producir hasta 400 kw por kilómetro. La mayor ventaja de este tipo de sistemas es la creación de conexiones autosustentables, mediante las que las ciudades crezcan en equilibrio con el medio ambiente.