Cuando escuche la palabra asfalto, probablemente se imagina el material de alquitrán negro en las carreteras y autopistas, ¿verdad? Pero eso no es exactamente correcto.
"El asfalto es el líquido que hay en la carretera", dice J. Richard Willis, Ph.D., vicepresidente de ingeniería, investigación y tecnología de la Asociación Nacional de Pavimentos Asfálticos (NAPA), quien tiene un doctorado en diseño y construcción de asfalto. . "Es el agente aglutinante que mantiene unidas las rocas". El asfalto proviene del petróleo crudo, mientras que el alquitrán proviene del carbón.
El asfalto también se encuentra naturalmente en la tierra, y hay lagos donde el petróleo del subsuelo ha subido a la superficie, como La Brea Tar Pits en Los Ángeles y Pitch Lake en Trinidad, que es el depósito natural de asfalto más grande del mundo. mundo.
Pero la forma más común de fabricar el aglutinante en la actualidad es mediante el proceso de refinación de petróleo . El asfalto es el material más pesado en un barril de petróleo; es básicamente el producto de desecho.
"El asfalto es el residuo pesado que se deposita en el fondo", dice Willis. No se puede usar para obtener energía, por lo que adquiere nueva vida como la sustancia pegajosa que mantiene unidos los materiales. Combinado con diversas cantidades y tipos de rocas y otras sustancias, eventualmente se convierte en la mezcla sobre la que conducimos. La carretera es en realidad una mezcla de asfalto o mejor denominada "pavimento de asfalto".
La historia del asfalto
Toda la charla sobre refinación de petróleo puede hacer que el asfalto suene como una invención relativamente moderna, pero el primer uso registrado de asfalto en una carretera fue en Babilonia en 615 a. C. Se utilizó asfalto y ladrillo cocido para pavimentar una calle de procesión durante el reinado del rey Nabopolassar, según la NAPA . Los romanos lo usaron para sellar estructuras como baños y acueductos. Cuando el explorador inglés Sir Walter Raleigh apareció en Pitch Lake en Trinidad en 1595, usó el asfalto para calafatear sus barcos.
"Se ha utilizado en otras funciones no viales a lo largo de la historia", dice Willis. Su uso como aglutinante en carreteras se volvió más común en el siglo XIX. John Loudon McAdam, quien construyó la autopista de peaje escocesa, agregó alquitrán caliente para reducir el polvo y el mantenimiento de las carreteras. Este método también mejoró las condiciones de conducción.
En los Estados Unidos, las mezclas bituminosas (hormigón asfáltico) aparecieron por primera vez en la década de 1860, y el primer "verdadero pavimento de asfalto" fue colocado en Newark en 1870 por Edmund J. DeSmedt, un belga, según NAPA . Fue modelado a partir de una carretera de pavimento natural en Francia. Luego, DeSmedt pavimentó la avenida Pennsylvania de Washington, DC con asfalto de Trinidad, lo que demostró aún más su durabilidad.
Los químicos e inventores emprendedores pronto presentaron patentes para diferentes mezclas de mezclas asfálticas, que aparecían con una variedad de nombres. A medida que la industria crecía, las ciudades comenzaron a exigir garantías de mano de obra y materiales. Hasta principios de la década de 1900, casi todo el asfalto provenía de fuentes naturales, pero con el lanzamiento de la primera instalación moderna de asfalto en East Cambridge, Massachusetts, en 1901 y el aumento de automóviles, las solicitudes de mejores carreteras revitalizaron la industria del asfalto. En 1907, la producción de asfalto natural fue superada por el asfalto de petróleo refinado.
"La gente empezó a exigir mejores medios de transporte", explica Willis. "Los caminos donde la gente comenzó a usar el asfalto para mantener las rocas unidas resistieron más tiempo que el camino de tierra convencional al que la gente estaba acostumbrada". Conducir por un camino de grava en comparación con uno pavimentado ofreció una experiencia significativamente diferente. Finalmente, la Ley de Carreteras de Ayuda Federal de 1956 ayudó a transformar las carreteras en los Estados Unidos todavía hechas de tierra compacta y creó el Sistema Interestatal de 48,876 millas (78,658 kilómetros) en los EE. UU.
Cómo se usa el asfalto hoy
Aunque se asocia con mayor frecuencia con carreteras, el asfalto se utiliza para muchos propósitos, aunque las carreteras representan su uso más extenso. De los más de 2,7 millones de millas (4,3 millones de kilómetros) de carreteras pavimentadas en los EE. UU., El 94 por ciento están pavimentadas con asfalto, según NAPA .
Curiosamente, sin embargo, todo eso incluye una mezcla de aproximadamente un 95 por ciento de piedra, arena y grava, y solo un 5 por ciento de cemento asfáltico. El asfalto también se utiliza para estacionamientos, pistas de aeropuertos y pistas de carreras.
"El asfalto es un producto realmente flexible y versátil", explica Willis. Se puede utilizar para forrar estanques de peces y depósitos de agua o para fines deportivos como canchas de tenis. Hace un par de años, se eligió como superficie base para el campo en el estadio Minnesota Vikings en Minneapolis.
Desde los primeros días de la producción de asfalto, la industria ha seguido innovando nuevos productos, volviéndose más científica y rigurosa, según Willis.
"Hemos cambiado la forma en que diseñamos las mezclas", dice. "Hoy estamos en una era en la que estamos viendo un cambio gigante en la forma en que funciona la industria y los estados". Utilizando métodos de prueba avanzados, los investigadores del asfalto han tenido como objetivo mejorar el rendimiento. Al incorporar nuevos materiales, aditivos y tecnologías, buscan aprender cómo se comportarán varias recetas en diferentes temperaturas y climas.
Una actualización importante ha sido la creación de asfalto de mezcla caliente (WMA), que reduce la temperatura de producción del asfalto en una planta, lo que reduce el uso de energía y ahorra tiempo tanto en la producción como en el pavimento de la carretera. WMA también mejora las condiciones de trabajo con una menor exposición a las emisiones de combustible, humos y olores, según la Administración Federal de Carreteras del Departamento de Transporte de EE. UU . WMA es una tecnología que no existía en EE. UU. En 2002 y ahora representa alrededor del 40 por ciento del mercado, dice Willis.
Críticas al asfalto
El asfalto probablemente no sea algo que usted considere ecológico; podría deberse en parte a la culpa por asociación porque el asfalto está naturalmente alineado con los principales contaminantes: la conducción de automóviles y la producción de petróleo. Y parte de la negatividad está justificada: debido a que el asfalto tiene baja reflectividad, se ha determinado que contribuye de manera significativa al efecto de isla de calor urbano (UHI), escribieron Abbas Mohajerani, Jason Bakaric y Tristan Jeffrey-Bailey en un artículo de 2017 en el " Revista de Gestión Ambiental ". Cualquiera que se haya sentado en un atasco en una autopista en un caluroso día de verano puede dar fe de ello.
En cuanto a las contribuciones del asfalto a la UHI, la Agencia de Protección Ambiental afirma que los pavimentos asfálticos convencionales pueden modificarse con materiales o tratarse después de la instalación para aumentar la reflectancia. Durante décadas, esto a veces se ha implementado en superficies como estacionamientos y carreteras. La EPA incluye asfalto poroso y asfalto engomado como ejemplos de pavimentos permeables.
El asfalto también ha obtenido malas calificaciones por ser impermeable, por los gases que produce cuando se derrite y los humos a los que expone a los trabajadores durante la pavimentación y el techado. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) dice que esos vapores pueden provocar dolor de cabeza, sarpullido, fatiga e incluso cáncer de piel. Si bien las normas de OSHA no se refieren específicamente a los humos de asfalto, la administración recomienda que el control de la exposición se pueda realizar mediante "controles de ingeniería, acciones administrativas y equipo de protección personal".
Y, por supuesto, todavía está el hecho de que el asfalto está hecho de petróleo. Pero el asfalto también tiene cualidades ecológicas positivas.
Esfuerzos de reciclaje del 100 por ciento
"Lo que mucha gente no sabe son todas las cosas ecológicas que está haciendo la industria del asfalto", dice Willis. Para empezar, el asfalto es 100 por ciento reciclable y, lo que es más importante, en realidad se recicla. En 2018, 82,2 millones de toneladas (74,5 millones de toneladas métricas) de pavimento de asfalto recuperado (RAP) se volvieron a colocar en nuevas mezclas. Eso significa que cada mezcla de asfalto depositada en los EE. UU. Incluía aproximadamente un 21 por ciento de RAP. De hecho, el peso combinado de todos los artículos que la gente recicla anualmente en los EE. UU. (Papel, plástico y aluminio) ascendió a una fracción (alrededor del 68 por ciento) del peso de RAP que la industria del asfalto recicla anualmente.
"Ese es solo un material que reciclamos", dice Willis. "Somos la industria de reciclaje más activa del país". También es uno de los mayores recicladores de caucho de neumáticos, que se utiliza como modificador de mezclas en algunos estados. Las tejas de los techos también se reciclan en nuevas mezclas de asfalto, y la industria está investigando cómo el plástico podría convertirse en parte de la discusión. "Cuando la gente nos trae esas preguntas, tratamos de encontrar soluciones".
Se emplea mucha ingeniería y ciencia de los materiales en la construcción de una carretera. Hoy en día, las carreteras de asfalto están diseñadas en torno al concepto de "pavimento perpetuo", o al menos para que duren 40 años o más. El mantenimiento de rutina consiste en "fresar" la superficie (quitar la pulgada superior aproximadamente) cada 12 a 20 años y reemplazarla con una nueva capa. Esa pulgada superior se puede reciclar, y las superposiciones periódicas "mejoran significativamente la calidad de conducción y el consumo de combustible de los vehículos que circulan por estas carreteras", según Asphalt Pavement Alliance .
Asfalto del futuro
Hasta que llegue el momento de los autos flotantes , es probable que las carreteras de asfalto se queden. Y la industria planea seguir innovando en productos y producción. Willis describe avances recientes como rodillos y equipos autónomos, así como el mayor uso de la realidad virtual para la formación.
"Veo la tecnología como una gran parte del futuro de la industria", dice. A medida que los expertos en asfalto mejoran en el manejo de macrodatos, pueden usarlos para producción y colocación para mejorar la eficiencia en tiempo real. Un día, incluso pudo ver pavimentos inteligentes con nanosensores en las carreteras proporcionando retroalimentación sobre cómo se está comportando y perdurando el pavimento. "Nuestras carreteras se volverán mucho más inteligentes. Tenemos la tecnología para mejorar realmente la experiencia del público en bicicleta".
Eso es interesante
El Aeropuerto Internacional Logan de Boston tiene la primera terminal del mundo en ganar una acreditación de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental, gracias en parte a su pista pavimentada con WMA, que se dice que proporciona una reducción de 2,000 toneladas (1,814 toneladas métricas) en las emisiones de carbono de la construcción.
