Los conductores suizos desgastan innumerables neumáticos. En lugar de incinerarlos, podrían reutilizarse localmente:el asfalto de varios países contiene desde hace mucho tiempo caucho de neumáticos usados. Empa y sus socios de la industria están adoptando esta idea para posibles aplicaciones en Suiza.

Los viajeros que se quejan por el estrés del tráfico deben mirar al suelo de vez en cuando. Y consuélate al darte cuenta de que podría ser peor, mucho peor:el asfalto soporta un calor abrasador, estrés por frío y mucha presión desde arriba. También debe ser lo más silencioso posible y, en el futuro, por supuesto, más respetuoso con el medio ambiente.

Compuesto por una mezcla de roca caliente y el betún aglutinante a unos 160 grados, el asfalto causa una cantidad sustancial de CO ₂ emisiones, a través de la producción, largos recorridos de transporte y pavimentación. Para mejorar su huella ambiental, asfalto viejo, que ya se puede reciclar, se utilizará a gran escala en nuevos pavimentos en el futuro. Es más, hormigón reciclado u otros materiales residuales, como neumáticos usados ​​de automóviles, de los cuales hay muchos en Suiza, se pueden "eliminar" en ella.

Un proyecto de Innosuisse dirigido por el laboratorio de hormigón y asfalto de Empa ha explorado los beneficios que esta idea podría tener en Suiza. Específicamente, ¿Pueden las partículas de caucho reemplazar los polímeros en el betún modificado con polímeros para el asfalto de alta resistencia? Después de todo, compuestos como el estireno-butadieno-estireno ampliamente utilizado dan al pavimento más plasticidad, mejor recuperación y vida más larga.

El enfoque del proyecto fue la implementación práctica de la tecnología:después de algunas pruebas preliminares, las mezclas de asfalto para los experimentos fueron producidas por los fabricantes FBB y Weibel AG. El diseño de la mezcla se basó en el asfalto semisentido estándar SDA 4-12, un curso superficial de bajo ruido debido a su alto contenido de vacíos de aire. El AC B 22 H es una capa de ligante que se coloca debajo de la capa de superficie, en este caso actualmente con un 30 por ciento de asfalto reciclado. Los gránulos de caucho seleccionados también procedían de Suiza, del fabricante Tire Recycling Solutions (TRS) en Préverenges en el cantón de Vaud.

¿Húmedo o seco?

El asfalto de caucho se puede producir utilizando dos métodos diferentes. En el método "húmedo", los gránulos de caucho se añaden al betún caliente; luego, la mezcla se mezcla con el agregado definido:arena y grava de diferentes tamaños, dependiendo del pavimento. El problema es que la mezcla de betún y caucho se vuelve menos viscosa con el tiempo y el caucho comienza a descomponerse; solo se puede procesar durante aproximadamente 48 horas. En el proceso "seco", por otra parte, las partículas de caucho primero se filtran en la mezcla de agregados calentada. El betún se agrega más tarde. Porque los fabricantes suizos están preparados para esto, este camino fue elegido.

La experiencia del fabricante de materiales de construcción FBB en Bauma hasta ahora ha sido positiva. "No hay problema, "dice Christian Gubler, presidente del consejo de administración, "fue fácil." Las partículas se arrojaron a través de una solapa a la mezcla de agregados, en bolsas que se disuelven a altas temperaturas. "Al igual que hacemos cuando agregamos colorantes, por ejemplo, para asfalto rojo, "Gubler explica. Tampoco hubo dificultades en Weibel AG, con sede en Berna." El manejo fue sin problemas, "dice Samuel Probst, jefe de plantas de materiales de construcción bituminosos y pavimentos.

Pruebas de estrés bajo el agua, frio y presion

Un equipo de Empa liderado por la especialista en asfalto Lily Poulikakos examinó los productos finales desde la micro hasta la gran escala. Además de las pruebas estándar de contenido de betún y vacíos de aire, Las imágenes de microscopio electrónico mostraron si las partículas de caucho se disuelven y distribuyen dentro de la matriz de asfalto, y cómo.

En la prueba de tracción por división, Las muestras de prueba se rompieron bajo presión desde arriba, una húmeda y otra seca, para determinar qué tan sensibles son al agua. Las pruebas de desgarro a menos 12 grados mostraron cómo se comporta el material en condiciones invernales frías. Finalmente, el factor de tráfico:en la prueba "Seguimiento de ruedas de Hamburgo", muestras en agua caliente a 50 grados soportaron 10, 000 pasadas de una rueda de acero que pesa unos buenos 70 kilogramos, una dura prueba para la formación de surcos. El propio simulador de Empa apuntaba en la misma dirección:sometía revestimientos de 1,20 metros de largo a 60, 000 ruedas lentas con cargas elevadas en el transcurso de ocho horas.

Los análisis mostraron que son los detalles los que importan. Por ejemplo, el tiempo óptimo entre la mezcla y la instalación en la carretera depende en gran medida del tipo y la cantidad de granulado de caucho. En comparación con el conocido asfalto bituminoso polimérico, los asfaltos de capa superficial con 0,7 o 1 por ciento de caucho cumplieron los requisitos en la mayoría de los casos. La resistencia al agrietamiento debido al frío fue significativamente mayor con un uno por ciento de caucho que con el asfalto bituminoso polimérico. En términos de sensibilidad al agua, los materiales de construcción cumplían los requisitos suizos, con una excepcion. Y en el propio simulador de carga de neumáticos de Empa, Surgieron surcos pequeños pero más profundos en los asfaltos de caucho que en el pavimento de betún polimérico.

La conclusión:a pesar de algunos inconvenientes, el asfalto de caucho finalmente cumplió con los requisitos. "Definitivamente es adecuado para futuras investigaciones para su uso en la construcción de carreteras, "resume el investigador de Empa, Poulikakos. El fabricante TRS también está satisfecho con los resultados:" Ahora tenemos una confirmación profesional, "dice Sonia Megert, Director de operaciones. "Fue una muy buena colaboración. Empa rápidamente encontró una solución cuando surgieron problemas".

Por supuesto, todos los socios son conscientes de que este es solo el primer paso. A pesar de todos los esfuerzos, el laboratorio no se corresponde con las condiciones del mundo real, explica Poulikakos. Los experimentos dan una impresión detallada, pero cómo se desarrollarán los años de exposición en la realidad "es otra cuestión, "dice el especialista." La verdad está en última instancia en el camino ".

Tres rutas de prueba

Ya se han dado más pasos. En los cantones de Jura y Vaud, Weibel AG construyó dos secciones de prueba en carreteras cantonales utilizando asfalto granulado de caucho. "Un asfalto rugoso en una carretera con una carga media, "explica Samuel Probst, "y una superficie de asfalto en una carretera con una carga relativamente alta. Después de todo, se suponía que eran pruebas de resistencia reales ".

A diferencia de las experiencias anteriores con el proceso de producción "húmedo", el pavimento fue "absolutamente sin problemas, "según el gerente a cargo. En el sitio, los trabajadores no tuvieron que soportar los olores del caucho calentado, y la consistencia y trabajabilidad del asfalto era comparable a un asfalto modificado con polímero. Cierto es que, solo mostrará su verdadero carácter después de años. La pavimentación tuvo lugar el verano pasado; por tanto, el pavimento está todavía en su infancia.

Como otro asfalto de prueba, que se colocó como capa superior en una intersección muy utilizada en Zurich. Sus valores de laboratorio no estaban fuera de toda duda:cuando el betún se probó la dureza con una aguja penetrante, los resultados fluctuaron enormemente y, en ocasiones, estuvieron muy por encima de los valores objetivo. "Eso sugiere que podría ser demasiado suave, ", dice el especialista en pavimentos Martin Horat de la oficina de ingeniería civil de la ciudad de Zurich. Veamos si hay deformaciones cuando hace calor en verano".

Hans-Peter Beyeler, director de la asociación "Eurobitume" en Suiza, no está particularmente preocupado, aunque. "Ya escuché sobre eso. No me preocuparía por eso por el momento, "dice el experto, quien anteriormente trabajó durante casi 13 años como especialista en pavimentos en la Oficina Federal de Carreteras (Astra). Cuando se mezclan caucho y betún, se crea un nuevo material; su comportamiento ya no se corresponde con los ingredientes originales. Su evaluación:"Es posible que la prueba de la aguja simplemente no proporcione información útil".

De su propia experiencia, Beyeler entiende que también existe resistencia en la industria al asfalto como un "conducto de basura" para materiales reciclados y escepticismo sobre el caucho en las carreteras. Hace unos 15 años, presenció cómo una prueba en la A1 en el cantón de Aargau con betún modificado con caucho, añadido como gránulos, salió completamente mal:el material no se disolvió lo suficiente en la mezcla; grumos formados en el asfalto. En el pavimento se extienden por la superficie; había que perforarlos y rellenarlos con asfalto de masilla.

La verdad esta en la calle

Han pasado muchas cosas desde entonces, sin embargo, Entonces, ¿por qué no intentarlo de nuevo? Beyeler piensa. Después de todo, hay una buena experiencia, no solo en EE. UU., donde la tecnología ha estado en práctica durante mucho tiempo, pero también en Baviera. Allí, Los asfaltos modificados con caucho ya forman parte de las normas de construcción; en otras palabras, lo último. Las ventajas, especialmente para cursos de superficies porosas:mayor resistencia a la abrasión, oxidación más lenta del betún en los muchos huecos de aire y, por lo tanto, retrasó la fragilización. En resumen:una vida útil más larga.

En todo caso, habría suficiente materia prima. Alrededor de los 70, En Suiza se producen cada año 000 toneladas de neumáticos de desecho. Una pequeña proporción de esto se recicla, pero la mayoría se utiliza térmicamente, en plantas de incineración de residuos y, en gran parte, en plantas de cemento, donde los neumáticos reemplazan el carbón como combustible y así mejoran el CO ₂ equilibrio.

¿Un beneficio para el clima?

El investigador de Empa, Zhengyin Piao, está investigando el impacto ambiental del uso de neumáticos viejos en el pavimento de las carreteras como parte de su doctorado. tesis en cooperación con el Instituto de Ingeniería Ambiental de ETH Zurich. Piao analizó todo el ciclo de vida de dos pavimentos susurrantes con asfalto de caucho. Sus cálculos basados ​​en un modelo de un tramo de carretera de un kilómetro muestran que estos pavimentos se comportan de manera similar al asfalto bituminoso polimérico en términos de consumo de energía. Pero producen CO significativamente más bajo ₂ emisiones, principalmente debido a los polímeros del producto convencional.

Entonces, ¿los gránulos de caucho en las carreteras contribuirían a la protección del clima? Respuesta de Piao:depende. En Suiza, las plantas de cemento ahorran tanto CO ₂ emisiones al quemar neumáticos viejos que, en general, el asfalto con caucho se comporta un poco más débil que con los polímeros. Pero si las cementeras tienen éxito, como se planeó, en la reducción de su CO ₂ emisiones aún más en los próximos años o incluso neutralizándolas parcialmente con tecnologías de captura de carbono, incluido el almacenamiento subterráneo, las cartas se barajarían, posiblemente a favor del asfalto de goma ...

Que la idea se popularice en Suiza depende, por supuesto, en el mercado. Tienen una ventaja dice el experto Samuel Probst del fabricante Weibel AG:Al menos por el momento, Son más baratos que los asfaltos bituminosos poliméricos. Sin embargo, se mantiene cauteloso:"Si las secciones de prueba se desarrollan positivamente a largo plazo, " él dice, "Me imagino que algún día se desarrollará un mercado".

Centrarse en los contaminantes

Para evaluar los riesgos para la salud de los aditivos de caucho en el asfalto de carreteras, Los químicos del laboratorio de Tecnologías Analíticas Avanzadas de Empa observaron de cerca los componentes con potencial de riesgo. Los resultados de las pruebas de lixiviación que simulaban los efectos de una tormenta mostraron que los niveles de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que puede causar cáncer, son más bajos en caucho que en asfalto. Para metales pesados, el zinc sirvió como elemento de plomo; muy poco se lavó. El plomo y otros metales pesados ​​nocivos estaban presentes solo en trazas inofensivas.

El equipo de Empa también encontró que los benzotiazoles dañinos, que aceleran la vulcanización en la producción de neumáticos, fueron liberados al medio ambiente rápidamente y en dosis relativamente altas. El consejo de los expertos:eliminar estos compuestos antes de instalar las partículas de caucho, por ejemplo lavándolos con agua, que luego se puede desechar correctamente.