El aglutinante de asfalto de baja calidad, el pegamento que mantiene unidas las carreteras, puede hacer que las carreteras sean propensas a agrietarse en temperaturas frías. Crédito:Shutterstock
El futuro parece sombrío para las arenas bituminosas de Canadá. Pero dada la continua necesidad mundial de caminos suaves y seguros, hay esperanza para la industria. El aglomerante asfáltico hecho de betún de arenas bituminosas es el pegamento ideal para mantener unidos los 40 millones de kilómetros de carreteras del mundo, y se puede hacer de manera sostenible, económica y ambiental.
Con la transición mundial a los vehículos eléctricos en marcha y el compromiso de Canadá para 2021 de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 40 y un 45 % por debajo de los niveles de 2005 para 2030 a fin de cumplir con sus obligaciones del Acuerdo de París, Canadá utilizará menos combustibles fósiles, especialmente de importaciones y productos mejorados, incluidos los de las arenas bituminosas de Alberta.
Alrededor del 10 por ciento de las emisiones actuales de Canadá provienen de la extracción y mejora del betún crudo de las arenas bituminosas, aproximadamente 70 millones de toneladas por año. A nivel mundial, alrededor del 70 al 80 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero provienen de la quema de combustibles para la electricidad, el calor y el transporte, y de la industria.
Nuestro grupo de investigación ha investigado el rendimiento del ciclo de vida de las carreteras asfaltadas durante los últimos 30 años, proporcionando algunos conocimientos notables sobre los beneficios relativos del aglutinante puro de Alberta, producido con una refinación mínima y sin mejoras. La producción de aglutinante asfáltico a partir de betún crudo de Alberta puede reducir de manera realista las emisiones de gases de efecto invernadero de la combustión y del ciclo de vida de las arenas bituminosas entre un 40 y un 60 por ciento.
El asfalto de baja calidad lleva a más reparaciones
El betún de Alberta tiene un bajo contenido de cera, lo que lo hace muy deseable para la producción de aglutinantes de asfalto. El bajo contenido de cera significa que el pavimento se puede reciclar, y reciclar nuevamente, lo que respalda una verdadera economía circular.
La vida útil de los pavimentos está disminuyendo debido al intenso tráfico, las temperaturas extremas y el uso incorrecto de materiales recuperados para rehabilitar y reconstruir caminos antiguos. El uso de las llamadas tecnologías ecológicas (aceite de motor reciclado y económico, por ejemplo) ofrece satisfacción a corto plazo a expensas del rendimiento a largo plazo.
Imagen de microscopía electrónica de barrido ambiental, con aceites más livianos parcialmente evaporados que muestran los asfaltenos empaquetados. La estructura rígida similar a una esponja evita que el aglomerante fluya a bajas temperaturas, lo que eventualmente provoca grietas, desprendimientos (desintegración lenta) y desprendimiento (agrietamiento, rotura o astillado de los bordes). Crédito:Simón Hesp
Las agencias gubernamentales de transporte no tienen incentivos para usar aglutinantes más fuertes. Sin embargo, el agrietamiento del pavimento se puede reducir hasta en un 30 a 50 por ciento mediante la construcción de caminos que maximicen el uso de aglutinante Alberta puro y sin adulterar.
Hacerlo permite a los propietarios de infraestructuras municipales, provinciales y estatales de todo el mundo reducir los presupuestos de construcción y rehabilitación, disminuir los retrasos en los viajes y los costos asociados y mejorar la seguridad.
Los ligantes son materiales complejos
Dos componentes aglutinantes influyen en la vida útil de las carreteras:los asfaltenos y las ceras. Los asfaltenos son moléculas grandes que le dan al aglutinante fuerza cohesiva (la capacidad del adhesivo para mantenerse unido) y fuerza adhesiva (la fuerza entre el adhesivo y otro material), pero evitan que fluya a bajas temperaturas. Las ceras de parafina son a menudo un componente natural del asfalto y se presentan en cantidades variables según la fuente del crudo utilizado para fabricar el aglomerante.
El aglutinante es una mezcla de asfaltenos sólidos y ceras en un material aceitoso. Cuando el contenido de cera es alto, los asfaltenos tienden a separarse de los aceites y se empaquetan más estrechamente. Un aglutinante con alto contenido de cera es más rígido a bajas temperaturas, lo que reduce la adherencia y promueve el agrietamiento. Un aglutinante óptimo tiene un mínimo de cera y tiene una composición más o menos uniforme.
El aglutinante de mala calidad es costoso
Las especificaciones de construcción para el asfalto a menudo no logran identificar aglutinantes de bajo rendimiento. Más de unos cuantos aglomerantes de baja calidad se utilizan actualmente en la construcción de carreteras en Canadá. Los crudos de arenas bituminosas tienen los contenidos de cera más bajos de todas las fuentes y pueden producir aglutinantes de alta calidad.
Máximo rendimiento del aglomerante Alberta de primera calidad. Crédito:Simón Hesp
Los aglutinantes Alberta de varios grados funcionan bien por sí solos, sin aditivos, siempre que se utilicen con buenos diseños de pavimento. Sin embargo, agregar fibras de PET (tereftalato de polietileno) de botellas de plástico recicladas puede reforzar drásticamente el asfalto.
Por ejemplo, una sección de prueba de asfalto de 12 años de antigüedad en el norte de Ontario, construida con aglutinante de alta calidad de Alberta y modificada con un 0,3 por ciento de fibra de PET reciclada, prácticamente no presenta daños en la actualidad. Se espera que tenga una vida útil final de unos 38 años; una mejora significativa en comparación con los ciclos de rendimiento históricos de 15 a 25 años.
La producción de aglomerante asfáltico a partir de las arenas bituminosas de Alberta no solo reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero de la industria entre un 40 y un 60 %, sino que también puede prolongar la vida útil del pavimento entre un 30 y un 50 %.
Las demandas de combustible y asfalto van en direcciones opuestas
Hoy en día, entre dos y cinco por ciento del petróleo crudo se convierte en asfalto, y el resto se convierte en combustibles combustibles. A medida que las regulaciones gubernamentales cambien para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, las empresas que extraen y/o producen petróleo crudo verán una menor demanda y se verán obligadas a crear productos que no necesiten ser refinados o que no se quemen. Los crudos livianos y medianos no pueden satisfacer la demanda de ligante asfáltico en un escenario de cero neto para 2050, lo que convierte al betún en un fuerte competidor para su uso como ligante asfáltico.
El mundo tiene cerca de 40 millones de kilómetros de caminos, de los cuales el 65 por ciento están pavimentados. Los caminos pavimentados con asfalto son más seguros que los caminos sin pavimentar y son más económicos para un mayor volumen de tráfico.
El volumen de carreteras sin pavimentar a nivel mundial presenta una gran oportunidad económica. La fijación de precios y los créditos de carbono acelerarán la transición del betún. La producción de aglomerantes asfálticos de alto rendimiento a partir de betunes crudos de Alberta, especialmente aquellos extraídos a través de procesos in situ que requieren un área de superficie más pequeña, puede posicionar a la industria de arenas bituminosas para que siga siendo viable.
Alberta tiene suficiente betún para abastecer a la industria mundial de construcción de carreteras durante más de 100 años si las empresas de arenas bituminosas desvían alrededor del 50 por ciento de cada barril para producir aglomerante asfáltico.
