Utilización de residuos para reducir el consumo de recursos naturales en la producción de mezclas bituminosas

Resumen

Garantizar la sostenibilidad en el consumo de recursos naturales es hoy en día uno de los mayores retos a los que se enfrenta la sociedad. El modelo tradicional de extracción, fabricación, utilización y eliminación ya solo sirve para empeorar el problema, y es por tanto inevitable un cambio hacia modelos que apuesten por un desarrollo más sostenible a largo plazo. Para ello, tomando como ejemplo a la propia naturaleza, cada vez va ganando más importancia el modelo de economía circular. Lograr una economía sostenible, eficiente en el uso de recursos y competitiva requiere de una transición a una economía más circular, en la cual el valor de los productos, los materiales y los recursos se mantenga en la economía durante el mayor tiempo posible, y en la que se reduzca al mínimo la generación de residuos. Esta problemática no es ni mucho menos ajena al sector de las carreteras. Estas infraestructuras son una parte fundamental para el desarrollo social y económico de cualquier territorio, y su extensión por todo el mundo está en continuo crecimiento. Sin embargo, su construcción y mantenimiento trae asociado un enorme consumo de recursos naturales, los cuales, además, no son renovables en el corto y medio plazo. En este contexto, la investigación realizada en esta tesis doctoral se ha enfocado en evaluar alternativas a ese consumo de recursos naturales, y en particular, a los utilizados en la fabricación de mezclas bituminosas. Para ello, las actividades llevadas a cabo se centran, por un lado, en sustituir a los áridos naturales por soluciones más sostenibles, y por otro, en reducir el uso de ligantes derivados del petróleo favoreciendo su reciclaje. De esta manera, el reciclaje del propio asfalto se posiciona como la principal alternativa a tener en cuenta ya que su reciclado supone un aporte a la mezcla tanto de áridos como de ligante. Otras opciones pasan por el uso de residuos, como pueden ser las escorias siderúrgicas o el caucho de neumáticos usados, con el doble beneficio de, por un lado, reducir la explotación de recursos naturales, y por otro, darles una salida medioambientalmente más respetuosa. Bajo estas premisas, en la primera fase de la investigación se han diseñado en laboratorio diferentes mezclas bituminosas combinando distintos materiales alternativos. En concreto, se han utilizado dos tipos diferentes de escoria de acería (escoria negra y escoria LD), arena de moldeo y fresado. Utilizando estos materiales, se ha conseguido validar en laboratorio mezclas con una tasa de sustitución de los áridos de hasta el 98%, incorporando únicamente áridos naturales en la fracción del polvo mineral. Por otro lado, el reciclado del betún contenido en el fresado se ha utilizado como alternativa para reducir la cantidad de betún virgen utilizado. Para ello, se ha recurrido al uso de aditivos, los cuales han manifestado tener un efecto positivo sobre la reología del betún envejecido. En las mezclas desarrolladas, el uso de fresado junto con los aditivos ha permitido reducir significativamente la cantidad de ligante utilizado. De esta forma, en algunas mezclas se han conseguido reducciones en el betún virgen de hasta el 40% con respecto de la mezcla de referencia, manteniendo un comportamientomecánico adecuado. En un segundo estudio, otra alternativa a los betunes convencionales evaluada en esta tesis ha sido la utilización de polvo de caucho procedente de neumáticos usados. En este caso, con el uso de este producto no se ha buscado sustituir al betún, sino mejorar sus prestaciones. De esta forma, se consigue una alternativa más económica para los betunes convencionales modificados con polímeros, a la par que se consigue dar una salida más respetuosa con el medioambiente a los neumáticos usados en comparación, por ejemplo, con su depósito en vertedero o con la incineración de los mismos. Utilizando el procedimiento por vía seca se ha visto como mediante la incorporación de polvo de caucho en mezclas fabricadas con betún convencional es posible alcanzar un comportamiento, en determinados ensayos de laboratorio, similar al de una mezcla de referencia fabricada con betún modificado. En este sentido, el tiempo de contacto entre las partículas de caucho y el betún a alta temperatura se ha manifestado como una variable muy importante durante la fase de diseño, influenciada, además, por el tipo y contenido de polvo de caucho utilizado. Un último aspecto fundamental que ha sido evaluado en esta investigación pasa por garantizar la reciclabilidad de las diferentes mezclas desarrolladas. En este sentido, todas las novedades introducidas hacen que al final de la vida útil del pavimento, el resultado sea un fresado con características diferentes a las de un fresado convencional. Por ello, en la fase de diseño se debe cuidar especialmente estos aspectos, teniendo en cuenta las peculiaridades tanto del betún como de los áridos contenidos en ese fresado. Todas estas posibilidades manifiestan que es posible avanzar hacia un modelo de producción de mezclas bituminosas con menor dependencia de los recursos naturales, donde cada vez se apueste más por el reciclaje del asfalto y por la utilización de residuos. Con este objetivo, la investigación recogida en esta tesis doctoral, mediante resultados experimentales, trata de aportar mayor confianza sobre las distintas alternativas, poniendo en valor esa necesidad de cambio hacia un modelo eficiente en el uso del recurso, respetuoso con el medioambiente y que aporte el mayor valor añadido posible a la sociedad.