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Carreteras sostenibles: los materiales del futuro

En las grandes ferias mundiales de la automoción y la electrónica, a menudo se presentan coches con diseños disruptivos, tecnologías avanzadas y nuevas fuentes energéticas, pero raramente se habla de innovación aplicada a la calzada. Sin embargo y a pesar de que no se le dé tanta cobertura mediática, en los últimos años varias compañías internacionales han estado investigando y probando alternativas a base de grafeno, el biosafalto o el hormigón transparente combinado con placas solares, entre otros, para construir el asfalto de las carreteras. Gracias a estos materiales más ecológicos e inteligentes, en varios puntos del planeta ya encontramos ejemplos de carreteras sostenibles que se autorecargan, se autocalientan o autoenfrían o, que incluso, se autoreparan. ¿Te suena más a ciencia ficción que a la realidad, verdad? Pues en este artículo de Wikidriver te lo explicaremos detenidamente, así que si quieres conocer más detalles sobre esta cuestión, te recomendamos que sigas leyendo. 

Algunas nociones básicas previas 

Para entender el futuro, antes debemos entender el presente, de modo que empecemos por repasar qué es el asalto y de qué está compuesto antes de hablar de nuevos materiales. El asfalto es una mezcla de hidrocarburos (cada uno de los compuestos químicos resultantes de la combinación del carbono con el hidrógeno) y minerales o áridos. La materia prima de esta mezcla es el betún o bitumen, un subproducto del petróleo que se usa para construir el firme de las carreteras gracias a sus características de adherencia, impermeabilidad o alta resistencia a la carga. La industria del betún es importante en España (de hecho, la refinería de betún asfáltico más grande de Europa está en Tarragona), a pesar de que los últimos años ha disminuido su producción. En Europa esta industria fabrica unos 15 millones de toneladas por año, el 90% de las cuales se utiliza como elemento principal para pavimentar carreteras, mientras que el 10% restante se destina a multitud de materiales de construcción e industriales. 

Problemas del betún y alternativas  

Sin embargo, la producción de betún de las mezclas asfálticas presenta un gran problema: no es un material renovable, de modo que existe en cantidades limitadas y puede agotarse. Por ello, en los últimos años varias compañías europeas y asiáticas han destinado esfuerzos a desarrollar un material parecido, con las mismas cualidades pero ecológico, como el bioasfalto, el plástico reciclado, el polvo de neumático, el grafeno y el hormigón transparente combinado con paneles solares, entre otros. A continuación, analizaremos cada uno de estos materiales alternativos al petróleo: 

– biosafalto: como su nombre indica, los bioasfaltos tienen un origen biológico, no artificial, y se están investigando en varias universidades y empresas europeas. Algunos de ellos se basan en las microalgas, como están estudiando en el Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNRS) de la Universidad de Nantes (Francia) desde hace años. Después de haber sido tratadas mediante un proceso químico, los investigadores han observado que las microalgas adquieren una composición muy similar al betún, siendo capaces de repeler el agua. También existen otro tipo de bioasfaltos que aprovechan las sustancias que producen de manera natural los árboles, como investiga la firma holandesa TNO. Se trata de biosafaltos basados en lignina, que es un biopolímero de la corteza de los árboles que actúa para impedir la entrada del agua en el cuerpo de la célula; de acuerdo con los estudios realizados hasta la fecha, estos bioasfaltos no solo permitirían aumentar la resistencia del firme, sino también reducir la cantidad de betún en las mezclas asfálticas y, lo más interesante a efectos medioambientales, disminuir las emisiones de CO2(se calcula que en un 20%) ya que este gas de efecto invernadero se almacenaría en el pavimento durante un largo periodo de tiempo 

 – plástico reciclado: otro de los materiales del futuro que se están investigando es el plástico reciclado. Los científicos que trabajan hace años en el proyecto europeo Polymix han descubierto que ciertos plásticos procedentes de tapones, perchas o envases son una alternativa muy interesante al betún, ya que reducirían su consumo y son más resistentes que este derivado del petróleo. Además, permitirían aprovechar las enormes cantidades de plástico sobrante en las mezclas asfálticas y aplicar los principios de la economía circular 

– polvo de neumático: de modo parecido al plástico reciclado, el polvo de neumático en las mezclas bituminosas apuesta por reutilizar materiales actuales y reducir el impacto medioambiental. Tras varios proyectos en distintas partes del mundo, se ha observado que el caucho mejora la flexibilidad de la calzada, disminuye la aparición de grietas (reduciendo, a su vez, los costes de mantenimiento de las vías) y atenúa el ruido de rodadura. Si tenemos en cuenta que España produce 300.000 toneladas de neumáticos usados cada año, esta opción permitiría reaprovecharlos y darles un nuevo uso que permitiría disminuir el consumo de betún y la energía para producirlo. En España, Cepsa anunció recientemente que producirá asfalto sostenible a partir de este material, que ya ha sido testado en algunas carreteras andaluzas como la A-4026 (Granada) con excelentes resultados.

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– grafeno: las carreteras del futuro también podrían estar hechas de grafeno. Este derivado del carbono ya se usa en el sector automovilístico para fabricar baterías más ligeras para coches eléctricos y hace algunos años también se ha empezado a utilizar como alternativa al betún en la mezcla asfáltica para construir carreteras. Como el grafeno es doscientas veces más duro que el acero y cinco veces más ligero que el aluminio, aumenta notablemente la resistencia del asfalto y la seguridad de la vía (siendo una buena solución para combatir las carreteras más peligrosas); igualmente, también incrementa su eficiencia y se calcula que prolonga siete años aproximadamente la vida útil de las vías. En los últimos años, las empresas italianas Directa Plus e Iterchimica han hecho varias pruebas incluyendo Gipave (un producto a base de grafeno y plástico reciclado) en varias infraestructuras viales, como la Strada Provinciale Ardeatina, en Roma, o el puente San Giorgio en Génova 

– hormigón transparente combinado con paneles solares: estos innovadores materiales no solo permiten eliminar la dependencia del betún, sino que son altamente eficientes energéticamente hablando, ya que permiten cargar coches eléctricos gracias a los paneles solares y a los sistemas de inducción instalados en el pavimento. Encontramos ejemplos de estos materiales inteligentes en China y Francia, donde ya llevan años desarrollándolos e implantándolos en algunos tramos de vías 

– asfalto tratado con tecnología de oxidación avanzada: el proyecto europeo Life+Equinox, que incluye a varias empresas españolas como Repsol, hace algunos años que está trabajando para desarrollar pavimentos que interactúen con el entorno y reduzcan las emisiones contaminantes. Gracias a la tecnología de oxidación avanzada, el pavimento podría absorber parte de los óxidos de nitrógeno derivados del tráfico rodado en ambientes urbanos con altas emisiones, de forma similar a lo que hacen los bioasfaltos basados en lignina 

– carreteras electrificadas: no son propiamente un material, sino más bien una fuente de energía, pero hemos querido añadirlas al listado por su carácter innovador. Tal como se hacía a principios del siglo XX con tranvías y trolebuses urbanos, en 2016 la compañía alemana Siemens construyó en Suecia la primera eAutopista (eHighway), por donde circulan camiones de gran tonelaje alimentados con la electricidad que les proporcionan los cables en altura a los que están conectados. Dos años más tarde, Siemens repitió la fórmula de ecomovilidad en Carson (California) y en Frankfurt (Alemania) y pronto podría replicarse en el Reino Unido.  

Aplicaciones de estos nuevos materiales 

Más allá de sustituir al betún y representar una alternativa sostenible para construir el asfalto de las carreteras, estos materiales abren un amplio abanico de posibilidades que parecen más sacadas de una novela de Ray Bradbury que aplicaciones reales. Sin embargo, nada más lejos de la realidad, ya que encontramos varios ejemplos en todo el planeta de carreteras inteligentes que asumen un papel activo (y no pasivo como sucede con las vías convencionales) en relación con los vehículos y el entorno; aunque están en fases experimentales, vale la pena examinarlas por las oportunidades que ofrecen: 

– carreteras que se autoreparan: en el Centro de Tecnología Repsol hace algunos años que están investigando vías que se autoreparan gracias a la introducción de nuevos polímeros en las mezclas asfálticas. Al detectar grietas, surcos o baches en el firme, estos materiales inteligentes se desplazan y los reparan. Esto tiene muchos beneficios: desde económicos (reducción considerable de los costes de mantenimiento y rehabilitación de carreteras), medioambientales, ya que disminuye los residuos generados, el uso de materias primeras y las emisiones derivadas de las tareas de mantenimiento, y de seguridad vial, al requerir menos actuaciones de los servicios de mantenimiento (y, por ende, menos ocupación de las vías) 

– carreteras que generan energía autocalentándose y autoenfriándose: la instalación de sistemas bajo el asfalto que producen energía térmica podrían ser una solución para combatir las temperaturas extremas en varios puntos del planeta. Así, en 2021 la empresa francesa Eurovia los probó en su proyecto Power Road en algunas carreteras del país, permitiendo no solo derretir el hielo o la nieve de las vías, sino también acumular energía solar y convertirla en calor para posteriormente calentar edificios, zonas residenciales y oficinas. De forma inversa, en verano el sistema también puede enfriar la calzada. Por su parte, la firma americana Solar Roadways también está probando hace años la instalación de paneles solares en algunos tramos de carretera para generar energía solar y derretir la nieve  

– carreteras que se autorecargan: esta podría ser una solución al actual problema de escasez de puntos de recarga para los vehículos eléctricos, especialmente en vías interurbanas. Como comentábamos anteriormente, en China están explorando las vías autoregeneradoras combinando nuevos materiales como el hormigón transparente, los sistemas de inducción y la energía solar. Concretamente, en la City Expressway de Jinan se ha instalado un pavimento con tres capas a lo largo de dos kilómetros para aprovechar la energía cinética y la energía solar, además de poder calentar el pavimento para derretir el hielo y la nieve en invierno como en el caso anterior. En este tipo de vía, el automóvil se recarga mientras circula (recarga dinámica) gracias a las características especiales de la calzada: en la superficie de la carretera se colocan pequeñas células solares altamente resistentes, que captan la energía del sol y la transforman en electricidad. A través de un sistema de inducción, la electricidad se envía a las baterías de los vehículos que circulan por la vía y los coches se autorecargan. Encontramos más ejemplos de esta tecnología en el proyecto Wattway del grupo francés Colas, dedicado a desarrollar soluciones de ingeniería civil. Además de la recarga inductiva dinámica, también existe la modalidad estática (es decir, con el coche parado), aunque evidentemente la opción dinámica es más interesante ya que permite recargar el vehículo mientras circula. 

En resumen, en este extenso artículo hemos repasado los nuevos materiales usados para fabricar el firme de las carreteras que ya se están investigando y probando en varios lugares del planeta. Será interesante seguir su evolución para ver qué pavimentos de alta tecnología, ecológicos y de gran resistencia logran hacerse un hueco en el mercado de la ecomovilidad para sustituir a las soluciones actuales. La economía, pero sobre todo, el medioambiente lo agradecerá.