Pavimentos Ecológicos ¿Realmente son una solución factible?

Autora: Rosa Goncalves

Una de las obras civiles más extensas y cuantiosas de todo el mundo es el asfaltado de las carreteras. Se estima que hay más de 30 millones de kilómetros de vialidad en el mundo, realmente creemos que la cifra se queda corta en su estimación.

Existen más de 30 millones de kilómetros de carreteras en el mundo. Fuente Pixabay

Nada más en Venezuela se estimaban más de 96.000 kilómetros en el año 2000 (última data oficial).

Generalmente las vialidades no se contemplan como obras que sean perjudiciales en el medio ambiente, el único alzamiento de voz que escuchamos, es cuando se tala y se destruyen bosques y otros paisajes en nuevas rutas.

Y aún cuando esta actividad es devastadora y destructiva, lo es más la rehabilitación y mantenimiento de las existentes, porque el problema no es sólo construirlas si no el desgaste de recursos naturales y energéticos que conllevan para mantenerlas funcionales por toda su vida útil.

Ya en otros artículos hemos mencionado que el consumo energético para construir una casa, era el equivalente al gasto energético de una familia de cuatro personas en 50 años.

Se estima que para la construcción de un metro cuadrado de carretera se gasta la mitad, pero sigue siendo una cifra alarmante, como también lo es el consumo de agregados para las distintas capas de rodamiento.

Las carreteras generan un impacto ambiental, no sólo en el momento de su construcción, también lo hacen en su proceso de mantenimiento. Fuente: Pixabay

Además del uso de componentes petroquímicos que conllevan a la contaminación ambiental, tanto en su uso diario, como en el manejo del mismo cuando sean desechados.

Este problema ha generado que múltiples investigadores busquen solucionar o por lo menos mitigar el impacto ambiental que ya hemos comentado.

Algunas propuestas que se han trabajado y que vienen investigándose son las siguientes:

1.- Pavimento con Plástico Reciclado: En Costa Rica, específicamente en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme), desarrollan un asfalto en el que se utiliza materiales plásticos reciclados sustituyendo una parte del agregado. Este material se comporta de manera excelente y de manera competitiva con otros materiales tradicionales con el mismo fin.

Trae como beneficios adicionales la disminución del costo de producción, minimiza la extracción de agregados disminuyendo el maltrato de los ecosistemas y minimizando la cantidad de plástico catalogado como basura el cual es altamente contaminante.

2.- Asfalto construido con neumáticos viejos: En la Universidad Politécnica de Madrid desarrollaron una mezcla asfáltica que incorpora polvo de caucho (reciclados), respondiendo al gran problema que presentaban en la gestión de este material (se estima que en un año manejan más de 300.000 toneladas de cauchos dañados).

El caucho es un material sumamente contaminante y difícil de degradar naturalmente  (más de 1000 años). Por lo que además de solucionar los problemas del asfaltado, también reduce la existencia de este desecho.

Además, añaden unas ceras de origen orgánico, que son capaces de disminuir unos 30°C, la temperatura del proceso de fabricación, lo que se traduce en un excelente ahorro energético.

La reutilización de cauchos viejos en la construcción de carreteras es una manera de minimizar la contaminación que generan al ser desechados. Fuente: Pixabay

3.- Carreteras generadoras de electricidad: Este concepto es un poco diferente, consiste en que las carreteras funcionen como un gran aparato piezoeléctrico, o también como la suma de muchos aparatos piezoeléctricos más pequeños.

El bombeo piezoeléctrico produce energía al apretar o pisar estas piezas, al hacerlo varias veces por minuto se puede cargar una batería. Ahora llevemos esto a carreteras de gran extensión, aplicando el peso de los carros, cada porción sería estimulada varias veces por minuto en horas de gran circulación.

Investigadores de la empresa Toyota estiman que, en un sólo kilómetro del ancho de un carro, se pueden producir hasta 200 kW por hora. Esta cantidad es suficiente para suministrar energía a unos 300 hogares, si pasaran unos 600 camiones, y repetimos, en una sola hora.

Se han hecho experimentos en Israel con esta nueva tecnología, consiguiendo excelentes resultados que lo posicionan como una tecnología pronta a ser comercializada.

Estas son apenas tres alternativas para minimizar los efectos perjudiciales de esta obra de ingeniería, que no eliminan los problemas por completo, pero si dan una luz de solución.

Es importante destacar el valioso aporte que hacen los investigadores, quienes día a día buscan las soluciones a los problemas de contaminación a los que nos enfrentamos en la actualidad.

Esperamos que el artículo les haya interesado, y los motive a investigar más sobre el tema. Si puedes comparte esta información con tus amigos, nunca sabemos a quién pueda interesarle.

Hasta la próxima entrega.

Enlaces relacionados:

¿Plástico en la carretera?: Qué es y quién hace el asfalto verde en Costa Rica. Extraído de: https://journey.coca-cola.com/historias/plastico-en-la-carretera-que-es-y-quien-hace-el-asfalto-verde-en

Asfalto más ecológico fabricados a partir de neumáticos usados. Extraído de: https://www.residuosprofesional.com/asfalto-ecologico-neumaticos-usados/

Los neumáticos tardan 1000 años en desaparecer de la naturaleza ¿Usted que hace con ellos?. Extraído de:  https://www.puromotor.com/industria/los-neumaticos-tardan-1000-anos-desaparecer-la-naturaleza-usted/

Las carreteras como generadoras de electricidad. Extraído de: https://www.toyota.es/world-of-toyota/articles-news-events/2017/carreteras_generaran_electricidad

La Fotocatálisis y la Descontaminación Ambiental

Por Mary Luz Lugo

Catálisis y fotocatálisis

Como sabemos la catálisis es un proceso químico que se lleva a cabo mediante el uso de un catalizador. Los catalizadores son sustancias que aceleran la velocidad de una reacción química sin consumirse en ella.

El mecanismo mediante el cual un catalizador aumenta la velocidad de una reacción química es disminuyendo la energía de activación. Como lo estudiamos en cinética química, para que los átomos, moléculas o iones puedan reaccionar primero, deben hacer contacto entre ellos, es decir, debe haber una colisión. Segundo, deben acercarse con una orientación apropiada y tercero, la colisión deberá suministrar una cierta energía mínima, llamada Energía de Activación.

Perfil de Energía de Activación con catalizador. Elaboración propia

El catalizador actúa dentro del mecanismo de reacción suministrando un “camino” alternativo que requiere menor gasto energético. Dicho en otras palabras, disminuyendo la energía de activación. En la fotocatálisis ocurre una reacción fotoquímica donde la energía solar se transforma en energía química en la superficie de un catalizador o fotocatalizador.

En la fotocatálisis heterogénea (donde el sustrato y el fotocatalizador están en diferentes fases), el fotocatalizador suele ser un sólido particulado suspendido en la disolución del sustrato o puesto directamente en contacto con el o los sustratos en fase gaseosa.

El dióxido de titanio, TiO₂ es uno de los fotocatalizadores más utilizados, debido, entre otras cosas, a la actividad fotocatalítica demostrada y a las propiedades tales como: la estabilidad química, la resistencia a la corrosión, la baja toxicidad y el bajo costo. Es por estas interesantes propiedades que ha sido empleado en diversidad de aplicaciones como en protectores solares, en celdas fotovoltaicas, en la degradación de contaminantes, en biosensores, en la purificación de agua, etc.

Con respecto a la degradación de contaminantes, el dióxido de titanio ha demostrado una alta eficacia en diferentes matrices o sitos contaminados, lo cual aumenta las ventajas en el uso de este fotocatalizador.

• La descontaminación de agua

La fotocatálisis en medio acuoso produce radicales libres, llamados hidroxilos, los cuales actúan en la degradación de compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en el agua. Los compuestos orgánicos, principalmente, han sido removidos eficientemente mediante estos procedimientos.

Contaminación del agua. Fuente Pixabay

Sin embargo, los compuestos tóxicos bioresistentes pueden ser mineralizados a productos tipo CO₂, sulfatos, nitratos, nitrógeno y agua. Inclusive, en algunas investigaciones, se ha demostrado que las especies fotodegradadas también pueden ser útiles para la desinfección de las aguas.

• La descontaminación de suelos

La fotocatálisis asimismo ha generado resultados prometedores en la remediación de suelos contaminados con hidrocarburos. Igualmente, se han realizado estudios con resultados exitosos en la degradación de bifenilos policlorados (BFP) y en la remoción de pesticidas en suelos contaminados, mediante la implementación de la oxidación fotocatalítica.

• La descontaminación de aire

La fotocatálisis no se limita a reacciones en fase acuosa, sino también se da muy bien en fase gaseosa. La mayoría de los estudios reportados en fase gaseosa se basan en la degradación fotocatalíta de los compuestos orgánicos volátiles COVs. En estos procedimientos es necesaria cierta cantidad de humedad para que se forme el radical hidroxilo que inicia la reacción.

Luego esta hidratación se mantiene sobre el fotocatalizador debido a la oxidación de los enlaces C-H de los compuestos contaminantes. Generalmente se utiliza tolueno como molécula modelo en estos estudios.

Contaminación del aire. Fuente Pixabay

Una aplicación plausible es la descontaminación de gases de combustión. La eliminación de gases contaminantes como NOx, SOx y CO es viable con esta metodología. De allí el interés creciente de los investigadores en estudiar materiales formulados con dióxido de titanio para aprovechar las bondades que este fotocatalizador presenta.

Una aplicación interesante para la construcción y remodelación de las edificaciones, sobre todo en las grandes ciudades, donde la cantidad de emisiones de gases contaminantes por el alto tráfico de vehículos y las emanaciones producto de las actividades industriales son enormes, consiste en la implementación de revestimientos (frisos, concretos, pinturas) con aditivos fotocatalizadores como el dióxido de titanio.

Aplicar dióxido de titanio a las mezclas de los revestimientos de las edificaciones y fachadas genera una metodología simple y económica para mitigar los efectos de la contaminación atmosférica. En un próximo artículo estaremos detallando con más detalle estas nuevas tecnologías.

Referencias:

1. Dióxido de titanio como tratamiento final de agua. Extraído de: 

https://www.aguasresiduales.info/revista/articulos/aplicacion-de-nano-fotocatalisis-con-tio2-como-tratamiento-final-de-agua-de-salida-de-depuradora.

2. Purificación de agua por fotocatálisis. Extraído de: https://es.scribd.com/document/144363711/08cap03

3. Fotocatálisis. Extraído de: 

https://es.scribd.com/document/395901753/14FotocatlisisinicioactualidadyperspectivasatravsdelTiO2Review