Investigadores del Departamento de Ingeniería Química, Química Física y Química Orgánica de la Universidad de Huelva. De izquierda a derecha, Moisés García Morales, Antonio Cuadri Vega, Francisco Javier Navarro Domínguez y Pedro Partal López

El grupo de investigación Ingeniería de Fluidos Complejos de la Universidad de Huelva han demostrado en un estudio que algunas de las propiedades del betún asfáltico (alquitrán) utilizado en carreteras se pueden mejorar añadiendo fosfoyeso.

Este material es un residuo procedente de la industria de fertilizantes que está formado, entre otros elementos, por óxidos de fósforo que pueden modificar características como la flexibilidad, la elasticidad y la resistencia del betún, propiedades que se ven afectadas con los cambios de temperatura, según apuntan los expertos en el artículo ‘Valorization of phosphogypsum waste as asphaltic bitumen modifier’, publicado en la revista Journal of Hazardous Materials.

Tras sus ensayos, los expertos han obtenido un alquitrán que mejora sus cualidades originales y que, por lo tanto, podría evitar algunos defectos típicos de las vías, como grietas superficiales, ondulaciones o roturas profundas.

Para la realización de las pruebas, los investigadores mezclaron el betún con fosfoyeso y los compuestos de fósforo, cuya capacidad modificante ya había sido demostrada en otros países. A ellos, se les unió una pequeña concentración de un agente activante, un ácido.

La mezcla resultante fue sometida, en ensayos de laboratorio, a temperaturas similares a las que se alcanzan en las carreteras en verano y en invierno. “Los defectos que se producen en el pavimento están directamente relacionados con las características del betún y con el efecto que la temperaturas ejerce en las propiedades”, explica el investigador principal de este proyecto, Francisco Javier Navarro, de la Universidad de Huelva.

Así, por encima de los 60 grados, el alquitrán pierde elasticidad, originando en el firme las llamadas roderas, una especie de surcos longitudinales en los que se almacena agua produciendo problemas de aquaplaning. Según indican los autores del estudio, el paso del tiempo y la carga de tráfico hacen que estas deformaciones se vayan haciendo más profundas suponiendo un problema para la seguridad vial.

En cambio, los ensayos demostraron que el fosfoyeso aditivado imparte elasticidad al betún, mejorando esta cualidad. “A alta temperatura, producimos un alquitrán más elástico lo cual podría evitar este deterioro del pavimento”, continúa el experto.

Consecuencias del frío

Diferencias entre alquitrán modificado (a la izquierda) y sin modificar

La utilización del fosfoyeso también afectó de manera positiva a otra de las propiedades del betún asfáltico: la flexibilidad. Así, por debajo de los cinco o diez grados, el material se vuelve frágil y se fractura. La consecuencia es la aparición en carreteras de montaña o del Norte del país de unas fracturas transversales, de lado a lado del pavimento, que perjudican la circulación. Con la adición del nuevo ingrediente, los científicos consiguieron un alquitrán menos rígido a baja temperatura.

Por último, la mejora de estas dos características –elasticidad y flexibilidad- en condiciones extremas conlleva una modificación de la susceptibilidad del betún al frío y al calor. “Esto implica que los cambios térmicos le afectan menos. En carreteras esto se traduce en una disminución de lo que se conoce como piel de cocodrilo, fracturas o grietas interconectadas que se hacen más evidentes por el deterioro progresivo del asfalto”, aclara el investigador.

Reutilización de residuos

La alteración de las propiedades del betún a partir de un material residual como el fosfoyeso es una derivación de las líneas de investigación principales del proyecto de excelencia ‘Desarrollo de nuevos ligantes, emulsiones y espumas bituminosas rejuvenecedoras aplicables al reciclado de pavimentos asfálticos’, financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía.

El estudio continúa con la realización de nuevas pruebas que pongan de manifiesto la capacidad del nuevo material ante otros factores, por ejemplo, su resistencia al agua. El objetivo final es que la mezcla pueda utilizarse en carreteras, ofreciendo con ello una salida al almacenamiento de estos residuos.

Referencia:

A.A. Cuadri, F.J. Navarro, M. García-Morales, J.P. Bolívar. 2014. ‘Valorization of phosphogypsum waste as asphaltic bitumen modifier’’. Journal of Hazardous Materials. (2014) 279. pp 11-16.

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