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• CAROLINA ROJAS GOMEZ

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Carreteras fabricadas a partir de residuos Plásticos

Katherynn Pamella Chaguala España

Jaime Moreno Loaiza Ing. Civil

Corporación universitaria minuto de dios Semillero de investigación- transviales 2020

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La producción global de plásticos se ha disparado en los últimos 50 años, y en especial en las últimas décadas. Cada año acaban en el océano unos ocho millones de toneladas de plástico, un material que puede tardar siglos, o más, en desaparecer; sin embargo, es posible reducir su impacto en los ecosistemas si se utiliza de manera adecuada. De no hacerlo, para 2030 se duplicará la cantidad de residuos. el reciclaje es uno de sus mejores aliados ante la lucha contra la contaminación por el plástico por ello la creación de ideas innovadores sostenibles que contribuyan al mejoramiento del medio ambiente con la reutilización de este material puede llegar a mitigar este impacto generado en las últimas décadas.

El plástico en la actualidad El plástico es sin duda uno de los materiales que más está dando de que hablar en la actualidad. Con el incremento constante de la contaminación del plástico, se puede denominar al siglo XXI como el siglo del plástico. Para poder controlar y contrarrestar esta problemática, muchos gobiernos, a nivel político, ya están tomando cartas en el asunto. El reciclaje de plástico ya ha entrado a nuevas industrias. Ahora también es posible en la construcción y pavimentación. Una de las innovaciones que han surgido en el sector ha sido el asfalto reciclado (RAF). Pero ahora la noticia es una nueva carretera de plástico, sí una carretera hecha con plástico. La nueva superficie luce como una carretera tradicional y goza de una mayor durabilidad. ¿Quieres saber más? Una de las principales acciones ha sido la prohibición del uso del plástico en la fabricación de algunos productos de uso común. Sin embargo, también hay nuevas propuestas como la re-utilización y reciclaje. Escocia y la carretera de plástico Escocia también se está sumando a la cultura del reciclaje y es de los pocos países donde se están implementando las carreteras de plástico, como sucede en India. Ahora nos concentraremos en compartir el hallazgo en el país europeo. Pero también revisaremos un poco de su similar en la India.

Un constructor de casas escocés ha utilizado 20 toneladas de residuos plásticos -equivalentes a 17,042 bolsas o 6,000 botellas de este material-para construir un tramo de una carretera de Springfield, Escocia. La superficie luce como una carretera tradicional, pero se presume que las propiedades flexibles del nuevo material lo vuelven hasta un 60% más fuerte. Además, el uso de plástico en la construcción reduce la cantidad de betún necesaria en la mezcla asfáltica, así como la huella de carbono. La obra es resultado del trabajo conjunto por parte de Springfield Properties y el productor de asfalto Pat Munro y MacRebur, una compañía que ha desarrollado y patentado una nueva forma de emplear el plástico de desecho en las carreteras. Para poder utilizarlo, diferentes objetos reciclados se convierten en bolitas de pequeño tamaño que se mezclan con un ingrediente que activa la sustancia, y reduce sustancialmente la cantidad de combustible fósil en la mezcla de asfalto. India y las carreteras de plástico En la actualidad, ya son más de 20,000 kilómetros de carreteras fabricadas a partir de residuos plásticos, y que pavimentan a ese gran país. La idea vino del doctor en química, Rajagopalan Vasudevan. Vasudevan encontró que el plástico, en su estado líquido, puede tener unas propiedades similares e incluso superiores a la hora de producir el conglomerado que asfalta las vías de comunicación. Con este método, el uso de betún se ha podido reducir hasta en un 10%. Así también, este nuevo procedimiento hace a las carreteras más resistentes y duraderas en el tiempo. En Mexpo sabemos del potencial y el futuro que se viene para la industria del reciclaje. Por eso es por lo que desde 1983 somos el mayor fabricante de maquinaria pesada en México para la industria del reciclaje. Queremos seguir impulsando y

desarrollando talento para un mejor futuro, de la mano del reciclaje y la ecología. Cambiemos el chip y trabajemos por salvar a nuestro planeta. Posiblemente una de las mejores soluciones que he escuchado para reducir la contaminación del planeta. Ya no tendrás que ser un hombrecito de Lego para transitar por calles de plástico, ya que un equipo de ingenieros y diseñadores neerlandeses ha diseñado una alternativa más ecológica al asfalto que suele utilizarse en la calle: pavimentos de plástico reciclado. Pese a ser un proyecto increíblemente innovador, debo admitir que no me sorprende que sus gestores hayan sido neerlandeses, después de todo los inventos del hormigón que se “sana a sí mismo” y la primera ciclovía solar, también se originaron en los Países Bajos. El proyecto de la compañía de construcción VolkerWessels, consiste en fomentar la existencia de autopistas y calles más sustentables al reemplazar el asfalto y cemento de las calles por bloques prefabricados de plásticos reciclados. Con esto no sólo se podría reducir considerablemente la huella ecológica de nuestras calles –y eliminar de nuestras vidas esos molestos baches–, sino que además ayudará a reducir todas esas toneladas de desechos plásticos acumuladas en nuestros océanos y vertederos al reciclarlos. Para que te hagas una idea, se estima que cada tonelada de asfalto producido emite alrededor de 27 kg de CO2 en la atmósfera, lo que en un año asciende a 1.45 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono al año. Si sumas a esto los 5 billones de restos plásticos que hoy flotan en nuestros océanos, podrás comenzar a comprender por qué este proyecto es una gran idea. Pero esto no es todo. De hecho, estas calles de plástico podrían ser mucho más beneficiosas de lo que pensarías:

requieren de mucho menos tiempo para ser armadas (semanas en vez de meses), son virtualmente libres de mantenimiento, eliminan el problema de los baches, pueden soportar temperaturas extremas hasta los 80 ºC y finalmente son más ligeros y prácticos –pueden moverse de un lado a otro sin mayor dificultad–.

Según la compañía neerlandesa, estas calles necesitarían un mantenimiento mucho menor a las actuales calles de asfalto y tienen una durabilidad en promedio 3 veces mayor, además los paneles son huecos, lo que permite instalar cañerías, cableado y otros, dentro de ellas. Pese a que este proyecto aún está sólo sobre papel, si todo sale según lo planeado, los Países Bajos podrían estar viendo estas calles en sus ciudades dentro de 3 años. Análisis de investigación La creación de carretas a partir de residuos plásticos es una nueva modalidad de vía que aprovecha el plástico desechado para su fabricación; el plástico es derretido y granulado para mezclarse con el asfalto gris. En el proceso normal de fabricación del asfalto se requiere de 160 grados centígrados para fundir los materiales, en el caso del plástico no se requieren de altas temperaturas, de esta manera se reduce en un 20% el consumo de combustible durante su elaboración. Este método permite también trabajar en épocas de invierno. Por otra parte, un estudio reciente indicaba, que la exposición del plástico al calor y la luz podía ser una fuente importante de gases de efecto invernadero, lo cual agravaba la contaminación por plástico en otra de sus dimensiones, un equipo de científicos de la Universidad de Hawái ha descubierto que esta degradación contribuye

también al calentamiento global. Cuando los plásticos más comunes se ven expuestos a la radiación solar emiten al descomponerse dos potentes gases de efecto invernadero: metano y etileno. Con este hallazgo los plásticos pasan a convertirse en una fuente no registrada de contaminantes que atrapan el calor. No obstante, según explicaba el investigador Rajagopalan Vasudevan (doctor en química) en declaraciones al diario The Guardian, el material empleado en su procedimiento es maleable a temperaturas de 170º C, mientras que se requieren temperaturas superiores a los 270ºC para que la descomposición esta variante del plástico genere humos tóxicos y nocivos.

OBJETIVOS Objetivo general 

Innovar al servicio de la movilidad sostenible contribuyendo a la conservación del medio ambiente y produciendo un cambio significativo y positivo.

Objetivos específicos 

Reutilizar materiales plásticos para la construcción de carreteras.



Contribuir a la conservación del medio ambiente.



Dar vida útil al plástico que desechamos.

Uso del plástico reciclado como complemento del asfalto Debió al incremento del uso de los plásticos en las diferentes industrias, las toneladas de plásticos ya utilizados como botellas, tapas y demás elementos, se hace necesario una disposición y reciclaje de estos. Un uso que no es tan nuevo pero si es muy relevante es el uso de plástico reciclado para la construcción de carreteras. En Vancouver que es una de las ciudades consientes en cuanto al medio ambiente se refiere, quiere ser para el 2020 la ciudad más verde del mundo y hace unos días empezaron el camino y se comprometieron a funcionar con un 100% de energía renovable, acceso a la naturaleza, cero residuos y transporte verde.

Otra de las medidas es la de pavimentar sus carreteras con plástico reciclado. El plástico es derretido y granulado para mezclarse con el asfalto gris. En el proceso normal de fabricación del asfalto se requiere de 160 grados centígrados para fundir los materiales, en el caso del plástico no se requieren de altas temperaturas, de esta manera se reduce en un 20% el consumo de combustible durante su elaboración. Este método permite también trabajar en épocas de invierno. También evita que se produzcan 300 toneladas de gases de invernadero. Uso directo del plástico para la fabricación de carreteras La empresa volkeressels planea instalar en la ciudad de Róterdam una nueva modalidad de carreteras donde se utilizan botellas plásticas recicladas. La idea no es fabricar plástico, sino aprovechar botellas y material reciclable para su fabricación. Estas se recogerían principalmente en los océanos, para un material que dice la empresa tiene una vida útil tres veces más alta que la del asfalto actual.

Es un prototipo al que le van a realizar diferentes pruebas, especialmente en el tema de seguridad. El principal reto que tiene VolkerWessels antes de la instalación de un tramo de prueba en Róterdam es: asegurar que el plástico es seguro en caso de calzada mojada o con suciedad, algo que es indispensable. La producción del plástico de hecho no es costosa, además de que permite jugar con el diseño. Revolucionar los sistemas viales con paneles modulares de plástico que se acoplan entre sí, desmontables según necesidades, con fácil acceso para reparaciones y un espacio hueco para infraestructuras básicas (acueducto, alcantarillado, energía eléctrica, gas, etc.).

Las carreteras de VolkerWessels tendrían un diseño de traba a presión fácil, al igual que los legos, que podría ser de fácil acceso para las reparaciones. Las carreteras también podrían trasladarse a diferentes lugares, una innovación sin precedentes que es especialmente ideal para terrenos arenosos o pantanosos de los Países Bajos. Una propuesta ecológica que no solo es buena porque usa residuos plásticos sino que en el caso de las carreteras que planean hacer en Holanda, usa residuos plásticos de los océanos ayudando a la descontaminación de estos. También se reducen de forma considerable las emisiones de CO2 que se generan en la producción de asfalto. Esto aunque no resuelve el problema, contribuye mucho en la reducción de la contaminación. Para una aplicación generalizada solo restan las pruebas que faltan sobre el agarre que tengan los neumáticos. En estas carreteras de plástico reciclado se evalúa si se producen contaminación por ruido al transitar por estas y si estos estarían dentro de los límites tolerables. Nos quedamos a la expectativa del resultado de estas, que sabemos contribuirá de gran manera a reducir los índices de contaminación y puedan ser de gran utilidad para la movilidad y la construcción de nuevas vías. Este es un proyecto que diferentes países quieren llevar a cabo para:  Evitar desperdiciar residuos plásticos en vertederos.  Dinamizar el circuito de reciclado de plásticos para los flujos más complicados dentro de los envases.  Demostrar el aporte de valor añadido del plástico reciclado mejorando las propiedades técnicas del asfalto.  Ofrecer una experiencia innovadora en el mundo.

 Porque el material de partida es granza reciclada, y esto ayuda a cumplir los objetivos legales de reciclado.  Porque los mercados finales actuales de aplicación para la granza reciclada están próximos a saturación (bolsas basura, tuberías,…).  Porque se ayuda a los recicladores de plástico a dotar de un mayor valor añadido a una de la fracciones del contenedor amarillo de más difícil reciclado: Fracción FILM.  Porque existe experiencia de 1997 con PE reciclado procedente de film de invernadero. Instalaciones en Holanda La expresión plastificar una carretera, en lugar de asfaltarla, puede imponerse en las próximas décadas. Aunque mezclar plástico con betún para recubrir calzadas no es algo nuevo, sí lo es la reciente instalación en Holanda de vías construidas en su totalidad con plástico reciclado. De funcionar como se espera, este par de carriles-bici pueden suponer una parte importante de la solución a dos graves problemas: la acumulación de toneladas de plástico en los océanos y el agotamiento del petróleo, del que proviene el asfalto.

En septiembre de 2018, los habitantes de la ciudad holandesa de Zwolle estrenaron el primer carril bici del mundo fabricado íntegramente por plástico reciclado.

Unos treinta metros de calzada para los que se utilizó una cantidad de plástico equivalente a alrededor de 500.000 tapones. Un mes después, en noviembre, los vecinos de la ciudad de Giethoorn repitieron una inauguración similar. La empresa PlasticRoad —unión de las holandesas KWS, Wavin y Total— construyó ambas vías, que se montan y desmontan como si se tratase de piezas de Lego. “El producto consta de elementos individuales que se ensamblan, lo que facilita el mantenimiento, ya que un elemento puede desconectarse fácilmente y reemplazarse por otro”, describe a OpenMind Anne Koudstaal, el inventor y jefe de proyecto de PlasticRoad. Los dos carriles pilotos están equipados con sensores para hacer un seguimiento de cómo se comportan, y así controlar parámetros que incluyen la temperatura, el número de bicicletas que soportan o la durabilidad: “Hasta ahora los resultados de las

pruebas han sido positivos, aunque seguimos monitorizando las carreteras piloto para aprender de ellas”, cuenta Koudstaal. Una de las innovaciones de este tipo de calzada es que albergan un hueco en su interior por el que pueden discurrir conducciones como tuberías y cableado, lo que también hace más sencillo su mantenimiento. Los módulos prefabricados de plástico reciclado son ligeros y fáciles de transportar hasta el lugar en el que se quiere construir la carretera, donde se insertan unos con otros. “Requiere de menos trabajo de excavación que una construcción tradicional”, asegura Koudstaal. No es la primera vez que se usa plástico u otros materiales en la construcción de vías. “La innovación en construcción de carreteras es muy positiva. Se han realizado proyectos con diversos materiales, como neumáticos fuera de uso o residuos de construcción y demolición, así como iniciativas piloto con productos como el alpechín (residuo proveniente de la aceituna en la extracción del aceite)” relata a OpenMind Elena de la Peña, subdirectora general técnica de la Asociación Española de la Carretera. En la India, Australia, Indonesia, Reino Unido o Estados Unidos se construyen desde hace años calzadas con algún porcentaje de plástico reciclado en su composición. En estos casos se mezcla betún con restos plásticos, sobre todo de productos de embalaje compuestos por PET (polietileno tereftalato), PVC (policloruro de vinilo), PP (polipropileno) y HDPE (polietileno de alta densidad). Tras la recogida y clasificación, el plástico se limpia, seca y mezcla a unos 170º Celsius. Después se le añade el betún caliente, y la combinación resultante se dispone sobre la vía en capas, de forma similar a como se recubre con asfalto. Hasta ahora, ese compuesto plástico ha resultado tener una mayor resistencia al deterioro que el que se emplea en las carreteras convencionales.

Respecto a aquellos primeros intentos de reciclar plástico en calzadas —en la actualidad los océanos soportan 150 millones de toneladas de plástico, y solo en el Pacífico flota una isla plástica tan grande como la superficie de España, Francia y Alemania juntas—, los recién inaugurados carriles holandeses presentan algunas mejoras. “Podemos utilizar una mayor cantidad de desechos. La construcción es más rápida y sencilla. La parte hueca además puede almacenar agua temporalmente, lo que previene inundaciones durante precipitaciones extremas”, detalla Koudstaal. Hay otros usos para ese espacio, como incluir la instalación de cargadores eléctricos para coches. Para de la Peña, “la mayor ventaja sería medioambiental, ya que se podrían emplear plásticos a los que actualmente no se está dando uso.” Las vías holandesas son un producto de economía circular completa —incluso el propio carril puede reciclarse en otro— por lo que su huella de carbono es mucho menor que la de las carreteras tradicionales. Aun así, este desarrollo es tan reciente que todavía genera muchas incógnitas. “La durabilidad puede ser uno de los puntos débiles de esta iniciativa, especialmente por la exposición del material a las inclemencias meteorológicas, así como su respuesta a las cargas del tráfico”, apunta de la Peña. Koudstaal aclara que “la expectativa es que dure tres veces más que una carretera tradicional. Esta expectativa se basa en la vida útil de otros tipos de productos plásticos, como cubiertas, tapas de registro, puentes…”. Un obstáculo mayor puede estar en el coste. “Es necesario analizarlo desde un punto de vista global a lo largo de todo su ciclo de vida. Las soluciones innovadoras tienen un coste superior. No parece realista que a corto o medio plazo las calzadas vayan a construirse de manera masiva con este tipo de materiales”, afirma de la Peña. Habrá que

esperar para saber si las carreteras de plástico se abren camino, y se convierten en una alternativa sostenible al asfalto por la que rodar. Procedimiento en Colombia La contaminación y falta de concientización en el cuidado del medio ambiente en Colombia evidencian la necesidad de investigar y estudiar la viabilidad de realizar proyectos de materiales sostenibles. La construcción sostenible en Colombia es muy baja, casi nula debido al desconocimiento de esto. Gracias a que nuestro país no es considerado un país gran contaminante en relación a otros, tiene un alto potencial para la construcción sostenible; diferentes organismos internacionales se han mostrado interesados en ampliar ese tema y financiar este tipo de construcción, haciendo especial énfasis en la vivienda de interés social. Se han venido realizando estudios e investigaciones sobre métodos y alternativas para la autoconstrucción de pavimentos peatonales, que permitan un uso y aprovechamiento de recursos naturales y nuevos materiales a menores costos, de forma que se logre un equilibrio económico, técnico y ambiental; el fin de esto es poder llegar a proponer una solución que favorezcan el desarrollo sostenible y ambiental del país. En la actualidad, el plástico reciclado tiene una gran infinidad de usos, es utilizado para la fabricación de prendas de vestir, envases plásticos, macetas, transporte, casas, entre muchas otras cosas más. Sin embargo, es uno de los materiales que más abunda en nuestro planeta y se buscan más alternativas para reciclarlo. Aunque no es una noticia nueva, pero si relevante, el plástico reciclado es un material potencial para la construcción de carreteras, que en algunos países interesados en mantener limpia la naturaleza y el ambiente, han iniciado la construcción de prototipos o bien ya son

aplicados en algunas calles o carreteras. Este tipo de carreteras se construyen de residuos plásticos contaminantes de áreas naturales, ríos y océanos, apoyando con ello la descontaminación de agua y suelo. Para este propósito, mayormente se usa el PET, por lo que se considera que su fabricación no es tan costosa. Carreteras de plástico granulado El plástico es derretido y granulado para mezclarse con el asfalto gris, siguiendo un proceso general de la fabricación tradicional del asfalto para carreteras, pero utilizando temperaturas más bajas de fundición (121°C). Para el asfalto se requieren temperaturas de 320°C, de tal manera que un 20% de consumo de combustible se reduce para su elaboración, evitando menos emisiones en las plantas que producen el asfalto y en los camiones que lo transportan hasta el sitio que debe pavimentarse. Este proceso se desarrolló en Europa en los 90’s y ya se ha adoptado en varios lugares de Norteamérica. En Vancouver (Canadá) se utiliza este proceso desde el 2016, en donde se ha observado que, al agregar desechos de plástico en la mezcla, además de reducir su viscosidad para que sea más fácil de aplicar y a menores temperaturas, puede ayudar a la conservación del asfalto. Carreteras en módulos Con plástico reciclado se han elaborado módulos que permite el diseño de carreteras mediante el acoplamiento de módulos, desmontables y con fácil acceso para las reparaciones, con un espacio hueco para infraestructuras básicas como tuberías de agua, alcantarillado, electricidad, gas, etc. Incluso, el diseño modular permitiría hacer cambios en las rutas de la carretera en casos necesarios como una inundación. En Rotterdam (Holanda), el proyecto denominando “PlasticRoad” es casi una realidad, éste

consiste en construir la primera calzada de plástico con módulos, la que consideran puede soportar bajas (-40º) y muy altas temperaturas (80ºC), así como de rápida instalación. Seguridad de las carreteras de plástico Tanto las carreteras o calles asfaltadas con plástico granulado como los prototipos de las de tipo modular, se han sometido a diferentes pruebas para determinar la seguridad de éstos. Los ensayos consisten en asegurar que al mojarse o al tener suciedad, no provoquen accidentes viales. También se ha probado el agarre de los neumáticos, el ruido que se genera al transitar y la durabilidad o desgaste de estos prototipos así como los costos de reparación o mantenimiento. Por el momento las carreteras de plástico granulado son una realidad, aunque muy limitada su construcción y estamos muy cerca de conocer el resultado de la primera construida con módulos. Ambos sistemas de construcción de carreteras de plástico reciclado, además de prometedores en la innovación y tecnología, son una gran alternativa para el uso del plástico contaminante. Conclusiones 1. La granza reciclada procedente de la recogida de plásticos del contenedor amarillo es un producto válido para la fabricación de betunes modificados, con la garantía de calidad adecuada. 2. El nuevo betún modificado con plásticos reciclado es una salida de mercado sostenible y seguro, de alto valor añadido, que impulsa el desvío de plásticos de los vertederos.

3. El betún modificado con polietileno reciclado que es estable al almacenamiento, y por lo tanto, puede ser fabricado transportado y almacenado antes de la fabricación de la mezcla asfáltica. 4. Los betunes modificados con polietileno reciclados presentan unas muy buenas propiedades geológicas, superiores a la de los betunes convencionales. 5. El efecto que introduce el uso de los betunes modificados con polietileno reciclado es aumentar la resistencia a las deformaciones plásticas de las carreteras.