La nueva tecnología WMA-RAP para mezclas asfálticas 3r105u

En Italia, desde el 21 de diciembre de 2024, entraron en vigor los nuevos Criterios Ambientales Mínimos (CAM), un decreto ministerial para la asignación del servicio de diseño y ejecución de construcción, mantenimiento y adecuación de infraestructura vial. Los CAM son uno de los primeros instrumentos regulatorios emitidos a nivel nacional para actuar sobre la sostenibilidad de materiales y tecnologías para la pavimentación de carreteras, y puede ser un impulso para que todos los gobiernos adopten nuevas medidas obligatorias para proteger el medio ambiente.  i1d34

Entre las acciones para reducir el impacto ambiental, el decreto incluye la gestión de las temperaturas de producción y colocación de las mezclas (con límites máximos) y el uso de materiales reciclados (con cantidades mínimas).

Las mezclas asfálticas (o Conglomerados BituminososCB) son producidas y colocadas a altas temperaturas, entre 150-180°C pero a través de nuevas tecnologías es posible reducir estas temperaturas, bajándolas hasta 100-140°C. Esto implica una disminución de las emisiones atmosféricas y del consumo de energía, una mejora de las condiciones laborales de los operadores, un aumento de las distancias de transporte, la posibilidad de colocar el material en las estaciones más frías, alargando los períodos de trabajo y un menor envejecimiento del bitumen de la mezcla. 

En cuanto al reciclaje de materiales, se puso especial atención en el Granulado de Conglomerado Bituminoso (GCB), derivado de la demolición de pavimentos viejos denominado también RAP. Las nuevas tecnologías permiten utilizar altos porcentajes de GCB gracias a la acción de los rejuvenecedores. Hay que destacar que la planta de producción es un elemento clave. 

El departamento de I+D de Iterchimica ha desarrollado la tecnología WMA-RAP, que combina control de temperatura y regeneración de RAP. Este enfoque, en línea con los objetivos del Pacto Verde Europeo, simplifica la producción de la mezcla asfáltica al eliminar la gestión separada de aditivos que podrían ser incompatibles. 

Análisis del impacto ambiental 634i3f

La Unión Europea ha introducido el análisis del ciclo de vida (Life cycle assessment - LCA) como metodología para evaluar los impactos ambientales y desarrollar políticas sostenibles. El análisis LCA, adoptado también por los CAM Viales, exige un Informe de Sostenibilidad que analice el consumo de energía, materiales y emisiones de CO2eq, en referencia a la vida útil de la infraestructura. El proceso de cálculo sigue la norma UNI EN 17472:2022 y considera fases de producción, construcción, utilización y final de vida de la obra. Las capas analizadas varían en función del tipo de intervención (nueva construcción, recalificación o mantenimiento).

Estimación de los impactos  6x6m4u

Considerando que la tecnología WMA-RAP debe garantizar igual rendimiento y vida útil respecto a los métodos de producción tradicionales, a continuación se realiza un análisis considerando los siguientes impactos ambientales:

• Adquisición de materias primas (A1).

• Transporte a la planta de producción (A2).

• Producción del material (A3).

Las normas de referencia fueron ISO 14.040 e ISO 14.044 que reportan el siguiente procedimiento: objetivo y definición del propósito, análisis de inventario, evaluación de impacto e interpretación.

Tomando como referencia el CB tradicional (en caliente) para las capas intermedias (binder) producidas con áridos y betún de primer uso, se estimaron los ahorros en emisiones y consumo energético que aportan las siguientes tecnologías:

• Conglomerado bituminoso tibio, WMA (aditivo al 0,20% del peso del betún).

• Conglomerado bituminoso en caliente con RAP regenerado, HMA-RAP (aditivo al 0,30% sobre el peso del RAP).

• Conglomerado bituminoso tibio con RAP regenerado, WMA-RAP (aditivo al 0,35% sobre el peso del RAP).

La unidad funcional definida es 1 tonelada de CB.Respecto al uso del RAP con plantas disponibles en el territorio, las experiencias italianas muestran hoy resultados positivos con porcentajes de recuperación del 70%. 

De acuerdo a la normativa técnica vigente y a la experiencia, se asumió que la composición de la mezcla de referencia era 4,6% bitumen y 95,4% áridos (de primer uso y/o GCB), con un peso específico de 2,35 t/m³. Se asumió que el contenido de betún en el RAP era 4,4% del peso de la mezcla. 

El análisis se realizó con la ayuda de un software desarrollado por la empresa Iterchimica S.p.A., cuyo inventario se basa en datos de la literatura. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que, a pesar de la precisión (comprobada mediante comparación durante estudios de casos específicos), el estudio sólo arroja una estimación del ahorro ambiental real (una comparación que destaca la tendencia). Sólo mediante un análisis LCA con un software específico es posible certificar los resultados reales.

WMA vs HMA  h2d5e

Además de los beneficios de los olores, operativos y de seguridad para los trabajadores y el menor envejecimiento del betún (hasta la fecha no cuantificable en términos de aumento de vida útil), se muestran a continuación el ahorro en términos de emisiones y consumo energético de la tecnología en tibio WMA (140°C) en comparación con la HMA o mezcla tradicional en caliente (160°C).

El resultado muestra cómo las emisiones de CO2eq emitidas son aproximadamente un 5% menores: este ahorro está en línea con la bibliografía internacional que indica generalmente una reducción del 2-10%, destacando la correlación con la producción y el transporte de materias primas. Por ejemplo, el estudio realizado por la National Asphalt Pavement Association (NAPA) informa que la reducción de la temperatura de producción (de 20 a 40°C menos) lleva un ahorro de CO2eq de entre el 3,6% y el 6% considerando las fases A1-A3.

El consumo de energía también disminuye aproximadamente un 6% gracias sobre todo a la reducción de la temperatura de producción, de nuevo en línea con datos procedentes de la literatura.

HMA-RAP vs HMA  4t6k41

La comparación HMA-RAP vs HMA (mezcla en caliente con RAP vs mezcla en caliente tradicional), permitió determinar la influencia del contenido de RAP en las emisiones y el consumo de energía. Como era de esperar, el impacto de las emisiones disminuye a medida que aumenta la cantidad de RAP. En particular, los ahorros de CO2eq es 12% con 30% RAP, 20% con 50%, 30% con 70% y finalmente 44% con un uso teórico de 100% RAP. Se desprende que por cada 1% de RAP reciclado hay aproximadamente entre un 0,38 y un 0,44% menos de emisiones de CO2eq. 

En cuanto al consumo energético, se nota la misma tendencia de disminución de la energía consumida a medida que aumenta la cantidad de RAP (especialmente por el ahorro energético para la producción y transporte de áridos y betún). El ahorro de energía es aproximadamente del 23% con 30% RAP, 38% con 50%, 53% con 70% y finalmente 77% con un uso teórico de 100% RAP. En general, por cada 1% de RAP reciclado hay entre un 0,7 y un 0,8% menos de consumo de energía. Aun no se utiliza mezcla en caliente con 100% de RAP, pero sin duda es un objetivo futuro. 

WMA-RAP vs HMA-RAP  j313m

Considerando la tecnología WMA-RAP se simuló la comparación con el HMA-RAP. La acción sinérgica del nuevo producto permite reducir aún más las emisiones (un 3-5% menos) y el consumo energético (un 3-6% menos), en función de los distintos porcentajes de material reciclado. Tomando como referencia la mezcla en caliente HMA sin RAP, los beneficios estimados por emisiones son iguales a 17% con 30% RAP, 25% con 50%, 34% con 70% y finalmente 48% con un uso teórico de 100% RAP. En general, por cada 1% de RAP hay entre un 0,47 y un 0,88% menos de emisiones CO2eq. 

En cambio, para el consumo de energía se obtiene que son iguales a 28% con 30% de RAP, 42% con 50%, 58% con 70%, y finalmente 80% con un aprovechamiento teórico del 100% por RAP. En general, por cada 1% de RAP hay entre un 0,8 y un 1,2% menos de consumo de energía.

Conclusiones  5u5d3e

La continua evolución tecnológica en la producción de mezclas asfálticas ha alcanzado cotas inimaginables desde hace una década. Bajo el impulso de la Economía Verde, ahora es posible producir mezclas a temperaturas más bajas (CB tibio - WMA) y reciclar altos porcentajes de materiales procedentes de la demolición de pavimentos antiguos (GCB - RAP). 

Consciente de la evolución, el sector de I+D de Iterchimica ha desarrollado una nueva tecnología que permite, mediante el uso de un único producto (tecnología WMA-RAP), la producción de CBs tibios con altos porcentajes de RAP, con las mismas prestaciones que las mezclas producidas en caliente sólo con materiales de primer uso (alta sostenibilidad). 

Sin embargo, el aditivo correcto para el WMA-RAP y su dosificación deben determinarse mediante estudios de laboratorio específicos, en función de las características del RAP, las temperaturas del proceso de producción y el rendimiento que debe alcanzarse para garantizar la vida útil del pavimento. 

La adopción de los criterios medioambientales mínimos es un buen ejemplo a seguir, y puede allanar el camino para el uso de tecnologías que reduzcan las emisiones de CO2eq en el medio ambiente, como la producción de mezclas tibias y el uso de altos porcentajes de RAP en las mezclas. 

Un ejemplo en Latinoamérica es Ciudad de México que, desde hace varios años ha tomado la decisión de proteger el medio ambiente y producir únicamente mezclas tibias. Teniendo en cuenta sólo nuestra experiencia, hemos participado en la producción de casi 1 000 000 de toneladas de mezclas tibias en Ciudad de México desde el 2018. También en México, la compañía colaboró con algunos concesionarios para producir una mezcla asfáltica con un 100% de RAP con producción a temperatura ambiente para la reparación de baches. 

A partir de estos ejemplos virtuosos, esperamos que, con el paso del tiempo, cada vez más países de América Latina adopten tecnologías respetuosas con el medio ambiente. 

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Este artículo técnico fue escrito exclusivamente para Revista Carreteras Pan-Americanas por Eng. Blanca Durand, Área Manager Sudamérica; PhD. Eng. Carlo Carpani, Investigador de Desarrollo Científico y Estratégico y Eng. Luca Baccellieri, Responsable Técnico Sudamérica, de Iterchimica S.p.A.