Agregar plástico al asfalto podría ayudar a que las carreteras duren más y resistan el agrietamiento bajo el calor

En el mundo se producen anualmente más de 400 millones de toneladas de plástico y menos del 10% se recicla. Gran parte del resto acaba quemado, enterrado o flotando en vías fluviales, un problema que no hace más que empeorar.

Como ingeniero civil, comencé a hacerme una pregunta sencilla: en lugar de tirar el plástico usado, ¿y si pudiéramos hacer algo útil con él?

Esa pregunta ha llevado a una tecnología que mezcla pequeñas cantidades de plástico reciclado con asfalto, el material negro y pegajoso que se utiliza para construir carreteras y estacionamientos. El resultado es una carretera más resistente que dura más y mantiene parte del plástico usado fuera del medio ambiente.

Puedes ver estas carreteras en el campus de mi universidad, la Universidad de Texas en Arlington, donde mi equipo pavimentó secciones de prueba en el estacionamiento. Quizás lo más importante para probar esta tecnología a gran escala fue que construimos un tramo de plástico de una milla en Rockwall, Texas, una ciudad cerca de Dallas. Hemos recibido interés de varias ciudades de Texas y más allá.

Mi objetivo es tomar un problema (la contaminación plástica) y utilizarlo para solucionar otro: el deterioro de las carreteras.

¿De dónde surgió la idea?

Crecí en un barrio de bajos ingresos de Bangladesh, cerca de un gran vertedero. Cuando era niño, me di cuenta de que las personas que vivían más cerca de la pila de basura a menudo estaban enfermas, mientras que las que vivían más lejos estaban más sanas.

En ese momento no conocía la ciencia detrás de esto; simplemente vi que los vecinos tenían que elegir entre comprar medicinas o comprar la cena. Ese recuerdo dejó en mí una impresión duradera.

Años más tarde, cuando me convertí en ingeniero, aprendí que la mala gestión de los residuos no sólo daña el medio ambiente, sino que también perjudica a las personas. Ese conocimiento se convirtió en la base de mi trabajo.

Cómo funcionan las carreteras de plástico

El asfalto tradicional se elabora a partir de una mezcla de rocas, arena y un aglutinante a base de petróleo llamado betún, que lo mantiene todo unido. En el proceso de mi equipo de investigación, reemplazamos una pequeña porción de ese betún (alrededor del 8% al 10%) con plástico derretido de artículos cotidianos, como bolsas y botellas de plástico de un solo uso. Para nuestro proyecto de construcción de carreteras de plástico cerca de Dallas, utilizamos 4,5 toneladas de residuos plásticos en casi un kilómetro de carretera de un solo carril.

Primero limpiamos el plástico y luego lo cortamos en pequeñas hojuelas. Finalmente lo introducimos en el asfalto a altas temperaturas. Estos pasos aseguran que se derrita por completo y se adhiera firmemente, sin dejar plástico suelto.

Este proceso es como añadir refuerzo al hormigón: el plástico añade flexibilidad y resistencia. Las carreteras con esta combinación pueden soportar mejor temperaturas extremas y tráfico intenso. En los puntos calientes, esto significa menos grietas y agujeros.

Durante la ola de calor extremo de abril de 2024, una carretera de plástico construida en Dhaka, Bangladesh, no mostró signos visibles de deterioro o grietas, mientras que muchas carreteras en Bangladesh tuvieron grietas y deterioro visibles durante el mismo período.

El equipo utilizó asfalto empapado de plástico para pavimentar parte de la carretera. Md Sahadat Hossain

También reduce la demanda de nuevos materiales derivados del petróleo, ya que reutilizamos plásticos reciclados que ya existen. Las carreteras de plástico sustituyen al betún, que ya es un ingrediente de las carreteras a base de petróleo, por residuos.

El problema de los residuos plásticos

Los residuos plásticos han aumentado drásticamente en las últimas décadas. En Estados Unidos, los desechos plásticos han aumentado cada año desde la década de 1960, con el mayor aumento entre 1980 y 2000.

Solo en 2018, los vertederos recibieron casi 27 millones de toneladas de plástico, lo que representa el 18,5% del total de residuos sólidos municipales a nivel nacional. Es una cantidad asombrosa de material que no se utiliza.

El asfalto con infusión de plástico también puede ahorrar dinero. Debido a que dura más y es resistente al agrietamiento, las ciudades pueden gastar menos en reparaciones y mantenimiento. En Rockwall, por ejemplo, las primeras estimaciones sugieren que estas carreteras podrían prolongar la vida útil del pavimento varios años.

El equipo de construcción está terminando de pavimentar el tramo de la carretera con pavimento plástico. Md Sahadat Hossain

Bajo calor extremo, el betún puede derretirse. Al evaluar el desempeño de una sección de prueba de carretera de plástico en Bangladesh, descubrimos que agregar plástico a la mezcla aumentaba la resistencia al calor de la carretera. Estos resultados son especialmente útiles para estados como Texas que enfrentan un calor extremo en verano. Para nuestro estacionamiento de UTA y ubicaciones de Rockwall, el pavimento hasta ahora ha permanecido intacto en los días en que las temperaturas excedieron los 100 grados Fahrenheit.

Superando desafíos

Pero todavía hay desafíos. El aumento de la producción requiere un suministro constante de plástico limpio y clasificado, que no todas las ciudades tienen la infraestructura para proporcionar. Algunos tipos de plástico no se pueden derretir de manera segura o pueden liberar vapores nocivos si no se procesan adecuadamente. Estudiamos estos temas de cerca para asegurarnos de que el proceso sea seguro.

También hay dudas sobre qué sucede cuando las carreteras de plástico llegan al final de su vida útil. ¿Podrían liberar microplásticos (pequeños fragmentos de plástico) a medida que se desgastan? Las primeras investigaciones sugieren que el riesgo es bajo porque el plástico está adherido al asfalto, pero seguimos vigilándolo.

Los microplásticos son pequeños trozos de plástico que aparecen en el medio ambiente. Svetlozar Hristov/iStock vía Getty Images Plus

Mis propios estudios de laboratorio muestran una liberación mínima de microplásticos, y un estudio de 2024 encontró que se estimaba que la liberación de microplásticos del asfalto plástico reciclado era mil veces menor que la liberación de partículas de caucho de los neumáticos de desecho.

Con el tiempo, es posible que tengamos que idear materiales alternativos para estas carreteras si los desechos plásticos comienzan a disminuir. Pero mientras tanto, este tipo de residuos sigue estando disponible.

Construyendo hacia un futuro sostenible

Nuestros próximos pasos incluyen expandir esta tecnología a más regiones, probar diferentes tipos de mezclas de plástico y garantizar que cada carretera construida de esta manera sea duradera, asequible y segura para el medio ambiente.

Actualmente estamos trabajando en probar e implementar carreteras plásticas en ciudades fuera de Texas e incluso en otros países. También hemos solicitado una patente para la tecnología y tenemos planes a largo plazo para comercializarla eventualmente.

Cuando veo que se construyen carreteras de plástico en Bangladesh (a veces no lejos de donde crecí), pienso en las personas que vivían cerca de esos vertederos. Este negocio no se trata sólo de carreteras o reciclaje. Se trata de dignidad y de ahorrar al menos un poco de desperdicio en los lugares donde vive la gente.