¿La ruta más corta para reducir el CO₂ en las carreteras? Un nuevo aliado contra el enemigo de las regiones nevadas: las grietas. El aceite de algas hace que el asfalto sea más "flexible".

Una respuesta inesperada a la "razón habitual" por la que se rompen las carreteras en invierno

Si vives en regiones con nieve o con grandes diferencias de temperatura, las carreteras a principios de primavera suelen tener el mismo aspecto. Las grietas se extienden en forma de red, el agua se filtra, se congela y se expande, se derrite dejando huecos, y finalmente se convierten en baches——. Los coches rebotan, los peatones están en peligro, y los costos de reparación de los municipios aumentan.

Para aliviar un poco esta "deuda de invierno", los investigadores han introducido un material. No se trata de neumáticos ni de plástico, sino de... "algas (microalgas)". Según Phys.org (artículo proporcionado por ACS), un aglutinante para asfalto hecho de componentes derivados de algas podría reducir las grietas a temperaturas bajo cero y aumentar la durabilidad. Phys.org

La "debilidad" del asfalto es que el "pegamento" derivado del petróleo se endurece

El pavimento de asfalto mantiene su forma al unir agregados como arena y grava con betún (una sustancia viscosa derivada del petróleo). Se expande en días calurosos y se contrae en días fríos——la "flexibilidad" para seguir esta expansión y contracción es crucial. Sin embargo, cuando se enfría rápidamente, el aglutinante se vuelve frágil y propenso a agrietarse. Una vez que se forma una grieta, el agua se infiltra y el ciclo de congelación y descongelación acelera el daño. Phys.org

El estudio actual busca abordar este "problema de endurecimiento por frío" creando un aglutinante sostenible con propiedades "gomosas" a partir de aceite de algas, con el objetivo de mejorar el rendimiento a bajas temperaturas. Phys.org

Evaluación "calculada" de cuatro tipos de aceite de algas para seleccionar el más prometedor

Lo interesante es que no se lanzaron directamente a los experimentos. El equipo de investigación evaluó cuatro tipos de aceites derivados de algas mediante modelos computacionales para determinar si se mezclan adecuadamente con los componentes sólidos del asfalto y si mantienen su funcionalidad en rangos de temperatura de congelación, antes de proceder a las pruebas. Phys.org

El aceite que se consideró más prometedor fue el derivado de la microalga verde de agua dulce Haematococcus pluvialis. Este mostró buenos resultados en resistencia a la deformación permanente bajo estrés simulado de carga de tráfico (daño en dirección de surcos) y resistencia al deterioro por humedad. Phys.org

En pruebas simuladas de "congelación y tráfico", la recuperación de deformación mejoró hasta un 70%

En pruebas de demostración en laboratorio que repetían "pisar el tráfico" y "congelar y descongelar", el asfalto con algas usando H. pluvialis mostró una mejora de hasta el 70% en la recuperación de deformación en comparación con el pavimento con aglutinantes convencionales derivados del petróleo. Además, a temperaturas bajo cero, se redujeron las grietas en comparación con los aglutinantes petroleros, lo cual es un punto clave. Phys.org

Lo importante aquí es que no solo se busca "endurecer", sino aumentar la "flexibilidad y capacidad de recuperación necesarias en el frío". El pavimento en climas fríos, si es demasiado blando, se deforma en verano, y si es demasiado duro, se agrieta en invierno. El aglutinante derivado de algas ofrece una opción alternativa en este equilibrio.

Impacto en la reducción de CO₂: 4.5% de reducción con un 1% de sustitución, posibilidad de "carbono neutral" con un 22%

No solo se presentan los datos de rendimiento, sino también las cifras ambientales. Según las estimaciones del equipo de investigación, reemplazar solo el 1% del aglutinante derivado del petróleo con aglutinante derivado de algas podría reducir las emisiones netas de carbono del asfalto en un 4.5%. Además, si se logra reemplazar aproximadamente el 22% con derivados de algas, teóricamente se podría acercar a la neutralidad de carbono. Phys.org

Por supuesto, este es un punto que puede generar mucho debate. La neutralidad de carbono se solidifica solo después de evaluar todo el ciclo de vida, incluyendo "cómo se cultivan las algas", "la energía utilizada para extraer y modificar el aceite", "el transporte" y "si realmente se extiende la vida útil del pavimento". Los números deben leerse como una "guía de posibilidades". American Chemical Society

Desafíos de implementación: escala, costo, estándares y evaluación del "lado caliente"

El lado de la investigación visualiza un camino hacia una "infraestructura de pavimento sostenible de alto rendimiento y rentable". Phys.org

Sin embargo, hay varios puntos de discusión para la implementación.

• Escala de materia prima: Las carreteras requieren cantidades enormes. ¿Cómo se puede suministrar el aceite de algas de manera estable y a qué precio?

• Proceso de fabricación y mezcla: ¿Se puede manejar dentro del rango de viscosidad y temperatura de las plantas de asfalto existentes, o se necesitan modificaciones?

• Durabilidad a largo plazo: ¿Cuántos años puede mantener su rendimiento bajo condiciones reales como radiación UV, oxidación, cargas repetidas, agentes descongelantes y manchas de aceite?

• Rendimiento en estaciones cálidas: Aunque sea fuerte en invierno, ¿no disminuirá la resistencia a la deformación y el flujo en verano?

• Estándares y certificación: Para su uso en obras públicas, se requiere cumplimiento de estándares y la decisión de adopción por parte del cliente.

Los resultados actuales han mostrado "promesas de rendimiento a temperaturas bajo cero", y lo que se necesita a continuación son datos de campo (en carreteras reales).

Reacciones en redes sociales: voces de expectativa y miradas que cuestionan "lo que hay detrás de los números"

Este tema no se ha quedado solo en el laboratorio. En una publicación de LinkedIn de Elham Fini (bajo el nombre de Ellie Fini), quien lidera la investigación, se destacó que el artículo fue portada de ACS Sustainable Chemistry & Engineering, y se enfatizó el enfoque de "predecir la compatibilidad del bioaceite mediante un indicador a nivel molecular (polarizabilidad)", lo que generó reacciones y comentarios. LinkedIn

En la sección de comentarios, se pueden ver elogios como "impresionante como material sostenible" y "superponer ciencia en la infraestructura nos lleva a un futuro más verde". LinkedIn

Por otro lado, cuando este tipo de "materiales verdes x infraestructura" se convierte en tema en las redes sociales, casi siempre surgen ciertos puntos de discusión.

• "¿Eso se puede producir en masa?" (cantidad de suministro y precio)

• "¿Realmente se reduce el CO₂?" (críticas a los supuestos del LCA)

• "¿Y las otras cargas ambientales?" (tierra, agua, tratamiento químico, efectos secundarios de la industrialización)

• "¿Cuántos años dura?" (el pavimento debe "durar mucho")

Es saludable que los elogios y las demandas de verificación vengan en conjunto. Dado que se utilizará en la infraestructura social como las carreteras, no se adoptará solo por ser un "material interesante". El desafío es si se puede desglosar hasta el punto de explicar el rendimiento, el costo, la aplicabilidad, la seguridad y el impacto ambiental en términos prácticos.

Aun así, el "próximo estándar" que muestra el asfalto de algas

El valor de esta investigación no reside en "mezclar algas para ser ecológico", sino en enfrentar directamente el modo de falla en climas fríos (grietas a baja temperatura) con diseño de materiales. Además, se incluyó un modelo computacional en la búsqueda de materiales, se redujeron los candidatos, se verificaron en experimentos y se presentó una hipótesis de reducción de emisiones. Phys.org

Si se puede aliviar un poco el ciclo de romperse en invierno, repararse en primavera y volver a romperse en invierno——, se mejorará la seguridad de los conductores, el presupuesto de los municipios y, como resultado, también el CO₂. Si llegará el día en que las algas salven las carreteras, dependerá de los próximos datos de campo.

(Referencia: DOI 10.1021/acssuschemeng.5c03860 / Se menciona el apoyo del Departamento de Energía de EE.UU.)