La “Huella del Carbón” en la Construcción de Pavimentos
Por: Ricardo Bisso Fernández – Ing. CIP. Petroquímico
INTRODUCCION:
En la construcción de pavimentos se utilizan dos tipos de tecnologías claramente definidas: “PAVIMENTOS FLEXIBLES” llamados pavimentos asfálticos que usan el asfalto como principal material de construcción entre otros y los “PAVIMENTOS RIGIDOS” llamados también pavimentos rígidos o pavimentos de concreto o pavimentos de cemento.
Los avances tecnológicos en el uso y optimización de los materiales propios, aditivos, etc; han sido notables en los últimos años en ambos casos, siempre con la tendencia al menor costo de operación durante la construcción del pavimento.
Sin embargo el enfoque de obtener un buen pavimento duradero que responsa a la exigencia del desarrollo sostenible, debe ser evaluado y visto desde la arista de la sustentabilidad mundial acorde con los estándares y normas ecológicas de protección del medio ambiente, y en ese sentido este artículo aporta criterios generales basados en estudios realizados en Canadá por empresas especializadas con el visto bueno del Estado a través de su Ministerio de Transporte u obras.
GASES INVERNADERO
Una guía útil es la ISO 14040 - Medio Ambiente Gestión - Evaluación del ciclo de vida – Principios y Marco [2006 (E)], que describe la base definiciones y procedimientos que deben utilizarse en analizar el impacto ambiental de un producto lo largo de su vida. Cuenta con dos importantes principios: “Asegurarse de contarlo todo y asegurarse de no contar nada dos veces”.
La “Huella de Carbón” (FOOTPRINT) significa la presencia real del agente químico básico contaminante del “Carbono” en la construcción de pavimentos, entendiéndose como un proceso global. Vale decir, hacer el enfoque completo relacionado con la construcción y mantenimiento de un pavimento, que busca identificar y cuantificar la presencia del gases de efecto invernadero (GEI). Estos gases incluyen el carbono, dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O), metano (CH4) y compuestos hidrofluorocarbonos (HFC), principalmente, aunque el vapor de agua es el gas de efecto invernadero más abundante.
En los pavimentos de asfalto el material de cementación es el cemento asfáltico de petróleo (CAP) o llamado Bitumen, tiene alto contenido de carbono que en promedio es del orden de 82%, y el CAP constituye 5% de un pavimento de asfalto, siendo el resto los agregados - piedra, arena y grava.
Por otro lado, se ha desarrollado tecnologías de “reciclaje” de pavimentos usados que están tomando grandes como en América del Norte, al menos el 95 por ciento de la pavimento de asfalto retirado de la carretera está bien reutilizados en pavimentos asfálticos nuevos o reciclados como base o material de los hombros. El material que no sea reutilizado o reciclados todavía no está quemado y por lo tanto la encarnada de carbono no se libera a la atmósfera. En esencia, cuando pavimentamos con asfalto, ponemos el agregados y el CAP en el banco de las generaciones futuras.
En la Conferencia Internacional 2009 de “Pavimentos Perpetuos”, se examinó “Huella de Carbono” de los pavimentos de asfalto y concreto para construcciones residenciales típicas, aceras y autopistas construidas en Ontario, Canadá, mirando “Huella de Carbono” de un equivalente de una autopista de pavimento de asfalto construida como un Pavimento Perpetuo, evaluándose la “Huella de Carbono” de la construcción inicial y la de las actividades de mantenimiento durante un ciclo de vida de 50 años.
En dicho estudio se utilizó el método de análisis diseñado por una empresa especializada(1) y la autoridad del Estado en Australia, para llevar a cabo una prueba de carbono-neutral proyecto. En este caso, se eligió la planta de 7,463 árboles en el proyecto para lograr la neutralidad de carbono (los árboles absorben el carbono de la atmósfera durante su vida para eliminar el carbono generado por la extracción, fabricación y colocación de los materiales utilizados, así como el transporte de los materiales acarreados al sitio del proyecto.
Para llevar a cabo dicho cálculo, se desarrolló (1) una tabla de valores típicos de dióxido de carbono equivalente para los distintos materiales utilizados en el sitio, como se muestra en la Tabla 1:
Tabla 1: Valores de Conversión de Factores de CO2 Equivalentes
Material Emisiones CO2 e (Toneladas/Tonelada)
Pavimento Asfáltico (5% de CAP): 0.0103
Granular A (agregado molido, tamizado y lavado): 0.0080
Granular B (agregado tamizado y lavado) : 0.0053
Pavimento de Concreto (32 Mpa (4640 psi)) : 0.1073
OGDL (*) : 0.0090
(*) Asfalto Estabilizado graduado abierto capa de drenaje 1.8% de CAP
VISION INTEGRAL DEL ANALISIS:
La característica más llamativa de esta tabla es el diferencial en los valores para los pavimentos de “asfalto y de hormigón”, sustentando la divergencia en la procesos químicos que ocurren en la producción tanto del Cemento Portland (CP), que es el material cementante que une a pavimentos de hormigón, como del CAP que es el cementante del pavimento flexible.
Pavimento Rígido o Cemento:
La producción de 1 TM de CP, genera aproximadamente 0.73 TM de carbono dióxido(2). El calentamiento y el agregado de arcilla se utiliza para la fabricación de CP a una temperatura de alrededor de 1,450 °C en el horno, lo cual provoca la disociación de la piedra caliza y la producción de alrededor de 60% del CO2, que se libera a la atmósfera. El CO2 restante, proviene de la combustión del combustible utilizado para calentar las materias primas.
Cabe señalar que se optó por no incluir el contenido de carbono del CAP en el cálculo porque el propósito del cálculo de la “Huella de Carbono” es calcular las emisiones reales de gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera. El carbono en el CAP no será liberado a la atmósfera, no se consume ni pierde en el proceso. En cierto modo, el carbono ha sido secuestrado en la forma de un cemento. Además, el 100% del CAP puede ser reutilizado en el nuevo pavimento asfáltico hasta el final de su vida, simplemente por recalentamiento de los materiales, re-usando la energía invertida en la producción inicial del material.
Las secciones de pavimento utilizado para el análisis se muestran en las Tablas 2 y 3. Los tramos de asfalto para aceras residenciales y el colector se han tomado de pavimentos de asfalto típico construido en Ontario. Las secciones de pavimento de hormigón de la misma clase de carretera se han tomado del programa de Streetpave publicado por la Asociación de Cemento Portland.
Tabla 2: Pavimento Asfáltico Analizado
Material Pavimento Asfáltico:
Residencial : 90 mm / 3.5 pulg.
Colector : 130 mm / 5.1 pulg.
Autopista : 240 mm / 2.5 pulg.
OGDL *
Autopista : : 100 mm / 3.9 pulg.
Base Granular .
Residencial : 150 mm / 5.9 pulg.
Colector : 150 mm / 5.9 pulg.
Autopista : 150 mm / 5.9 pulg.
Sub Base Granular
Residencial : 300 mm / 11.8 pulg.
Colector : 450 mm / 17.7 pulg.
Autopista : 450 mm / 17.7 pulg.
Tabla 3: Pavimento de Concreto Analizado
Material Pavimento Concreto:
Residencial : 145 mm / 5.7 pulg.
Colector : 170 mm / 6.7 pulg.
Autopista : 240 mm / 9.4 pulg.
OGDL *
Autopista : : 100 mm / 3.9 pulg.
Base Granular .
Residencial : 100 mm / 3.9 pulg.
Colector : 100 mm / 3.9 pulg.
Autopista : 300 mm / 11.8 pulg.
Debido a las condiciones ambientales en Ontario (es decir, húmedo, congelación / descongelación), las secciones de pavimento de hormigón puede ser consideradas más delgadas de lo necesario.
Las secciones de pavimento de la autopista fueron tomadas de los “Análisis de Costo de Ciclos de Vida”, herramienta que el Ministerio de Transporte de Ontario desarrolló para permitir la comparación de las alternativas a la licitación de contratos.
Para llevar a cabo el análisis de los pavimentos típicos, se aplicaron los factores de “Toneladas / Toneladas de CO2” mostradas en la Tabla 1, aplicadas a la construcción inicial de un kilómetro de hormigón convencional y los pavimentos de asfalto para colectores residenciales, aceras y autopistas construido en Ontario.
El siguiente gráfico muestra que los gases de efecto invernadero emitidos por un pavimento e asfalto (medidos en términos de CO2 equivalentes), es sólo de 22% a 25% de los gases de efecto invernadero respecto al de un pavimento de hormigón normal. (Figura 1):
Todos lo mencionado en materia de cálculos en este documento, se basan en el uso de materiales vírgenes 100% tanto para el pavimento de asfalto y las opciones de pavimento de hormigón. En adición, sólo la mezcla en caliente los pavimentos de asfalto fueron analizados. Si en adición, se contempla la aplicación o uso de la tecnología y métodos de “reciclado” y “mezclas tibias”, la “Huella de Carbono” del pavimento asfáltico se reduce aún más.
El efecto sobre el ciclo de vida de los gases de efecto invernadero para pavimentos de hormigón y asfalto también se examinaron, pero sólo para el caso de autopistas. Los esquemas de mantenimiento seguidos por los distintos organismos, depende de prioridades y limitaciones presupuestarias. Un análisis justo sería difícil.
Con el fin de hacer una comparación realista y justa, los 50 años del ciclo de vida de programa de mantenimiento usada en el Análisis de Costo del Ciclo de Vida del modelo de Ontario, se analizó. Además, el ciclo de vida las emisiones de gases de efecto invernadero para las tres opciones se muestra en la Fig. 2.
Aunque las emisiones de gases de efecto invernadero de la construcción inicial son mayores para la opción del pavimento perpetuo que el asfalto convencional, todavía tiene menos emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de 50 años. Independientemente de la opción de asfalto que se elija, las opciones de pavimento de asfalto sólo producen alrededor del 30% de las emisiones de gases de efecto invernadero comparables al de pavimentos de hormigón.
CONCLUSIONES:
1. El modelo evaluativo de “Huella de Carbono” analiza la producción de gases de efecto invernadero de los pavimentos de asfalto vs el de hormigón.
2. Las herramientas empleadas en estos análisis se basan en los materiales publicados a partir de la norma ISO 14040, la empresa privada(1) y el Ministerio de Transporte de Ontario.
3. En todos los casos, los análisis muestran claramente que el asfalto tiene una “Huella de Carbono” mucho más bajo. Esto significa que los pavimentos de asfalto son la opción más sostenible. Cuando se trata de caminos, el negro es verde, ahora y para el futuro. //
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Referencias:
(1) VicRoads,http: // www.vicroads.vic.gov.au / Home / NewsRoom / News+Archive / Jan-Mar+2008 / MicklehamRoad.htm.
(2) Cement Industry of Canada . Cement Industri y Sustainabilit y Report 2010.
http://www.cement.ca/images/stories/ENGLISH%20FINAL%202010%20SD%20Report%20Mar17.pdf
www.AsphaltRoads.org,
