Pavimentos Verdes

Según Greenpeace (2016) la producción de plástico en 2020 alcanzará los 500 millones de toneladas. Existen islas flotantes de plástico en el océano formadas por 5,25 trillones de partículas de plástico (Jaen et. al, 2019). En Costa Rica, se producen 4500 toneladas al año de residuos sólidos domiciliares.

Este proyecto propone la incorporación de plásticos en los proyectos de carretera, reduciendo la cantidad de desechos sólidos que de otra forma contaminarían el ambiente. En este sentido una vagoneta de 20 toneladas es capaz de pavimentar aproximadamente 17 metros lineales de carretera, en esa corta longitud se puede lograr la incorporación de aproximadamente 20 mil botellas plásticas de 600mL.

Con esto se mitigaría una problemática ambiental agobiante para la población. Además, garantizará el buen desempeño de las carreteras, y será una guía para la incorporación de plásticos en las carreteras de América Latina y el Caribe.  

La contaminación por plástico se ha convertido es uno de los problemas ambientales con mayor importancia, ya que el rápido incremento en la producción de plásticos desechables sobrepasa la habilidad del planeta para procesarlos. Solo en Costa Rica se producen alrededor de 600 millones de botellas de plástico desechable al año, de las cuales menos del 10% son recolectadas. Las demás terminan acumuladas en cuencas hidrográficas, costas y ambientes marinos, que perjudican los hábitat terrestres y marinos, por ende a los costarricenses (PNUD, 2017).

En América Latina se genera casi un kilo de basura diario por persona, pero solo se recicla el 4,5% de los desechos (Kaza et al., 2018). Adicionalmente, el plástico sintético representa entre un 10% y un 13% de los residuos sólidos en el mundo (PNUD, 2017). La mayor parte de los plásticos se emplean en la fabricación de envases, es decir, en los dañinos productos de un solo uso. Con el crecimiento de la población y por ende del consumo de bienes la contaminación por desechos plásticos ha aumentado exponencialmente, se estima que en 2020 el ritmo de producción habrá aumentado un 900% con respecto a los niveles de 1980 (Estévez, 2019) 

Este proyecto tendrá un impacto positivo para la población costarricense en general, ya que se espera que sea implementado en el futuro por los gobiernos locales, abarcando todo el territorio nacional. Adicionalmente, se espera que esta iniciativa sirva de guía para que otros países de América Latina y el Caribe reduzcan la cantidad de plásticos que son desechados, beneficiando de esta manera a sus ciudadanos.

Para comprender las necesidades de la población y que ésta se involucre en el proyecto, se trabajará de forma directa con los gobiernos locales. Por lo tanto, se espera que las municipalidades promuevan las prácticas de reciclaje y la correcta disposición de los residuos plásticos por parte de sus ciudadanos. De esta manera, estos desechos podrán ser incorporados en la construcción de una carretera en lugar de convertirse en contaminantes.

Esta solución abordará la necesidad de la población de vivir en un ambiente libre de contaminantes, ya que la inclusión de plástico en las carreteras disminuirá el volumen de estos residuos poco aprovechables y evitará que su destino sean  las cuencas hidrográficas, costas y ambientes marinos. En consecuencia, la comunidad percibirá una menor cantidad de basura en su entorno, y se verá beneficiada con carreteras de mejor calidad.

La solución propuesta consiste en incorporar los plásticos de desecho en la construcción de las carreteras: específicamente se busca la incorporación de este material después de un proceso de molienda, en el asfalto como parte de la mezcla asfáltica que constituye la superficie de ruedo de la mayoría de las carreteras mundiales.

La solución inició con una etapa de evaluación de la solución a nivel de laboratorio, donde se ha demostrado el gran potencial que tiene la utilización de plástico en el pavimento por un motivo principal: la afinidad que tiene el plástico con el asfalto pues ambos vienen de un mismo material original: el petróleo. En esta etapa se diseñará la combinación idónea del plástico y el asfalto para optimizar el comportamiento del material.

La segunda etapa consiste en evaluar el pavimento con plástico en un tramo de prueba a escala real cuyo desempeño se evaluará con un equipo de simulación de vehículos pesados. Este equipo permite aplicar las cargas de tráfico que va a recibir una carretera durante su vida útil de forma acelerada, en un plazo de semanas o meses. Con los resultados a obtener en esta etapa se podrán desarrollar los modelos de deterioro que permitirán diseñar carreteras con este tipo de material pues se monitorearán los materiales durante toda su vida útil. El resultado será un manual de diseño para estos materiales.

En la etapa final se pretende llevar la solución de esta tecnología de pavimento con plástico para su aplicación por parte de las municipalidades del país, esto  mediante un modelo de participación de la comunidad para lo cual se promoverán campañas de separación y recolección por parte de las personas de las vecindades. Estos plásticos que son recolectados se llevarán a centros de acopio municipales y posteriormente se molerán hasta tener el tamaño adecuado para su incorporación aen la mezcla asfáltica.

Los tramos de carreteras construido se evaluarán durante toda su vida mediante ensayos de campo que permitan validar todo lo observado previamente en el laboratorio y con ensayos a escala real, este monitoreo facilitará la calibración final del producto esperado: un manual de diseño para carreteras con incorporación de plástico. Por último, al final del ciclo de vida de la carretera se buscará reutilizar el pavimento, generando una economía circular, donde no sólo se reutilizará el plástico que previamente se incorporó en la carretera, con la opción de seguir incorporando plástico adicional.

Los pavimentos son estructuras que requieren de muchos recursos, donde algunos que cada día tienden a ser más escasos. Por otro lado, los plásticos de un solo uso cumplen con su fin en un tiempo muy corto y la cantidad de plástico de desecho que se genera representa un gran porcentaje de los desechos sólidos en Latinoamérica (PNUD, 2017).

La incorporación de algún porcentaje de plástico de desecho en los pavimentos podría realizar aportes, ambientalmente, desde dos perspectivas diferentes: reducir el plástico de desecho que no se reutiliza y disminuir  la demanda de materia prima nueva en los pavimentos.

Este enfoque permitiría aprovechar cantidades importantes de plástico de desecho por proyecto vial, los cuales son muy comunes y de gran demanda en el corto y mediano plazo.

Investigaciones previas realizadas en el LanammeUCR han mostrado que, la incorporación de un porcentaje de plástico en el pavimento, no afecta y hasta podría mejorar su desempeño, de esta forma se aprovecha un desecho en la construcción de carreteras cuya demanda es importante. Esto podría ser potenciado, ya que los pavimentos y el manejo de desechos son temas que los gobiernos pueden abordar con políticas a nivel país.

En resumen, se considera que esta propuesta es innovadora debido a la reutilización del plástico en otro material con demanda sostenida, su múltiple reutilización y sus beneficios en la reducción del impacto ambiental, optimización de la inversión y crecimiento económico.

Los países Latinoamericanos cuya economía se encuentra en una condición emergente, requieren mejorar su infraestructura vial para aumentar su competitividad. Además, gran parte de las carreteras todavía no cuentan con una superficie de ruedo en buen estado. Lo anterior implica que, en el corto y mediano plazo, la necesidad de pavimentar más caminos irá en aumento y por consiguiente la demanda de recursos también.

La incorporación de plástico en los pavimentos permitirá reducir la demanda de materia prima, al reemplazar un porcentaje de la piedra utilizada en la fabricación de los pavimentos; esto permite abordar el tema de manera integral y garantizar su uso de manera sostenida en el tiempo. El procesamiento e incorporación de plástico no requiere de grandes cambios en las líneas de producción, sin embargo, existe la necesidad de fomentar programas de concientización social en la recolección y clasificación de desechos.

Además, los pavimentos podrían pasar por varias etapas de reutilización por sí mismos (reciclaje de pavimentos), garantizando que el plástico sea utilizado continuamente durante el ciclo de vida de una carretera. Esto disminuiría el impacto ambiental que genera el plástico de desecho no tratado.

Actualmente se trabaja en implementar la solución y se pretende en un plazo de cinco años tener un impacto a través de su aplicación en distintas municipalidades (al menos 3). Aproximadamente 500 mil personas serían beneficiadas en un periodo de 5 años.

En el área ambiental es posible medirlo a través de la reutilización de plásticos de un solo uso (se necesitan alrededor de 20 mil botellas de 600 ml para 17 metros lineales de carretera). Además, a través de la generación de trabajos para la selección y procesamiento de los plásticos se genera un impacto positivo en los ámbitos económicos y sociales.

Dentro del próximo año el objetivo es validar de manera científica el comportamiento del pavimento al adicionar plástico en la construcción. Para los próximos 5 años el objetivo es implementar el método en distintas municipalidades incluyendo capacitación en diseño, construcción, evaluación y mantenimiento de las carreteras, de forma que los gobiernos locales sean capaces de reproducirlo.  

• No existe una industria que realice la trituración de los plásticos de tal forma que sea posible su incorporación en los pavimentos; sin embargo, no se requiere de equipo especializado.
• Es necesario realizar pequeñas modificaciones a las plantas asfálticas para incorporar adecuadamente el plástico.
• Resistencia de la población a separar y clasificar desechos sólidos.   

• Fomentar pequeña y mediana industria que se encargue de la trituración de los plásticos con la compra de los equipos necesarios.
• Promover las modificaciones necesarias en las plantas de mezcla asfáltica cuando sea requerido.
• Promover campañas de recolección, separación y adecuado almacenamiento de residuos a nivel de gobiernos locales.

El equipo consta de 10 personas a tiempo parcial y está conformado por ingenieros civiles, químicos puros, ingenieros químicos e ingenieros electromecánicos.

Desde el 2011 el LanammeUCR ha sido pionero en el uso de materiales de desecho en carreteras, generando pericia fundamental y practica en el tema. Esto permitirá un uso eficiente de los recursos. Además, al ser una institución académica se asegura la total transparencia en la información y los productos generados.

El equipo de trabajo multidisciplinario está conformado por profesionales expertos, con distintos grados académicos (maestría y doctorado) en las distintas áreas atinentes al proyecto.  

En este momento no aplica, pero se buscarían alianzas con gobiernos locales para la aplicación de la técnica.

Siendo el LanammeUCR parte de la Universidad de Costa Rica, entidad académica pública, el proyecto será desarrollado sin fines de lucro buscando beneficiar a los gobiernos locales al proponer una alternativa para el uso de plásticos de desecho sustentado con prácticas científicas y técnicas. 

Costa Rica en 52 mil kilómetros cuadrados posee el 5% de la biodiversidad del mundo, contemplado en un 25% del área nacional destinada a zonas protegidas como parques nacionales, lo cual hay que salvaguardar. Este aspecto nos ha colocado a nivel mundial como un modelo de conservación de recursos naturales.

Actualmente, está en proceso un Proyecto de Ley titulado Ley para el uso de materiales reciclados en obras de infraestructura vial (ley de pavimentos reciclados) que define: “en todo proyecto de construcción, reconstrucción, conservación, mantenimiento y rehabilitación que ejecute el Estado y las municipalidades en las vías nacionales y cantonales respectivamente, al menos el 50% del volumen de la mezcla asfáltica que se requiera para realizar estas obras deberán contener materiales reciclados” (Asamblea General de la República de Costa Rica, 2017), impulsando al desarrollo sostenible a nivel de infraestructura vial.

Por tanto, el apoyo económico y logístico del BID, ayudaría a impulsar este proyecto no sólo a nivel nacional, si no también, se facilitaría la reproducción del modelo de construcción de carreteras con plástico en Latinoamérica y en el Caribe, logrando contrarrestar un enorme problema ambiental, donde la acción de cada país influye en todo un continente.

Empresas constructoras y productores de mezcla asfáltica, proveedores de materia prima 

Se pretende buscar convenios con gobiernos locales y organizaciones sin fines de lucro para concientizar a las comunidades en la recolección y clasificación de desechos, con el fin de generar recursos para la implementación de la técnica.