Equipo de científicos diseñan nuevo tipo de asfalto autorreparador que puede reparar sus propias grietas sin necesidad de mantenimiento o intervención humana usando esporas de plantas

Las carreteras de asfalto autorreparables, hechas a partir de residuos de biomasa y diseñadas con la ayuda de inteligencia artificial (IA), podrían ofrecer una solución prometedora al problema de los baches.

Asfalto autorreparable: una innovación sostenible para la infraestructura vial

Si se desea evitar la formación de baches en las carreteras de asfalto, es fundamental actuar cuando solo hay pequeñas grietas. Un nuevo tipo de asfalto autorreparable podría lograr este objetivo en el futuro, utilizando esporas obtenidas del musgo.

Este material experimental está siendo desarrollado por un equipo internacional de científicos de la Universidad de Swansea y el King’s College de Londres, en colaboración con investigadores de la Universidad del Bío-Bío en Chile.

El proceso de investigación y desarrollo

Para comprender cómo se degrada el asfalto, los investigadores emplearon algoritmos de aprendizaje automático que modelan la manera en que el betún (el componente negro y pegajoso del asfalto) se oxida y endurece debido a factores ambientales. Una vez que el betún supera un cierto umbral de dureza, se vuelve frágil y tiende a agrietarse en lugar de estirarse cuando soporta cargas pesadas.

Para evitar que las microgrietas se conviertan en daños mayores, se requiere un mecanismo de regeneración del betún oxidado. Aquí es donde entran en juego las esporas de Lycopodium clavatum, un tipo de musgo conocido por sus propiedades bioquímicas.

A través de diversos tratamientos químicos, los científicos lograron extraer las células reproductivas de las esporas, dejándolas huecas. Posteriormente, utilizando técnicas de encapsulación al vacío y centrífuga, llenaron estas esporas con aceite de girasol. Luego, las esporas cargadas fueron incorporadas al betún para fabricar muestras de asfalto.

Mecanismo de autorreparación

Cuando las muestras de asfalto fueron sometidas a condiciones que generaban microgrietas en el betún, las esporas atrapadas en las grietas se rompieron y liberaron el aceite de girasol en su interior. Este aceite rejuveneció el betún oxidado, logrando que las grietas desaparecieran en menos de una hora.

«En nuestra investigación buscamos imitar las propiedades curativas observadas en la naturaleza«, afirma el doctor Francisco Martín-Martínez del King’s College de Londres. «Por ejemplo, cuando un árbol o un animal sufre un corte, sus heridas sanan de manera natural con el tiempo, utilizando su propia biología. Crear un asfalto que pueda autorrepararse aumentará la durabilidad de las carreteras y reducirá la necesidad de realizar reparaciones manuales de baches».

Impacto en la sostenibilidad y las energías renovables

El desarrollo de un asfalto autorreparable tiene importantes implicaciones para la sostenibilidad y la infraestructura vial:

• Reducción de residuos y emisiones de CO₂: Al prolongar la vida útil del asfalto, se disminuye la frecuencia de reparaciones y reemplazos, lo que reduce la cantidad de material de desecho y las emisiones derivadas de su producción y transporte.
• Ahorro en costos de mantenimiento: Los gobiernos y empresas podrían reducir significativamente los costos asociados con la reparación de carreteras y mantenimiento preventivo.
• Menor consumo de recursos naturales: La utilización de un asfalto regenerativo disminuiría la demanda de nuevos materiales derivados del petróleo.
• Seguridad vial mejorada: La disminución de baches y grietas reduciría los accidentes relacionados con carreteras en mal estado.

Retos y perspectivas futuras

Si bien los resultados iniciales son prometedores, los científicos todavía deben realizar pruebas a mayor escala para evaluar la viabilidad a largo plazo de este material en diferentes condiciones climáticas y de tráfico. Además, es necesario estudiar la resistencia mecánica del asfalto modificado y su compatibilidad con las técnicas de pavimentación actuales.

A futuro, se podría explorar el uso de otros aceites biodegradables o nanomateriales que potencien la capacidad de autorreparación del asfalto, así como su integración con energías renovables, por ejemplo, asfaltos que generen energía solar o capturen CO₂ del ambiente.

La implementación de este asfalto autorreparable representa un paso hacia un modelo de infraestructura vial más sostenible, eficiente y ecológico, contribuyendo a la reducción del impacto ambiental de la construcción y mantenimiento de carreteras.

Vía www.swansea.ac.uk

Más información: Biobased Spore Microcapsules for Asphalt Self-Healing. Erik Alpizar-Reyes, José L. Concha, Francisco J. Martín-Martínez, José Norambuena-Contreras. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c07301