Miles de bolsas plásticas son utilizadas en sembradíos de banano en países productores como Costa Rica, lo que significa un enorme problema ambiental, pues dicho material no es biodegradable. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Costa Rica (UCR) las aprovechan en la elaboración de mezcla asfáltica.
El doctor en Ingeniería Luis Guillermo Loría Salazar, del Programa de Ingeniería en Infraestructura del Transporte (Pitra) del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme) de la UCR, y el técnico químico Rafael Ernesto Villegas Villegas, desarrollaron la investigación denominada Reciclado de bolsas para producción de banano en bitúmenes: una alternativa verde.
Con este trabajo se pretende aprovechar el polímero, nombre de la composición química que constituye el plástico de las bolsas, para mejorar el asfalto o bitumen y, al mismo tiempo, contribuir con una alternativa de desecho ecológicamente viable.
Según datos de la investigación, en el 2010 existían 43.031 hectáreas sembradas con banano en el país, un 1,02% más que en el 2009, que generaron 1,5 toneladas de material no biodegradable por cada hectárea sembrada.
Esta cifra transforma la manipulación final de las bolsas de plástico en un tema de importancia ambiental.
Las bolsas se utilizan para envolver el racimo de banano y crear una especie de microclima dentro de estas, que le permitirá al fruto crecer en óptimas condiciones, protegido contra insectos y la luz solar.
No obstante, la bolsa queda impregnada de agroquímicos y por consiguiente es mayor la dificultad para reciclarla mediante métodos tradicionales; de ahí que las propuestas de reciclaje son bienvenidas.
MEJORAR EL ASFALTO
La labor en el Pitra tiene alrededor de ocho meses de estar activa y se basa en un proyecto de tesis de licenciatura llevado a cabo hace 13 años en el Lanamme.
El Dr. Loría Salazar comentó que en dicha investigación se proponía la modificación del asfalto con partes de bolsas de banano, pero se realizó con tecnología de la época y, por lo tanto, no se logró avanzar de manera significativa.
“Nuestro objetivo principal fue identificar qué cosas se le podían añadir al asfalto para mejorar su desempeño y lo primero que nos planteamos fue utilizar las bolsas del banano gracias a ese precedente”, afirmó Loría.
Entre los componentes de una mezcla asfáltica están el asfalto y la piedra, explicó el especialista, y al asfalto se le pueden aplicar polímeros para mejorarlo (el plástico es un polímero sintético); no obstante, estos son caros y por ende el costo total de la mezcla asfáltica es alto.
A la hora de hacer la “huella digital” química a la bolsa, se corroboró que es un polietileno de alta densidad, o sea, un polímero; luego, se realiza la caracterización avanzada de los materiales, se modificó y se realizaron ensayos.
Estos experimentos permitieron observar situaciones específicas, tales como si la bolsa se mezcla con el asfalto o no, cuál es la temperatura ideal para que eso suceda e identificar la composición química de los gases resultantes. Al respecto, los investigadores identificaron que había ciertos materiales que se volatilizaban en la atmósfera.
Para evitar este efecto secundario, Villegas explicó que el plástico se somete a un lavado previo con solventes a fin de separar los restos del insecticida de la bolsa. Las posibles trazas residuales se desnaturalizan durante el proceso de mezclado con el asfalto, pues está diseñado para alcanzar 160 grados centígrados, temperatura a la cual el asfalto se descompone.
Con la ayuda del Centro de Investigación en Electroquímica y Energía Química (Celeq), de la UCR, desarrollarán un método para encapsular el insecticida y evitar que vayan a la atmósfera o ver la posibilidad de reutilizarlo.
“Es importante ver que a 125 grados centígrados la bolsa está derretida y se mezcla con la molécula del asfalto, esto partiendo del hecho de que la temperatura de operación de una planta asfáltica va de 140 hasta 163 grados centígrados”, agregó Loría.
ANÁLISIS QUÍMICO
En el análisis químico de lo que ocurre a escala molecular, los investigadores encontraron que hay una sustitución al añadirle el polímero a las resinas y los asfaltenos, lo cual mejora la resistencia del asfalto a la deformación.
Loría destacó que “el asfalto no lo es todo, hay que añadirle piedra para que se convierta en la mezcla asfáltica. Hicimos los ensayos respectivos y nos dimos cuenta que en cuanto a la capacidad de resistencia a la deformación, la mezcla asfáltica resultó mucho más resistente que una mezcla sin modificar”.
Una de las dificultades que enfrentaron es que el tipo de bolsa utilizada en las plantaciones bananeras es una película muy delgada y al someterse a altas temperaturas se crea una concha o cáscara que no deja que la parte interna se mezcle con el asfalto.
Villegas dijo que para evitar ese efecto cortaron las bolsas en pedazos muy pequeños. “En los análisis químicos del asfalto modificado se ve que ciertas partes de los alfatenos reaccionan con el polietileno de alta densidad y eso hace que las características viscoelásticas del material mejoren”, mencionó Villegas.
PRECEDENTE METODOLÓGICO
En el estudio se empleó una tecnología pionera en el campo, como es la microscopía de fuerza atómica para saber cómo está insertado el polietileno de la bolsa en la matriz asfáltica; la caracterización química con espectroscopía Raman y el infrarrojo de gases para conocer cuáles gases se liberan en el proceso de producción.
Se usó otra técnica, conocida como DCS (Differential Calorimeter Scanning), para ver los puntos de fusión que ayudan a mezclar a menor temperatura con un consiguiente ahorro energético y un análisis termogravimétrico para identificar si hay descomposiciones del material durante el proceso productivo.
“Hablamos de tecnología que en Costa Rica, Latinoamérica y otras partes del mundo no se ha utilizado para el análisis de asfalto”, enfatizó el técnico químico.
La metodología científica empleada se comparó con otros ensayos hechos con polímeros comerciales y, según Loría, la bolsa de banano se posiciona muy bien, porque es un material de desecho prácticamente gratuito y tiene un desempeño ideal frente a otros polímeros o aditivos comerciales.
La siguiente prueba del proyecto será un tramo experimental a escala natural con un equipo sofisticado, denominado “Simulador pesado de vehículos”, que es básicamente un tráiler que entre seis a 12 semanas deteriora la carretera como si tuviera 15 años de uso.
“Vamos a procurar una coordinación con el Ministerio de Obras Públicas y Transportes para analizar la posibilidad de implementar la mezcla asfáltica en sus plantas de asfalto para los municipios y así evaluar su desempeño en proyectos pequeños. Si el resultado es el esperado, se podría pensar en proyectos grandes”, puntualizó Loría.
El Lanamme tiene mucho tiempo de trabajar con reciclados, particularmente los pavimentos, ya que una carretera entera se puede reciclar y así se contribuye a disminuir el consumo de combustibles, el uso de materiales y al aumento del valor estructural, al aportar mayor capacidad de resistencia a las vías de asfalto.
