Asfalto

El asfalto, también conocido como bitumen (,), es una forma líquida o semisólida de petróleo pegajosa, negra y altamente viscosa. Puede encontrarse en depósitos naturales o puede ser un producto refinado, y se clasifica como brea. Antes del siglo XX también se utilizaba el término asphaltum. La palabra se deriva del griego antiguo ἄσφαλτος ásphaltos. El depósito natural de asfalto más grande del mundo, estimado en 10 millones de toneladas, es el Lago Pitch ubicado en La Brea en el suroeste de Trinidad (isla de las Antillas ubicada en la costa noreste de Venezuela), dentro de la Corporación Regional de Siparia.

El uso principal (70 %) del asfalto es la construcción de carreteras, donde se usa como pegamento o aglutinante mezclado con partículas de agregado para crear concreto asfáltico. Sus otros usos principales son para productos impermeabilizantes bituminosos, incluida la producción de fieltro para techos y para el sellado de techos planos.

En ingeniería y ciencias de los materiales, los términos "asfalto" y "betún" a menudo se usan indistintamente para referirse tanto a las formas naturales como fabricadas de la sustancia, aunque existe una variación regional en cuanto a qué término es más común. En todo el mundo, los geólogos tienden a preferir el término "bitumen" para el material natural. Para el material fabricado, que es un residuo refinado del proceso de destilación de petróleos crudos seleccionados, el "bitumen" es el término predominante en gran parte del mundo; sin embargo, en inglés americano, "asphalt" se usa más comúnmente. Para ayudar a evitar confusiones, las frases "asfalto líquido", "aglutinante asfáltico" o "cemento asfáltico" se utilizan en los EE. UU. Coloquialmente, varias formas de asfalto a veces se denominan "alquitrán", como en el nombre de La Brea Tar Pits, aunque el alquitrán es un material diferente.

El asfalto natural a veces se especifica con el término "betún crudo". Su viscosidad es similar a la de la melaza fría, mientras que el material obtenido de la destilación fraccionada del petróleo crudo que hierve a 525 °C (977 °F) a veces se denomina "betún refinado". La provincia canadiense de Alberta tiene la mayor parte de las reservas mundiales de asfalto natural en las arenas bituminosas de Athabasca, que cubren 142 000 kilómetros cuadrados (55 000 millas cuadradas), un área más grande que Inglaterra.

Las propiedades del asfalto cambian con la temperatura, lo que significa que existe un rango específico en el que la viscosidad permite una compactación adecuada proporcionando lubricación entre las partículas durante el proceso de compactación. La baja temperatura evita que las partículas de agregado se muevan y no es posible lograr la densidad requerida. Las simulaciones por computadora de sistemas modelo simplificados pueden reproducir algunas de las propiedades características del asfalto.

Terminología

Etimología

La palabra "asfalto" se deriva del inglés medio tardío, a su vez del francés asphalte, basado en el latín tardío asphalton, asphaltum, que es la latinización del griego ἄσφαλτος (ásphaltos, ásphalton), una palabra que significa "asfalto/betún/brea", que tal vez deriva de ἀ-, "no, sin", es decir, el alfa privativo, y σφάλλειν (sphallein), "hacer caer, desconcertar, (en pasivo) errar, (en pasivo) ser rechazado". El primer uso del asfalto por parte de los antiguos fue como cemento para asegurar o unir varios objetos y, por lo tanto, parece probable que el nombre mismo expresara esta aplicación. Específicamente, Heródoto mencionó que se llevó betún a Babilonia para construir su gigantesco muro de fortificación. Del griego, la palabra pasó al latín tardío, y de allí al francés (asphalte) y al inglés ("asphaltum" y "asphalt"). En francés, el término asfalto se utiliza para depósitos de piedra caliza empapados de asfalto que se producen de forma natural y para productos fabricados especializados con menos vacíos o mayor contenido de betún que el "concreto asfáltico" utilizado para pavimentar caminos.

La palabra "betún" es del latín y pasó del francés al inglés. La palabra latina se remonta a la raíz protoindoeuropea *gʷet- "pitch"; ver ese enlace para otros cognados.

Terminología moderna

En inglés británico, se usa predominantemente tarmac, que es un nombre genérico, abreviatura de tar macadam. "Betún" se utiliza en lugar de "asfalto". La palabra "asfalto" en cambio, se utiliza para referirse al hormigón asfáltico, una mezcla de agregados de construcción y el propio asfalto (también llamado "asfalto" en el lenguaje común). El betún mezclado con arcilla generalmente se llamaba "asfalto", pero el término se usa con menos frecuencia en la actualidad.

En inglés australiano, la palabra "asphalt" se utiliza para describir una mezcla de agregados de construcción. "Betún" se refiere al líquido derivado de los residuos pesados de la destilación del petróleo crudo.

En inglés americano, "asphalt" es equivalente al "bitumen" británico. Sin embargo, el "asfalto" también se usa comúnmente como una forma abreviada de "concreto asfáltico" (por lo tanto, equivalente al "asphalt" o "tarmac" británico).

En inglés canadiense, la palabra "bitumen" se utiliza para referirse a los vastos depósitos canadienses de crudo extremadamente pesado, mientras que "asfalto" se utiliza para el producto de refinería de petróleo. El betún diluido (diluido con nafta para hacerlo fluir en las tuberías) se conoce como "dilbit" en la industria petrolera canadiense, mientras que el betún "mejorado" al crudo sintético se le conoce como "crudo sintético", y al crudo sintético mezclado con betún se le llama "synbit".

"Betunes" sigue siendo el término geológico preferido para los depósitos naturales de petróleo en forma sólida o semisólida. "Roca bituminosa" es una forma de arenisca impregnada con betún. Las arenas bituminosas de Alberta, Canadá, son un material similar.

Ninguno de los términos "asfalto" o "betún" debe confundirse con alquitrán o alquitrán de hulla. El alquitrán es el producto líquido espeso de la destilación seca y la pirólisis de hidrocarburos orgánicos provenientes principalmente de masas vegetales, ya sea fosilizadas como con el carbón, o recién recolectadas. La mayor parte del betún, por otro lado, se formó naturalmente cuando grandes cantidades de materiales orgánicos animales fueron depositados por el agua y enterrados a cientos de metros de profundidad en el punto diagenético, donde las moléculas de hidrocarburos grasos desorganizados se unieron en largas cadenas en ausencia de oxígeno.. El betún se presenta como un líquido sólido o altamente viscoso. Incluso puede mezclarse con depósitos de carbón. El betún y el carbón mediante el proceso Bergius se pueden refinar en gasolinas como la gasolina, y el betún se puede destilar en alquitrán, no al revés.

Composición

Composición normal

Los componentes del asfalto incluyen cuatro clases principales de compuestos:

• Aromáticos naftenos (naftalina), compuestos de compuestos aromáticos policíclicos parcialmente hidrogenados
• Aromático polar, compuesto por fenoles de alto peso molecular y ácidos carboxílicos producidos por oxidación parcial del material
• Hidrocarburos saturados; el porcentaje de compuestos saturados en asfalto correlaciona con su punto de ablandar
• Asfaltenos, compuestos por fenoles de alto peso molecular y compuestos heterocíclicos

Los aromáticos de nafteno y los aromáticos polares suelen ser los componentes mayoritarios. La mayoría de los betunes naturales también contienen compuestos organosulfurados, lo que da como resultado un contenido total de azufre de hasta el 4 %. El níquel y el vanadio se encuentran en <10 partes por millón, como es típico en algunos tipos de petróleo.

La sustancia es soluble en disulfuro de carbono. Comúnmente se modela como un coloide, con asfaltenos como fase dispersa y maltenos como fase continua. "Es casi imposible separar e identificar todas las diferentes moléculas de asfalto, porque la cantidad de moléculas con diferente estructura química es extremadamente grande".

El asfalto puede confundirse con el alquitrán de hulla, que es un material termoplástico negro visualmente similar producido por la destilación destructiva del carbón. A principios y mediados del siglo XX, cuando se producía gas ciudad, el alquitrán de hulla era un subproducto fácilmente disponible y se usaba ampliamente como aglutinante para los agregados de carreteras. La adición de alquitrán de hulla a las carreteras de macadán dio lugar a la palabra "asfalto", que ahora se usa en el lenguaje común para referirse a los materiales de construcción de carreteras. Sin embargo, desde la década de 1970, cuando el gas natural sucedió al gas ciudad, el asfalto ha superado por completo el uso del alquitrán de hulla en estas aplicaciones. Otros ejemplos de esta confusión incluyen La Brea Tar Pits y las arenas petrolíferas canadienses, que en realidad contienen betún natural en lugar de alquitrán. "Paso" es otro término que a veces se usa de manera informal para referirse al asfalto, como en Pitch Lake.

Aditivos, mezclas y contaminantes

Por razones económicas y de otro tipo, el asfalto a veces se vende combinado con otros materiales, a menudo sin etiquetarse como algo más que simplemente "asfalto".

Destaca especialmente el uso de fondos de aceite de motor re-refinados: "REOB" o "REOB" – el residuo de aceite de motor de automóvil reciclado recogido de los fondos de las torres de destilación al vacío de rerrefinación, en la fabricación de asfalto. REOB contiene varios elementos y compuestos que se encuentran en el aceite de motor reciclado: aditivos para el aceite original y materiales que se acumulan a partir de su circulación en el motor (normalmente, hierro y cobre). Algunas investigaciones han indicado una correlación entre esta adulteración del asfalto y el pavimento de bajo rendimiento.

Ocurrencia

La mayoría del asfalto utilizado comercialmente se obtiene del petróleo. No obstante, grandes cantidades de asfalto se encuentran en forma concentrada en la naturaleza. Los depósitos naturales de betún se forman a partir de los restos de algas microscópicas antiguas (diatomeas) y otros seres vivos. Estos depósitos naturales de betún se formaron durante el período Carbonífero, cuando los bosques pantanosos gigantes dominaban muchas partes de la Tierra. Fueron depositados en el lodo del fondo del océano o lago donde vivían los organismos. Bajo el calor (por encima de los 50 °C) y la presión del enterramiento en las profundidades de la tierra, los restos se transformaron en materiales como betún, kerógeno o petróleo.

Los depósitos naturales de betún incluyen lagos como el lago Pitch en Trinidad y Tobago y el lago Bermúdez en Venezuela. Las filtraciones naturales ocurren en La Brea Tar Pits y McKittrick Tar Pits en California, así como en el Mar Muerto.

El betún también se encuentra en areniscas no consolidadas conocidas como "arenas petrolíferas" en Alberta, Canadá, y las similares "arenas bituminosas" en Utah, Estados Unidos. La provincia canadiense de Alberta tiene la mayor parte de las reservas del mundo, en tres enormes depósitos que cubren 142 000 kilómetros cuadrados (55 000 millas cuadradas), un área más grande que Inglaterra o el estado de Nueva York. Estas arenas bituminosas contienen 166 mil millones de barriles (26,4×10^⁹ m³) de reservas de petróleo establecidas comercialmente, lo que otorga a Canadá la tercera reserva de petróleo más grande del mundo. Aunque históricamente se utilizó sin refinar para pavimentar carreteras, casi la totalidad de la producción se utiliza ahora como materia prima para refinerías de petróleo en Canadá y Estados Unidos.

El depósito de betún natural más grande del mundo, conocido como arenas bituminosas de Athabasca, se encuentra en la Formación McMurray del norte de Alberta. Esta formación es del Cretácico temprano y está compuesta por numerosos lentes de arenas petrolíferas con hasta un 20% de petróleo. Los estudios isotópicos muestran que los depósitos de petróleo tienen unos 110 millones de años. Dos formaciones más pequeñas pero aún muy grandes ocurren en las arenas petrolíferas de Peace River y las arenas petrolíferas de Cold Lake, al oeste y sureste de las arenas petrolíferas de Athabasca, respectivamente. De los depósitos de Alberta, solo partes de las arenas petrolíferas de Athabasca son lo suficientemente poco profundas para ser adecuadas para la minería a cielo abierto. El otro 80% tiene que ser producido por pozos de petróleo que utilicen técnicas mejoradas de recuperación de petróleo como el drenaje por gravedad asistido por vapor.

También se encuentran depósitos de bitumen o petróleo pesado mucho más pequeños en la cuenca de Uinta en Utah, EE. UU. El depósito Triángulo de arena bituminosa, por ejemplo, tiene aproximadamente un 6 % de betún.

Puede haber betún en vetas hidrotermales. Un ejemplo de esto es dentro de la Cuenca Uinta de Utah, en los EE. UU., donde hay un enjambre de vetas lateral y verticalmente extensas compuestas de un hidrocarburo sólido denominado Gilsonita. Estas vetas se formaron por la polimerización y solidificación de hidrocarburos que se movilizaron desde las lutitas bituminosas más profundas de la Formación Green River durante el entierro y la diagénesis.

El betún es similar a la materia orgánica de los meteoritos carbonosos. Sin embargo, estudios detallados han demostrado que estos materiales son distintos. Se considera que los vastos recursos de betún de Alberta comenzaron como material vivo de plantas y animales marinos, principalmente algas, que murieron hace millones de años cuando un antiguo océano cubrió Alberta. Fueron cubiertos por lodo, enterrados profundamente con el tiempo y suavemente cocinados en aceite por calor geotérmico a una temperatura de 50 a 150 °C (120 a 300 °F). Debido a la presión de la elevación de las Montañas Rocosas en el suroeste de Alberta, hace 80 a 55 millones de años, el petróleo fue conducido hacia el noreste cientos de kilómetros y quedó atrapado en depósitos de arena subterráneos dejados por antiguos lechos de ríos y playas oceánicas, formando así las arenas bituminosas..

Historia

Tiempos antiguos

El uso de betún natural para la impermeabilización y como adhesivo data al menos del quinto milenio antes de Cristo, con una canasta de almacenamiento de cultivos descubierta en Mehrgarh, de la civilización del valle del Indo, forrada con él. En el tercer milenio a. C., se usaba asfalto de roca refinada en la región y se usaba para impermeabilizar el Gran Baño en Mohenjo-Daro.

En el antiguo Medio Oriente, los sumerios usaban depósitos de betún natural como mortero entre ladrillos y piedras, para cementar partes de tallas, como ojos, en su lugar, para calafatear barcos y para impermeabilizar. El historiador griego Heródoto dijo que se usaba betún caliente como mortero en los muros de Babilonia.

El túnel del Éufrates de 1 kilómetro (0,62 mi) de largo debajo del río Éufrates en Babilonia en la época de la reina Semíramis (c. 800 aC) se dice que fue construido con ladrillos cocidos cubiertos con betún como agente impermeabilizante.

Los antiguos egipcios usaban betún para embalsamar momias. La palabra persa para asfalto es moom, que está relacionada con la palabra inglesa momia. Los egipcios' La principal fuente de betún era el Mar Muerto, que los romanos conocían como Palus Asphaltites (Lago de asfalto).

Aproximadamente en el año 40 d. C., Dioscórides describió el material del Mar Muerto como betún de Judaicum y señaló otros lugares de la región donde se podía encontrar. Se cree que el betún de Sidón se refiere al material encontrado en Hasbeya en el Líbano. Plinio también se refiere al betún que se encuentra en Epiro. El betún era un recurso estratégico valioso. Fue objeto de la primera batalla conocida por un depósito de hidrocarburos, entre los seléucidas y los nabateos en el 312 a.

En el antiguo Lejano Oriente, el betún natural se hervía lentamente para deshacerse de las fracciones más altas, lo que dejaba un material termoplástico de mayor peso molecular que, cuando se colocaba en capas sobre los objetos, se endurecía al enfriarse. Esto se usó para cubrir objetos que necesitaban impermeabilización, como vainas y otros artículos. Las estatuillas de deidades domésticas también se fundieron con este tipo de material en Japón, y probablemente también en China.

En América del Norte, la recuperación arqueológica ha indicado que a veces se usaba betún para adherir puntas de proyectiles de piedra a ejes de madera. En Canadá, los aborígenes usaban el betún que se filtraba de las orillas del Athabasca y otros ríos para impermeabilizar las canoas de corteza de abedul, y también lo calentaban en ollas de barro para protegerse de los mosquitos en el verano.

Europa continental

En 1553, Pierre Belon describió en su obra Observaciones que pissasphalto, una mezcla de brea y betún, se usaba en la República de Ragusa (ahora Dubrovnik, Croacia) para el alquitranado de barcos.

Una edición de 1838 de Mechanics Magazine cita un uso temprano del asfalto en Francia. Un panfleto fechado en 1621, por "un tal Monsieur d'Eyrinys, afirma que había descubierto la existencia (de asfalto) en grandes cantidades en las cercanías de Neufchatel", y que se proponía utilizarlo en una variedad de formas, "principalmente en la construcción de graneros a prueba de aire y en la protección, por medio de los arcos, de los cursos de agua en la ciudad de París de la intrusión de suciedad y suciedad", que en ese momento inutilizó el agua. "Se explaya también sobre la excelencia de este material para formar terrazas niveladas y duraderas" en los palacios, "la idea de formar tales terrazas en las calles probablemente no cruzaría la mente de un parisino de esa generación".

Pero la sustancia se descuidó en general en Francia hasta la revolución de 1830. En la década de 1830 hubo un gran interés y el asfalto se volvió ampliamente utilizado para pavimentos, techos planos y el revestimiento de cisternas, y en Inglaterra, se había hecho algún uso de él para fines similares". Su ascenso en Europa fue "un fenómeno repentino", luego de que se encontraran depósitos naturales "en Francia en Osbann (Bas-Rhin), el Parc (Ain) y el Puy-de-la-Poix (Puy-de-Dôme)", aunque también podría hacerse artificialmente. Uno de los primeros usos en Francia fue la colocación de unas 24.000 yardas cuadradas de asfalto Seyssel en la Place de la Concorde en 1835.

Reino Unido

Entre los primeros usos del betún en el Reino Unido estaba el grabado. El Polygraphice de William Salmon (1673) proporciona una receta para el barniz utilizado en el grabado, que consta de tres onzas de cera virgen, dos onzas de masilla y una onza de asfalto. Para la quinta edición en 1685, había incluido más recetas de asfalto de otras fuentes.

La primera patente británica para el uso de asfalto fue "la patente de asfalto o betún de Cassell" en 1834. Luego, el 25 de noviembre de 1837, Richard Tappin Claridge patentó el uso de asfalto Seyssel (patente n.º 7849), para su uso en pavimento asfáltico, después de haberlo visto empleado en Francia y Bélgica cuando visitó a Frederick Walter Simms, quien trabajó con él en la introducción del asfalto en Gran Bretaña. El Dr. T. Lamb Phipson escribe que su padre, Samuel Ryland Phipson, un amigo de Claridge, también fue "instrumental en la introducción del pavimento de asfalto (en 1836)".

Claridge obtuvo una patente en Escocia el 27 de marzo de 1838 y obtuvo una patente en Irlanda el 23 de abril de 1838. En 1851, los fideicomisarios de una empresa previamente formada por Claridge solicitaron extensiones para la patente de 1837 y para ambas patentes de 1838.. Claridge's Patent Asphalte Company – formada en 1838 con el propósito de introducir en Gran Bretaña "asfalto en su estado natural de la mina Pyrimont Seysell en Francia", - &# 34;colocó uno de los primeros pavimentos de asfalto en Whitehall". Se hicieron pruebas del pavimento en 1838 en la acera en Whitehall, el establo en Knightsbridge Barracks, "y posteriormente en el espacio al pie de los escalones que conducen desde Waterloo Place a St. James Park". "La formación en 1838 de Claridge's Patent Asphalte Company (con una distinguida lista de patrocinadores aristocráticos, y Marc e Isambard Brunel como fideicomisario e ingeniero consultor, respectivamente), dio un enorme impulso al desarrollo de una industria británica del asfalto". "A fines de 1838, al menos otras dos compañías, Robinson's y Bastenne Company, estaban en producción", con asfalto colocado como pavimentación en Brighton, Herne Bay, Canterbury, Kensington, el Strand, y una gran área de piso en Bunhill-row, mientras que el pavimento de Claridge's Whitehall "continúa(d) en buen estado". Bonnington Chemical Works fabricaba asfalto con alquitrán de hulla y en 1839 lo había instalado en Bonnington.

En 1838, hubo una oleada de actividad empresarial relacionada con el asfalto, que tenía usos más allá de la pavimentación. Por ejemplo, el asfalto también podría usarse para pisos, impermeabilización de edificios y para la impermeabilización de varios tipos de piscinas y baños, los cuales también proliferaron en el siglo XIX. Uno de los primeros ejemplos sobrevivientes de su uso se puede ver en el cementerio de Highgate, donde se usó en 1839 para sellar el techo de las catacumbas de la terraza. En la bolsa de valores de Londres, hubo varios reclamos en cuanto a la exclusividad de la calidad del asfalto de Francia, Alemania e Inglaterra. Y se concedieron numerosas patentes en Francia, y en Inglaterra se denegó un número similar de solicitudes de patentes debido a su similitud entre sí. En Inglaterra, el "Claridge's fue el tipo más utilizado en las décadas de 1840 y 50".

En 1914, Claridge's Company formó una empresa conjunta para producir macadán alquitranado, con materiales fabricados a través de una empresa subsidiaria llamada Clarmac Roads Ltd. Resultaron dos productos, a saber, Clarmac, y Clarphalte, siendo el primero fabricado por Clarmac Roads y el segundo por Claridge's Patent Asphalte Co., aunque Clarmac fue más utilizado. Sin embargo, la Primera Guerra Mundial arruinó a Clarmac Company, que entró en liquidación en 1915. La quiebra de Clarmac Roads Ltd tuvo un efecto continuo en Claridge's Company, que también se disolvió obligatoriamente, cesando sus operaciones en 1917. habiendo invertido una cantidad sustancial de fondos en la nueva empresa, tanto al principio como en un intento posterior de salvar a Clarmac Company.

En la Gran Bretaña del siglo XIX se pensaba que el betún contenía sustancias químicas con propiedades medicinales. Los extractos de betún se usaban para tratar el catarro y algunas formas de asma y como remedio contra los gusanos, especialmente la tenia.

Estados Unidos

El primer uso de betún en el Nuevo Mundo fue por parte de los pueblos indígenas. En la costa oeste, ya en el siglo XIII, los pueblos tongva, luiseño y chumash recolectaron el betún natural que se filtraba a la superficie sobre los depósitos de petróleo subyacentes. Los tres grupos utilizaron la sustancia como adhesivo. Se encuentra en muchos artefactos diferentes de herramientas y artículos ceremoniales. Por ejemplo, se usaba en sonajeros para adherir calabazas o caparazones de tortuga a los mangos de los sonajeros. También se utilizó en la decoración. Pequeñas cuentas redondas de concha a menudo se colocaban en asfalto para proporcionar decoraciones. Se usaba como sellador en canastas para hacerlas herméticas para transportar agua, posiblemente envenenando a quienes bebían el agua. El asfalto también se utilizó para sellar los tablones de las canoas oceánicas.

El asfalto se utilizó por primera vez para pavimentar calles en la década de 1870. Al principio, la "roca bituminosa" se utilizó, como en Ritchie Mines en Macfarlan en el condado de Ritchie, Virginia Occidental, de 1852 a 1873. En 1876, se utilizó pavimentación a base de asfalto para pavimentar Pennsylvania Avenue en Washington DC, a tiempo para la celebración del centenario nacional.

En la era de los caballos, las calles de EE. UU. en su mayoría no estaban pavimentadas y estaban cubiertas de tierra o grava. Especialmente donde el barro o las zanjas a menudo dificultaban el paso de las calles, los pavimentos a veces estaban hechos de diversos materiales, incluidos tablones de madera, adoquines u otros bloques de piedra, o ladrillos. Los caminos sin pavimentar produjeron un desgaste desigual y peligros para los peatones. A fines del siglo XIX, con el auge de la popular bicicleta, los clubes de ciclistas fueron importantes para impulsar una pavimentación más general de las calles. La defensa del pavimento aumentó a principios del siglo XX con el auge del automóvil. El asfalto se convirtió gradualmente en un método de pavimentación cada vez más común. St. Charles Avenue en Nueva Orleans se pavimentó con asfalto en toda su longitud en 1889.

En 1900, solo Manhattan tenía 130 000 caballos, tirando de tranvías, vagones y carruajes, y dejando atrás sus desechos. No eran rápidos, y los peatones podían esquivarlos y abrirse camino a través de las calles llenas de gente. Los pueblos pequeños continuaron dependiendo de la tierra y la grava, pero las ciudades más grandes querían calles mucho mejores. Buscaron bloques de madera o granito en la década de 1850. En 1890, se pavimentó un tercio de las 2000 millas de calles de Chicago, principalmente con bloques de madera, que brindaban mejor tracción que el barro. La superficie de ladrillo fue un buen compromiso, pero aún mejor fue el pavimento de asfalto, que era fácil de instalar y cortar para llegar a las alcantarillas. Con Londres y París sirviendo como modelos, Washington colocó 400,000 yardas cuadradas de pavimentación asfáltica en 1882; se convirtió en el modelo para Buffalo, Filadelfia y otros lugares. Para fines de siglo, las ciudades estadounidenses contaban con 30 millones de yardas cuadradas de pavimentación de asfalto, muy por encima de las de ladrillo. Las calles se volvieron más rápidas y peligrosas por lo que se instalaron semáforos eléctricos. Los carritos eléctricos (a 12 millas por hora) se convirtieron en el principal servicio de transporte para los compradores de clase media y los oficinistas hasta que compraron automóviles después de 1945 y viajaban desde suburbios más distantes en privacidad y comodidad por carreteras asfaltadas.

Canadá

Canadá tiene el depósito de betún natural más grande del mundo en las arenas bituminosas de Athabasca, y las Primeras Naciones canadienses a lo largo del río Athabasca lo han usado durante mucho tiempo para impermeabilizar sus canoas. En 1719, un cree llamado Wa-Pa-Su trajo una muestra para intercambiarla a Henry Kelsey de la Compañía de la Bahía de Hudson, quien fue el primer europeo registrado en verla. Sin embargo, no fue hasta 1787 que el comerciante de pieles y explorador Alexander MacKenzie vio las arenas bituminosas de Athabasca y dijo: "A unas 24 millas de la bifurcación (de los ríos Athabasca y Clearwater) hay algunas fuentes bituminosas en las que se puede insertar un poste de 20 pies de largo sin la menor resistencia."

El valor del yacimiento fue evidente desde el principio, pero no así la forma de extraer el betún. La ciudad más cercana, Fort McMurray, Alberta, era un pequeño puesto de comercio de pieles, otros mercados estaban muy lejos y los costos de transporte eran demasiado altos para enviar la arena bituminosa cruda para pavimentar. En 1915, Sidney Ells de Federal Mines Branch experimentó con técnicas de separación y usó el producto para pavimentar 600 pies de camino en Edmonton, Alberta. Otras carreteras en Alberta se pavimentaron con material extraído de arenas bituminosas, pero en general no fue económico. Durante la década de 1920, el Dr. Karl A. Clark del Alberta Research Council patentó un proceso de separación de aceite con agua caliente y el empresario Robert C. Fitzsimmons construyó la planta de separación de aceite Bitumount, que entre 1925 y 1958 produjo hasta 300 barriles (50 m ³) por día de betún utilizando el método del Dr. Clark. La mayor parte del betún se usó para impermeabilizar techos, pero otros usos incluyeron combustibles, aceites lubricantes, tinta para impresoras, medicamentos, pinturas a prueba de óxido y ácidos, techos ignífugos, pavimentación de calles, charol y conservantes para postes de cercas. Finalmente, Fitzsimmons se quedó sin dinero y el gobierno de Alberta se hizo cargo de la planta. Hoy la planta de Bitumount es Conjunto Histórico Provincial.

Fotografía y arte

El betún se utilizó en las primeras tecnologías fotográficas. En 1826, o 1827, fue utilizado por el científico francés Joseph Nicéphore Niépce para hacer la fotografía más antigua que se conserva de la naturaleza. El betún se recubrió con una capa delgada sobre una placa de peltre que luego se expuso en una cámara. La exposición a la luz endureció el betún y lo hizo insoluble, de modo que cuando se enjuagó posteriormente con un solvente solo quedaron las áreas suficientemente iluminadas. Se requerían muchas horas de exposición en la cámara, lo que hacía que el betún no fuera práctico para la fotografía ordinaria, pero desde la década de 1850 hasta la de 1920 fue de uso común como fotoprotector en la producción de planchas de impresión para varios procesos de impresión fotomecánica.

El betún fue la némesis de muchos artistas durante el siglo XIX. Aunque se usó ampliamente durante un tiempo, finalmente resultó inestable para su uso en pintura al óleo, especialmente cuando se mezclaba con los diluyentes más comunes, como aceite de linaza, barniz y trementina. A menos que esté completamente diluido, el betún nunca se solidifica por completo y con el tiempo corromperá a los otros pigmentos con los que entra en contacto. El uso de betún como esmalte para crear sombras o mezclado con otros colores para dar un tono más oscuro resultó en el eventual deterioro de muchas pinturas, por ejemplo, las de Delacroix. Quizás el ejemplo más famoso de la destructividad del betún es La balsa de la medusa de Théodore Géricault (1818-1819), donde su uso del betún hizo que los colores brillantes degeneraran en verdes oscuros y negros y que la pintura y el lienzo se pandearan..

Uso moderno

Uso mundial

La gran mayoría del asfalto refinado se utiliza en la construcción: principalmente como componente de productos utilizados en aplicaciones de pavimentación y techado. De acuerdo con los requisitos del uso final, el asfalto se produce según las especificaciones. Esto se logra refinando o mezclando. Se estima que el uso mundial actual de asfalto es de aproximadamente 102 millones de toneladas por año. Aproximadamente el 85% de todo el asfalto producido se utiliza como aglomerante en el hormigón asfáltico para carreteras. También se utiliza en otras zonas pavimentadas como pistas de aeropuertos, aparcamientos y aceras. Por lo general, la producción de hormigón asfáltico implica mezclar agregados finos y gruesos como arena, grava y roca triturada con asfalto, que actúa como agente aglutinante. Se pueden agregar al asfalto otros materiales, como polímeros reciclados (p. ej., llantas de caucho), para modificar sus propiedades de acuerdo con la aplicación a la que finalmente se destina el asfalto.

Otro 10 % de la producción mundial de asfalto se usa en aplicaciones de techado, donde sus cualidades impermeabilizantes son invaluables. El 5% restante del asfalto se usa principalmente para fines de sellado y aislamiento en una variedad de materiales de construcción, como revestimientos de tuberías, respaldo de losetas de alfombra y pintura. El asfalto se aplica en la construcción y mantenimiento de muchas estructuras, sistemas y componentes, como los siguientes:

Hormigón asfáltico laminado

El mayor uso del asfalto es para hacer concreto asfáltico para superficies de caminos; esto representa aproximadamente el 85% del asfalto consumido en los Estados Unidos. Hay unas 4.000 plantas mezcladoras de hormigón asfáltico en los EE. UU. y un número similar en Europa.

Las mezclas de pavimento de hormigón asfáltico suelen estar compuestas por un 5 % de cemento asfáltico y un 95 % de agregados (piedra, arena y grava). Debido a su naturaleza altamente viscosa, el cemento asfáltico debe calentarse para que pueda mezclarse con los agregados en la instalación de mezcla asfáltica. La temperatura requerida varía según las características del asfalto y los agregados, pero las tecnologías de mezcla asfáltica tibia permiten a los productores reducir la temperatura requerida.

El peso de un pavimento de asfalto depende del tipo de agregado, el asfalto y el contenido de vacíos de aire. Un ejemplo promedio en los Estados Unidos es de alrededor de 112 libras por yarda cuadrada, por pulgada de espesor de pavimento.

Cuando se realiza mantenimiento en pavimentos de asfalto, como el fresado para eliminar una superficie desgastada o dañada, el material eliminado se puede devolver a una instalación para su procesamiento en nuevas mezclas de pavimento. El asfalto en el material removido se puede reactivar y volver a usar en nuevas mezclas de pavimento. Dado que alrededor del 95% de las carreteras pavimentadas se construyen o recubren con asfalto, cada año se recupera una cantidad sustancial de material de pavimento asfáltico. Según encuestas de la industria realizadas anualmente por la Administración Federal de Carreteras y la Asociación Nacional de Pavimentos Asfálticos, más del 99 % del asfalto que se retira cada año de las superficies de las carreteras durante los proyectos de ampliación y repavimentación se reutiliza como parte de nuevos pavimentos, lechos de carreteras, arcenes y terraplenes o almacenados para uso futuro.

El pavimento de hormigón asfáltico se utiliza ampliamente en aeropuertos de todo el mundo. Debido a su robustez y capacidad de reparación rápida, es muy utilizado para pistas de aterrizaje.

Mastic asfalto

El asfalto de masilla es un tipo de asfalto que se diferencia del asfalto clasificado denso (concreto asfáltico) en que tiene un mayor contenido de asfalto (aglutinante), generalmente alrededor del 7-10 % de la mezcla total de agregados, a diferencia del concreto asfáltico laminado., que tiene solo alrededor del 5% de asfalto. Esta sustancia termoplástica es muy utilizada en la industria de la construcción para la impermeabilización de cubiertas planas y depósitos subterráneos. El asfalto de masilla se calienta a una temperatura de 210 °C (410 °F) y se extiende en capas para formar una barrera impermeable de unos 20 milímetros (0,8 pulgadas) de espesor.

Emulsión asfáltica

Las emulsiones asfálticas son mezclas coloidales de betún y agua. Debido a las diferentes tensiones superficiales de los dos líquidos, no se pueden crear emulsiones estables simplemente mezclándolos. Por lo tanto, se agregan varios emulsionantes y estabilizadores. Los emulsionantes son moléculas anfifílicas que difieren en la carga de su grupo de cabeza polar. Reducen la tensión superficial de la emulsión y evitan así que las partículas de betún se fundan. La carga del emulsionante define el tipo de emulsión: aniónica (carga negativa) y catiónica (carga positiva). La concentración de un emulsionante es un parámetro crítico que afecta el tamaño de las partículas de betún: concentraciones más altas conducen a partículas de betún más pequeñas. Por lo tanto, los emulsionantes tienen un gran impacto en la estabilidad, viscosidad, resistencia a la rotura y adherencia de la emulsión asfáltica. El tamaño de las partículas de betún suele estar entre 0,1 y 50 µm con una fracción principal entre 1 µm y 10 µm. Las técnicas de difracción láser se pueden utilizar para determinar la distribución del tamaño de las partículas de forma rápida y sencilla. Los emulsionantes catiónicos incluyen principalmente aminas de cadena larga como imidazolinas, amidoaminas y diaminas, que adquieren una carga positiva cuando se les agrega un ácido. Los emulsionantes aniónicos suelen ser ácidos grasos extraídos de la lignina, el aceite de resina o la resina de árbol saponificada con bases como NaOH, que crea una carga negativa.

Durante el almacenamiento de las emulsiones asfálticas, las partículas bituminosas sedimentan, se aglomeran (floculación), o se fusionan (coagulación), lo que conduce a una cierta inestabilidad de la emulsión asfáltica. La rapidez con la que se produce este proceso depende de la formulación de la emulsión asfáltica, pero también de las condiciones de almacenamiento, como la temperatura y la humedad. Cuando el betún emulsionado entra en contacto con los agregados, los emulsionantes pierden su eficacia, la emulsión se descompone y se forma una película de betún adherida denominada "rotura". Las partículas de betún crean casi instantáneamente una película continua de betún al coagularse y separarse del agua que se evapora. No todas las emulsiones asfálticas reaccionan tan rápido como las otras cuando entran en contacto con los agregados. Eso permite una clasificación en emulsiones de fraguado rápido (R), fraguado lento (SS) y fraguado medio (MS), pero también una optimización individual específica de la aplicación de la formulación y un amplio campo de aplicación (1). Por ejemplo, las emulsiones de ruptura lenta aseguran un tiempo de procesamiento más prolongado, lo que es particularmente ventajoso para los agregados finos (1).

Se reportan problemas de adherencia para emulsiones aniónicas en contacto con agregados ricos en cuarzo. Se sustituyen por emulsiones catiónicas consiguiendo una mejor adherencia. La extensa gama de emulsiones asfálticas no está suficientemente cubierta por la estandarización. DIN EN 13808 para emulsiones asfálticas catiónicas existe desde julio de 2005. Aquí se describe una clasificación de las emulsiones asfálticas basada en letras y números, considerando cargas, viscosidades y el tipo de betún. El proceso de producción de las emulsiones asfálticas es muy complejo. Se utilizan comúnmente dos métodos, el "molino coloidal" y el método "High Internal Phase Ratio (HIPR)" método. En el "molino coloidal" método, un rotor se mueve a alta velocidad dentro de un estator mediante la adición de betún y una mezcla de agua y emulsionante. Las fuerzas de cizallamiento resultantes generan partículas de betún entre 5 µm y 10 µm recubiertas con emulsionantes. La "alta relación de fase interna (HIPR)" El método se utiliza para crear partículas de betún más pequeñas, monomodales, distribuciones estrechas de tamaño de partícula y concentraciones de betún muy altas. Aquí, primero se produce una emulsión de asfalto altamente concentrada mediante agitación moderada y luego se diluye. En contraste con el "Colloid-Mill" método, la fase acuosa se introduce en betún caliente, lo que permite concentraciones de betún muy altas.

T La "Relación de fase interna alta (HIPR)" El método se utiliza para crear partículas de betún más pequeñas, monomodales, distribuciones estrechas de tamaño de partícula y concentraciones de betún muy altas. Aquí, primero se produce una emulsión bituminosa altamente concentrada mediante agitación moderada y luego se diluye. En contraste con el "Colloid-Mill" método, la fase acuosa se introduce en betún caliente, lo que permite concentraciones de betún muy altas (1). El "High Internal Phase Ratio (HIPR)" El método se utiliza para crear partículas de betún más pequeñas, monomodales, distribuciones estrechas de tamaño de partícula y concentraciones de betún muy altas. Aquí, primero se produce una emulsión bituminosa altamente concentrada mediante agitación moderada y luego se diluye. En contraste con el "Colloid-Mill" método, la fase acuosa se introduce en betún caliente, lo que permite concentraciones de betún muy altas (1).

Las emulsiones asfálticas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Se utilizan en la construcción de carreteras y protección de edificios e incluyen principalmente la aplicación en mezclas de reciclaje en frío, recubrimiento adhesivo y tratamiento de superficies (1). Debido a la menor viscosidad en comparación con el betún caliente, el procesamiento requiere menos energía y se asocia con un riesgo significativamente menor de incendio y quemaduras. Chipseal consiste en rociar la superficie de la carretera con una emulsión de asfalto seguida de una capa de roca triturada, grava o escoria triturada. El Slurry Seal es una mezcla de emulsión asfáltica y agregado triturado fino que se esparce sobre la superficie de una carretera. El asfalto mezclado en frío también se puede hacer a partir de una emulsión asfáltica para crear pavimentos similares al asfalto mezclado en caliente, de varias pulgadas de profundidad, y las emulsiones asfálticas también se mezclan con asfalto mezclado en caliente reciclado para crear pavimentos de bajo costo. Se sabe que las técnicas basadas en emulsiones bituminosas son útiles para todo tipo de caminos, su uso también puede ser posible en las siguientes aplicaciones: 1. Asfaltos para caminos con mucho tráfico (basados en el uso de emulsiones modificadas con polímeros) 2. Mezclas basadas en emulsiones tibias, para mejorar tanto su tiempo de maduración como sus propiedades mecánicas 3. Tecnología de medio calor, en la que los áridos se calientan hasta 100 grados, produciendo mezclas con propiedades similares a las de los asfaltos en caliente 4. Tratamiento superficial de altas prestaciones.

Petróleo crudo sintético

El petróleo crudo sintético, también conocido como crudo sintético, es el resultado de una planta mejoradora de bitumen utilizada en relación con la producción de arena bituminosa en Canadá. Las arenas bituminosas se extraen utilizando palas mecánicas enormes (capacidad de 100 toneladas) y se cargan en camiones de volteo aún más grandes (capacidad de 400 toneladas) para trasladarlos a una instalación de mejora. El proceso utilizado para extraer el betún de la arena es un proceso de agua caliente desarrollado originalmente por el Dr. Karl Clark de la Universidad de Alberta durante la década de 1920. Después de la extracción de la arena, el betún se introduce en un mejorador de betún que lo convierte en un equivalente de petróleo crudo ligero. Esta sustancia sintética es lo suficientemente fluida como para ser transferida a través de oleoductos convencionales y puede introducirse en refinerías de petróleo convencionales sin ningún tratamiento adicional. En 2015, los mejoradores de betún canadienses producían más de 1 millón de barriles (160×10^³ m³) por día de crudo sintético, del cual el 75% se exportó a refinerías de petróleo en el Estados Unidos.

En Alberta, cinco mejoradores de betún producen petróleo crudo sintético y una variedad de otros productos: el mejorador Suncor Energy cerca de Fort McMurray, Alberta, produce petróleo crudo sintético más combustible diésel; los mejoradores Syncrude Canada, Canadian Natural Resources y Nexen cerca de Fort McMurray producen petróleo crudo sintético; y Shell Scotford Upgrader cerca de Edmonton produce petróleo crudo sintético además de una materia prima intermedia para la cercana refinería de petróleo de Shell. Un sexto mejorador, en construcción en 2015 cerca de Redwater, Alberta, mejorará la mitad de su bitumen crudo directamente a combustible diesel, y el resto de la producción se venderá como materia prima a refinerías de petróleo y plantas petroquímicas cercanas.

Betunes crudos sin mejorar

El betún canadiense no difiere sustancialmente de los petróleos como el extrapesado venezolano y el crudo pesado mexicano en composición química, y la dificultad real es mover el betún extremadamente viscoso a través de oleoductos hasta la refinería. Muchas refinerías de petróleo modernas son extremadamente sofisticadas y pueden procesar betún no mejorado directamente en productos como gasolina, combustible diésel y asfalto refinado sin ningún procesamiento previo. Esto es particularmente común en áreas como la costa del golfo de EE. UU., donde se diseñaron refinerías para procesar petróleo venezolano y mexicano, y en áreas como el medio oeste de EE. UU., donde se reconstruyeron refinerías para procesar petróleo pesado a medida que disminuía la producción nacional de petróleo liviano. Dadas las opciones, tales refinerías de petróleo pesado generalmente prefieren comprar betún en lugar de petróleo sintético porque el costo es más bajo y, en algunos casos, porque prefieren producir más combustible diesel y menos gasolina. En 2015, la producción y las exportaciones canadienses de betún no mejorado superaron las del petróleo crudo sintético en más de 1,3 millones de barriles (210×10^³ m³) al día, de los cuales unos 65 % fue exportado a los Estados Unidos.

Debido a la dificultad de mover el betún crudo a través de las tuberías, el betún no mejorado generalmente se diluye con gas natural condensado en una forma llamada dilbit o con petróleo crudo sintético, llamado synbit. Sin embargo, para hacer frente a la competencia internacional, gran parte del betún no mejorado ahora se vende como una mezcla de múltiples grados de betún, petróleo crudo convencional, petróleo crudo sintético y condensado en un producto de referencia estandarizado como Western Canadian Select. Esta mezcla de petróleo crudo pesado y agrio está diseñada para tener características de refinación uniformes para competir con los petróleos pesados comercializados internacionalmente, como Mexican Mayan o Arabian Dubai Crude.

Matriz de encapsulación de residuos radiactivos

El asfalto se utilizó a partir de la década de 1960 como matriz hidrofóbica con el objetivo de encapsular desechos radiactivos como las sales de actividad media (principalmente nitrato de sodio soluble y sulfato de sodio) producidas por el reprocesamiento de combustibles nucleares gastados o lodos radiactivos de estanques de sedimentación. Los residuos radiactivos bituminosos que contienen elementos transuránicos emisores alfa altamente radiotóxicos procedentes de plantas de reprocesamiento nuclear se han producido a escala industrial en Francia, Bélgica y Japón, pero este tipo de acondicionamiento de residuos se ha abandonado por cuestiones de seguridad operativa (riesgos de incendio, como ocurrió en un planta de bituminización en Tokai Works en Japón) y problemas de estabilidad a largo plazo relacionados con su disposición geológica en formaciones rocosas profundas. Uno de los principales problemas es el hinchamiento del asfalto expuesto a la radiación y al agua. El hinchamiento del asfalto es inducido primero por radiación debido a la presencia de burbujas de gas hidrógeno generadas por radiólisis alfa y gamma. Un segundo mecanismo es el hinchamiento de la matriz cuando las sales higroscópicas encapsuladas expuestas al agua o la humedad comienzan a rehidratarse y disolverse. La alta concentración de sal en la solución de los poros dentro de la matriz bituminosa es entonces responsable de los efectos osmóticos dentro de la matriz bituminosa. El agua se mueve en la dirección de las sales concentradas, actuando el asfalto como una membrana semipermeable. Esto también hace que la matriz se hinche. La presión de hinchamiento debida al efecto osmótico a volumen constante puede alcanzar los 200 bares. Si no se gestiona adecuadamente, esta alta presión puede provocar fracturas en el campo cercano de una galería de eliminación de residuos de actividad media bituminizados. Cuando la matriz bituminosa ha sido alterada por el hinchamiento, los radionucleidos encapsulados son fácilmente lixiviados por el contacto con el agua subterránea y liberados en la geosfera. La alta fuerza iónica de la solución salina concentrada también favorece la migración de radionúclidos en las rocas huésped arcillosas. La presencia de nitrato químicamente reactivo también puede afectar las condiciones redox que prevalecen en la roca huésped al establecer condiciones oxidantes que impiden la reducción de radionucleidos sensibles a redox. Bajo sus valencias más altas, los radionucleidos de elementos como el selenio, el tecnecio, el uranio, el neptunio y el plutonio tienen una mayor solubilidad y también suelen estar presentes en el agua como aniones no retardados. Esto hace que la eliminación de residuos bituminizados de nivel medio sea un gran desafío.

Se han utilizado diferentes tipos de asfalto: betún soplado (parcialmente oxidado con oxígeno del aire a alta temperatura después de la destilación, y más duro) y betún de destilación directa (más blando). Los betunes soplados como el Mexphalte, con un alto contenido en hidrocarburos saturados, son más fácilmente biodegradables por los microorganismos que los betunes de destilación directa, con un bajo contenido en hidrocarburos saturados y un alto contenido en hidrocarburos aromáticos.

Actualmente, la industria nuclear y las organizaciones de gestión de residuos consideran que la encapsulación de residuos radiactivos en hormigón es una alternativa más segura.

Otros usos

Las tejas para techos y los techos en rollo representan la mayor parte del consumo restante de asfalto. Otros usos incluyen aerosoles para ganado, tratamientos para postes de cercas e impermeabilización de telas. El asfalto se usa para hacer Japan black, una laca conocida especialmente por su uso en hierro y acero, y también se usa en pinturas y tintas para marcadores por parte de algunas empresas proveedoras de pintura para exteriores para aumentar la resistencia a la intemperie y la permanencia de la pintura o la tinta, y para oscurecer el color. El asfalto también se usa para sellar algunas baterías alcalinas durante el proceso de fabricación.

Producción

Alrededor de 40.000.000 de toneladas se produjeron en 1984. Se obtiene como el "pesado" (es decir, difícil de destilar) fracción. El material con un punto de ebullición superior a los 500 °C se considera asfalto. La destilación al vacío lo separa de los demás componentes del petróleo crudo (como la nafta, la gasolina y el diesel). El material resultante normalmente se trata más para extraer cantidades pequeñas pero valiosas de lubricantes y para ajustar las propiedades del material para adaptarse a las aplicaciones. En una unidad de desasfaltado, el asfalto crudo se trata con propano o butano en una fase supercrítica para extraer las moléculas más ligeras, que luego se separan. Es posible un procesamiento posterior "soplado" el producto: es decir, haciéndolo reaccionar con oxígeno. Este paso hace que el producto sea más duro y viscoso.

Por lo general, el asfalto se almacena y transporta a temperaturas de alrededor de 150 °C (302 °F). A veces, se mezcla diesel o queroseno antes del envío para conservar la liquidez; en el momento de la entrega, estos materiales más ligeros se separan de la mezcla. Esta mezcla a menudo se denomina "materia prima bituminosa" o BFS. Algunos camiones de volteo encaminan el escape caliente del motor a través de tuberías en el cuerpo del volquete para mantener el material caliente. La parte trasera de los volquetes que transportan asfalto, así como algunos equipos de manejo, también se rocían comúnmente con un agente de liberación antes de llenarlos para ayudar a liberarlos. El gasóleo ya no se usa como agente de liberación debido a preocupaciones ambientales.

Arenas petrolíferas

El betún crudo natural impregnado en roca sedimentaria es la materia prima principal para la producción de petróleo a partir de "arenas petrolíferas", actualmente en desarrollo en Alberta, Canadá. Canadá tiene la mayor parte del suministro mundial de betún natural, que cubre 140 000 kilómetros cuadrados (un área más grande que Inglaterra), lo que le otorga las segundas reservas probadas de petróleo más grandes del mundo. Las arenas bituminosas de Athabasca son el depósito bituminoso más grande de Canadá y el único accesible para la minería a cielo abierto, aunque avances tecnológicos recientes han dado como resultado depósitos más profundos que se pueden producir mediante métodos in situ. Debido a los aumentos del precio del petróleo después de 2003, la producción de betún se volvió muy rentable, pero como resultado de la caída después de 2014, se volvió antieconómico volver a construir nuevas plantas. Para 2014, la producción canadiense de betún crudo promedió alrededor de 2,3 millones de barriles (370 000 m³) por día y se proyectó que aumentaría a 4,4 millones de barriles (700 000 m³) por día para 2020. La cantidad total de betún crudo en Alberta que podría extraerse se estima en unos 310 000 millones de barriles (50×10^⁹ m³), que a razón de 4.400.000 barriles por día (700.000 m³/d) durarían unos 200 años.

Alternativas y bioasfalto

Aunque económicamente no es competitivo, el asfalto puede fabricarse a partir de recursos renovables no derivados del petróleo, como el azúcar, la melaza y los almidones de arroz, maíz y patata. El asfalto también se puede fabricar a partir de material de desecho mediante la destilación fraccionada del aceite de motor usado, que a veces se elimina quemándolo o vertiéndolo en vertederos. El uso de aceite de motor puede provocar grietas prematuras en climas más fríos, lo que hace que las carreteras deban repavimentarse con más frecuencia.

Los aglutinantes de asfalto sin base de petróleo se pueden hacer de colores claros. Las carreteras de colores más claros absorben menos calor de la radiación solar, lo que reduce su contribución al efecto de isla de calor urbano. Los estacionamientos que utilizan alternativas de asfalto se denominan estacionamientos verdes.

Depósitos albaneses

Selenizza es un betún de hidrocarburo sólido de origen natural que se encuentra en depósitos nativos en Selenice, en Albania, la única mina de asfalto europea todavía en uso. El betún se encuentra en forma de vetas, rellenando fisuras en una dirección más o menos horizontal. El contenido de betún varía del 83% al 92% (soluble en bisulfuro de carbono), con un valor de penetración cercano a cero y un punto de reblandecimiento (anillo y bola) en torno a los 120 °C. La materia insoluble, que consiste principalmente en mineral de sílice, oscila entre el 8% y el 17%.

La extracción de betún en Albania tiene una larga historia y los romanos la practicaban de forma organizada. Después de siglos de silencio, las primeras menciones de betún albanés aparecieron solo en 1868, cuando el francés Coquand publicó la primera descripción geológica de los depósitos de betún albanés. En 1875 se concedieron los derechos de explotación al gobierno otomano y en 1912 se transfirieron a la empresa italiana Simsa. Desde 1945, la mina fue explotada por el gobierno albanés y desde 2001 a la fecha, la gestión pasó a una empresa francesa, que organizaba el proceso de extracción para la fabricación del betún natural a escala industrial.

Hoy en día, la mina se explota predominantemente en una cantera a cielo abierto, pero varias de las muchas minas subterráneas (profundas y con una extensión de varios kilómetros) siguen siendo viables. Selenizza se produce principalmente en forma granular, después de fundir las piezas de betún seleccionadas en la mina.

Selenizza se utiliza principalmente como aditivo en el sector de la construcción de carreteras. Se mezcla con asfalto tradicional para mejorar tanto las propiedades viscoelásticas como la resistencia al envejecimiento. Puede mezclarse con el asfalto caliente en tanques, pero su forma granular permite alimentarlo en la mezcladora o en el anillo de reciclaje de las plantas de asfalto normales. Otras aplicaciones típicas incluyen la producción de masillas asfálticas para aceras, puentes, aparcamientos y vías urbanas, así como aditivos para fluidos de perforación para la industria del petróleo y el gas. Selenizza está disponible en polvo o en material granular de varios tamaños de partículas y se envasa en sacos o en bolsas de polietileno termofusibles.

Un estudio de evaluación del ciclo de vida de la selenizza natural en comparación con el asfalto de petróleo ha demostrado que el impacto ambiental de la selenizza es aproximadamente la mitad del impacto del asfalto de carretera producido en las refinerías de petróleo en términos de emisión de dióxido de carbono.

Reciclaje

El asfalto es un material comúnmente reciclado en la industria de la construcción. Los dos materiales reciclados más comunes que contienen asfalto son el pavimento de asfalto recuperado (RAP) y las tejas de asfalto recuperadas (RAS). El RAP se recicla a una tasa mayor que cualquier otro material en los Estados Unidos y, por lo general, contiene aproximadamente entre un 5% y un 6% de aglomerante asfáltico. Las tejas de asfalto suelen contener entre un 20 % y un 40 % de aglutinante de asfalto.

El asfalto naturalmente se vuelve más rígido con el tiempo debido a la oxidación, la evaporación, la exudación y el endurecimiento físico. Por esta razón, el asfalto reciclado generalmente se combina con asfalto virgen, agentes suavizantes y/o aditivos rejuvenecedores para restaurar sus propiedades físicas y químicas.

Para obtener información sobre el procesamiento y el rendimiento de RAP y RAS, consulte Concreto asfáltico.

Para obtener información sobre los diferentes tipos de RAS y los problemas de salud y seguridad asociados, consulte Tejas de asfalto.

Para obtener información sobre los métodos de reciclaje en el lugar utilizados para restaurar pavimentos y carreteras, consulte Superficie de la carretera.

Economía

Aunque el asfalto generalmente representa solo del 4 al 5 por ciento (en peso) de la mezcla del pavimento, como aglutinante del pavimento, también es la parte más costosa del costo del material de pavimentación de caminos.

Durante el uso temprano del asfalto en la pavimentación moderna, las refinerías de petróleo lo regalaron. Sin embargo, el asfalto es un producto muy comercializado en la actualidad. Sus precios aumentaron sustancialmente a principios del siglo XXI. Un informe del gobierno de EE. UU. afirma:

"En 2002, el asfalto se vendió por aproximadamente $160 por tonelada. A finales de 2006, el costo se había duplicado a aproximadamente $320 por tonelada, y luego casi se duplicó de nuevo en 2012 a aproximadamente $610 por tonelada."

El informe indica que un "promedio" La carretera de cuatro carriles de 1 milla (1,6 kilómetros) de largo incluiría "300 toneladas de asfalto" que, en 2002 habría costado alrededor de $ 48,000. Para 2006, esto habría aumentado a $96,000 y para 2012 a $183,000... un aumento de alrededor de $135,000 por cada milla de carretera en solo 10 años."

Salud y seguridad

Las personas pueden estar expuestas al asfalto en el lugar de trabajo al inhalar los vapores o absorberlo por la piel. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado de 5 mg/m³ durante un período de 15 minutos.

El asfalto es básicamente un material inerte que debe calentarse o diluirse hasta un punto en el que se pueda trabajar para la producción de materiales para pavimentación, techado y otras aplicaciones. Al examinar los peligros potenciales para la salud asociados con el asfalto, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) determinó que son los parámetros de aplicación, predominantemente la temperatura, los que afectan la exposición ocupacional y el peligro/riesgo carcinogénico potencial biodisponible de las emisiones de asfalto. En particular, se demostró que las temperaturas superiores a 199 °C (390 °F) producen un mayor riesgo de exposición que cuando el asfalto se calienta a temperaturas más bajas, como las que se usan típicamente en la producción y colocación de mezclas de pavimento asfáltico. IARC ha clasificado los humos de asfalto de pavimentación como posible carcinógeno de Clase 2B, lo que indica evidencia inadecuada de carcinogenicidad en humanos.

En 2020, los científicos informaron que el asfalto actualmente es una fuente importante y en gran parte ignorada de contaminación del aire en áreas urbanas, especialmente durante los períodos cálidos y soleados.

Una sustancia similar al asfalto que se encuentra en el Himalaya y se conoce como shilajit se usa a veces como medicina ayurvédica, pero de hecho no es alquitrán, resina o asfalto.