En una tarde calurosa en Phoenix, el aire sobre el asfalto brilla. Puedes olerlo: ese olor acre y espeso a petróleo que se pega al fondo de tu garganta. La mayoría de la gente supone que se quema sin causar daño, arrastrado por la misma brisa que hace soportable el calor. Elham Fini estuvo años asumiendo lo mismo, más o menos. Luego empezó a medir lo que había en él. Lo que encontró fue bastante más preocupante de lo que nadie esperaba y está empeorando a medida que lo hace el clima.
Fini, científica senior afiliada al Laboratorio de Futuros Globales Julie Ann Wrigley de la Universidad Estatal de Arizona, pasó la primera parte de su carrera estudiando por qué el asfalto se descompone tan rápidamente. Ese trabajo la llevó nuevamente al mismo culpable: los compuestos orgánicos volátiles, o COV, los vapores a base de carbono que se escapan continuamente del betún, el producto pegajoso del petróleo que mantiene unidas las superficies de las carreteras.
Los compuestos siempre están ahí, filtrándose a una base baja incluso en climas templados. Pero el calor los acelera dramáticamente; Las mediciones de laboratorio sugieren que las emisiones de asfalto aproximadamente se duplican cuando las temperaturas de la superficie suben de 40°C a 60°C, un rango que se encuentra dentro de las condiciones normales del verano en ciudades como Phoenix o Houston. Y aquí es donde la historia empieza a complicarse: esos vapores no se disipan simplemente. Ellos reaccionan. Bajo los cielos urbanos llenos de luz solar y química industrial, los COV del asfalto se convierten en aerosoles orgánicos secundarios, partículas finas lo suficientemente pequeñas como para penetrar profundamente en los pulmones y, en algunos casos, en el torrente sanguíneo. Las implicaciones para la salud de esa transformación eran, hasta hace poco, casi totalmente desconocidas.
Dos nuevos estudios, en ambos del grupo de investigación de Fini, están empezando a llenar ese vacío. Y lo que revelan sobre la química de las superficies de las carreteras, especialmente en un mundo cada vez más cálido y húmedo, sugiere que el asfalto merece un lugar en las conversaciones sobre la calidad del aire urbano que en realidad nunca ha tenido.
El primer estudio, publicado en el Journal of Hazardous Materials, realizó experimentos en cámara controlada con una mezcla de 13 COV representativos de las emisiones reales de asfalto. Los investigadores expusieron la mezcla a radicales hidroxilo, que dominan la química atmosférica durante el día, y a radicales nitrato, que dominan la química atmosférica durante la noche. Ambos produjeron partículas ultrafinas de menos de 100 nanómetros; estos son el rango de tamaño más fuertemente relacionado con resultados adversos para la salud, porque el monitoreo convencional de la calidad del aire tiende a pasarlos por alto por completo. La química nocturna fue particularmente agresiva. En condiciones secas, la oxidación de radicales nitrato genera rendimientos de partículas varias veces mayores que en el proceso diurno, impulsado en gran medida por el catecol y compuestos fenólicos relacionados en el aglomerante asfáltico. Dicho de manera más sencilla: la calle frente a su casa probablemente esté generando su peor contaminación por aerosoles después del anochecer, cuando podría haber pensado que se había quedado en silencio.
Cuando la lluvia lo empeora
El segundo estudio, en Science of the Total Environment, pregunta qué sucede cuando la humedad entra en escena. Resulta que la respuesta es una especie de circuito de retroalimentación que nadie había mapeado completamente antes. Cuando aumenta la humedad relativa, la superficie del ligante asfáltico se enriquece químicamente en compuestos polares oxigenados, atraídos hacia la superficie del material a través de interacciones con moléculas de agua. Esos compuestos son precisamente los más reactivos con los oxidantes atmosféricos, lo que significa que las condiciones húmedas empujan al aire más precursores de COV más peligrosos. En todo el rango estudiado, las emisiones polares de COV aumentaron hasta un 46% a medida que la humedad subió de casi seca a aproximadamente un 50% de humedad relativa. Dado que se prevé que la humedad global aumente junto con las temperaturas, esa no es una tendencia tranquilizadora.
Además, existe una consecuencia mecánica. El mismo enriquecimiento de la superficie que aumenta las emisiones de COV también debilita el aglutinante, haciendo que el asfalto sea más susceptible al agrietamiento y la degradación. Los investigadores analizaron datos de más de 5.000 observaciones de segmentos de carreteras en toda la infraestructura de EE. UU. a lo largo de tres décadas y encontraron una interacción estadísticamente significativa entre el rango de humedad y la exposición al sol en la aceleración del deterioro. La lógica sigue que el asfalto más degradado emite más. “El calor está empeorando la situación”, afirmó Fini. “Está exacerbando las emisiones del asfalto”.
Vale la pena considerar las cifras más amplias por un momento. Las estimaciones sugieren que las aceras envejecidas alrededor de París contribuyen con algo así como el 20% de las emisiones de COV no metano del transporte por carretera en la ciudad, o aproximadamente el 3% de la producción total de COV no metano. El trabajo de modelización estadounidense indica que las emisiones orgánicas relacionadas con el asfalto podrían aumentar las concentraciones de aerosoles secundarios durante el verano entre 0,1 y 0,2 microgramos por metro cúbico en promedio, llegando algunos días quizás a 0,5 microgramos por metro cúbico. Estas no son adiciones triviales a los presupuestos de contaminación urbana, sin embargo, las emisiones de asfalto todavía están en gran medida ausentes de los inventarios oficiales, los modelos que los reguladores utilizan para evaluar la calidad del aire y establecer estándares. “Para hacer algo verdaderamente sostenible”, ha dicho Fini, “no se puede ignorar el lado humano”.
¿Qué podría reemplazar al petróleo?
Hay una parte de esta historia que se lee casi como una solución improbable. Fini ha estado colaborando con Peter Lammers, científico jefe del Centro de Tecnología e Innovación de Algas de Arizona, para cultivar una cepa específica de algas utilizando aguas residuales de una planta de tratamiento de Phoenix, aguas residuales que transportan más nitrógeno y fósforo de lo que legalmente se puede descargar en los cursos de agua. Luego, las algas se hornean a altas temperaturas en un ambiente con poco oxígeno hasta obtener un aglutinante similar al biocarbón que se puede mezclar con asfalto convencional. Un estudio publicado en Clean Technologies and Environmental Policy encontró que, si bien el asfalto con infusión de algas no reduce drásticamente la producción total de COV, captura selectivamente los compuestos más tóxicos, reduciendo la toxicidad general de las emisiones aproximadamente cien veces. “Es una gran configuración”, dijo Lammers, “porque usamos agua que tiene demasiado alto contenido de nitrógeno y fósforo para ser liberada en cualquier lugar. Y en su lugar, la reutilizamos para cultivar más algas”.
La advertencia, y es importante, es la escala. Phoenix planea pavimentar una sección de prueba de la carretera con el material de algas, lo que proporcionará el tipo de datos de emisiones del mundo real que las cámaras de laboratorio no pueden. Fini también está explorando aglutinantes derivados de residuos de madera generados por operaciones de raleo de bosques. Ambas opciones enfrentan el desafío fundamental de que el asfalto es un producto global, producido y colocado en un volumen que hace que la sustitución del material sea extremadamente lenta, incluso cuando se separa la química.
Mientras tanto, la palanca más inmediata puede ser la reformulación de los aglutinantes convencionales: específicamente, reducir la concentración de compuestos fenólicos y oxigenados de baja volatilidad que la nueva investigación identifica como contribuyentes desproporcionados a la formación de partículas. El estudio de la cámara del Journal of Hazardous Materials presenta un argumento específico de que eliminar o reducir estos precursores polares de las formulaciones de asfalto podría reducir sustancialmente la contaminación secundaria, sin cambiar necesariamente el rendimiento estructural de la carretera. Si ese argumento llega a los ingenieros de pavimentos y a los funcionarios de adquisiciones es un tipo de problema completamente diferente, uno que avanza al ritmo de los organismos de normalización y los ciclos de adquisiciones en lugar de la química atmosférica.
Fini lo formula en términos de lo que, en principio, podrían hacer 4 millones de millas de superficie de carreteras estadounidenses. “Tenemos 4 millones de millas de carreteras en Estados Unidos”, dijo. “Deberíamos hacer que esos 4 millones de millas sirvan para algo más que simplemente ir de A a B”. A medida que los vehículos eléctricos eliminan gradualmente las emisiones de los tubos de escape de la ecuación de la contaminación, la química de la propia superficie de la carretera puede volverse, proporcionalmente, más importante. El suelo bajo nuestros pies se ha estado ocultando a plena vista.
Fuente: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.141713 | https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2026.181729
Preguntas frecuentes
¿Es realmente el asfalto de las carreteras una fuente importante de contaminación del aire en comparación con los gases de escape de los automóviles?
Cada vez más, sí, y la brecha se está reduciendo más rápido de lo que la mayoría de la gente cree. Los estudios sugieren que los pavimentos viejos en ciudades como París contribuyen aproximadamente con una quinta parte de las emisiones de COV distintos del metano provenientes del transporte por carretera, y los modelos estadounidenses sitúan a los aerosoles relacionados con el asfalto en una fracción significativa de la contaminación por partículas durante el verano. A medida que los vehículos eléctricos reducen las emisiones de los tubos de escape, es probable que aumente la contribución relativa de la propia superficie de la carretera.
¿Por qué la contaminación del asfalto durante la noche es potencialmente más peligrosa que durante el día?
La química cambia después del anochecer. Durante el día, los radicales hidroxilo descomponen los COV del asfalto de forma generalizada y algo ineficaz. Por la noche, los radicales nitrato toman el control y reaccionan con extrema selectividad hacia los compuestos fenólicos en el aglutinante bituminoso, generando rendimientos de aerosoles secundarios varias veces mayores en condiciones secas. Debido a que la mayoría de las personas están en casa y las ventanas pueden estar abiertas, la formación de partículas nocturnas en las superficies de las carreteras es una ruta de exposición subestimada.
¿La mayor humedad empeora o mejora la contaminación del asfalto?
Peor para las emisiones, parcialmente mejor para la formación de partículas nocturnas. La humedad atrae más COV polares y oxigenados a la superficie del asfalto, aumentando las emisiones de los compuestos más reactivos hasta en un 46% en el rango estudiado. Paradójicamente, la alta humedad también suprime la química de formación de partículas nocturna más agresiva, retrasando el proceso de nucleación. El efecto neto en una ciudad cálida y húmeda como Houston probablemente sea diferente al de una ciudad cálida y seca como Phoenix.
¿Cambiar de qué está hecho el asfalto podría realmente solucionar el problema?
La química sugiere que podría ayudar sustancialmente. La nueva investigación identifica compuestos fenólicos específicos y oxigenados de baja volatilidad en aglutinantes de betún como los principales impulsores de la formación de partículas peligrosas. Reformular los aglutinantes para reducir estos compuestos, o reemplazar alguna fracción del betún convencional con materiales como el biocarbón derivado de algas, parece capaz de reducir drásticamente la toxicidad de las emisiones sin comprometer necesariamente el rendimiento de la carretera. El desafío más difícil es lograr que esos cambios se adopten a escala de infraestructura global.
¿Qué efectos sobre la salud están relacionados con la exposición prolongada a las emisiones de asfalto?
El panorama todavía se está armando, pero no es tranquilizador. La exposición a corto plazo a los vapores del asfalto puede provocar mareos y dificultades respiratorias. A largo plazo, los COV y las partículas finas de las superficies de las carreteras se han asociado con un riesgo elevado de cáncer, enfermedades cardiovasculares y, en trabajos de modelización recientes, daños neurológicos, incluido el riesgo de demencia, especialmente entre mujeres y personas mayores. Los trabajadores de la construcción que trabajan sin protección alrededor de asfalto caliente enfrentan las mayores exposiciones, aunque las comunidades cercanas a carreteras con mucho tráfico respiran diariamente una versión de menor concentración de la misma mezcla química.
Nota rápida antes de seguir leyendo.
ScienceBlog.com no tiene muros de pago, ni contenido patrocinado, ni ningún objetivo más allá de hacer la ciencia correcta. Cada historia aquí está escrita para informar, no para impresionar a un anunciante o promover un punto de vista.
El buen periodismo científico requiere tiempo: leer los artículos, comprobar las afirmaciones, encontrar investigadores que puedan poner los hallazgos en contexto. Hacemos ese trabajo porque creemos que es importante.
Si encuentra útil este sitio, considere apoyarlo con una donación. Incluso unos pocos dólares al mes ayudan a mantener la cobertura independiente y gratuita para todos.