

Betún ( Reino Unido : / ˈ b ɪ tʃ ʊ m ɪ n / BIH -chuum-in , EE. UU. : / b ɪ ˈ tj uː m ɪ n , b aɪ -/ⓘ bih- TEW -min, by-) [ 1 ] es uncomponenteviscosopetróleo. Dependiendo de su composición exacta, puede ser un líquido negro y pegajoso o una masa aparentemente sólida que se comporta como un líquido en escalas de tiempo muy grandes. Eninglés americano, el material se conoce comúnmente comoasfalto. Ya sea que se encuentre en depósitos naturales o refinado del petróleo, la sustancia se clasifica comobrea. [ 2 ] Antes del siglo XX, el términoasphaltumera de uso general. [ 3 ] La palabra deriva de lapalabragriega antiguaἄσφαλτος(ásphaltos), que se refería al betún o brea natural. El depósito natural de betún más grande del mundo es elLago de Breadel suroestede Trinidad, que se estima que contiene 10 millones de toneladas. [ 4 ]
Aproximadamente el 70% de la producción anual de betún se destina a la construcción de carreteras , su uso principal. [ 5 ] En esta aplicación, el betún se utiliza para unir partículas de agregados , como la grava, y forma una sustancia conocida como hormigón asfáltico , que coloquialmente se denomina asfalto . Sus otros usos principales se encuentran en productos impermeabilizantes bituminosos , como el fieltro para techos y el sellador de techos. [ 6 ]
En ciencia e ingeniería de materiales , los términos asfalto y betún se usan a menudo indistintamente y se refieren tanto a las formas naturales como a las fabricadas de la sustancia, aunque existe variación regional en cuanto a cuál es el término más común. A nivel mundial, los geólogos tienden a preferir el término betún para el material de origen natural. Para el material fabricado, que es un residuo refinado del proceso de destilación de petróleos crudos seleccionados, betún es el término predominante en gran parte del mundo; sin embargo, en inglés americano , se usa más comúnmente asfalto . Para evitar confusiones, en Estados Unidos se utilizan los términos "asfalto líquido", "ligante asfáltico" o "cemento asfáltico" para distinguirlo del hormigón asfáltico. Coloquialmente, a las diversas formas de betún a veces se las denomina alquitrán , como en La Brea Tar Pits , aunque el alquitrán no es lo mismo que el betún. [ 7 ]
El betún natural a veces se denomina betún crudo . Su viscosidad es similar a la de la melaza fría [ 8 ] [ 9 ], 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 posee la mayor parte de las reservas mundiales de betún natural en las arenas bituminosas de Athabasca , que cubren 142 000 kilómetros cuadrados (55 000 millas cuadradas ) , un área mayor que Inglaterra . [ 10 ]
Terminología
Etimología
La palabra latina tiene su origen en la raíz protoindoeuropea *gʷet- "tono".
La palabra «asfalto» deriva del inglés medio tardío , a su vez del francés asphalte , basado en el latín tardío asphaltum , que es la latinización del griego ἄσφαλτος ( ásphaltos ), palabra que significa «asfalto/betún/ brea », [ 11 ] que quizás derive de ἀ- , «no, sin», es decir, la alfa privativa , y σφάλλειν ( sphallein ), «hacer caer, desconcertar, (en pasiva) errar, (en pasiva) ser rechazado». [ 12 ]
El primer uso del asfalto por parte de los antiguos fue como cemento para asegurar o unir diversos objetos, por lo que parece probable que el nombre mismo expresara esta aplicación. Específicamente, Heródoto mencionó que el betún fue llevado a Babilonia para construir su gigantesca muralla de fortificación. [ 13 ]
En francés, el término asphalte se utiliza para referirse a los depósitos naturales de piedra caliza impregnados de asfalto, y a productos manufacturados especializados con menos huecos o mayor contenido de betún que el "hormigón asfáltico" utilizado para pavimentar carreteras.
Terminología moderna
El betún mezclado con arcilla se denominaba habitualmente "asfalto", pero el término se usa con menos frecuencia hoy en día. [ 14 ]
En inglés americano , "asphalt" es equivalente al término británico "bitumen". Sin embargo, "asphalt" también se usa comúnmente como una forma abreviada de " asphalt concrete " (por lo tanto, equivalente al término británico "asphalt" o " tarmac ").
En inglés canadiense , la palabra "bitumen" se usa para referirse a los vastos depósitos canadienses de petróleo crudo extremadamente pesado , [ 15 ] mientras que "asphalt" se usa para el producto de la refinería de petróleo. El betún diluido (diluido con nafta para facilitar su flujo en oleoductos) se conoce como " dilbit " en la industria petrolera canadiense, mientras que el betún " mejorado " a petróleo crudo sintético se conoce como "syncrude", y el syncrude mezclado con betún se llama "synbit". [ 16 ]
El término geológico preferido para referirse a los depósitos naturales de petróleo en estado sólido o semisólido sigue siendo «betún». La «roca bituminosa» es un tipo de arenisca impregnada de betún. Las arenas bituminosas de Alberta, Canadá, son un material similar.
Ni el asfalto ni el betún deben confundirse con el alquitrán o los alquitranes de hulla . El alquitrán es el líquido espeso resultante de la destilación seca y la pirólisis de hidrocarburos orgánicos, procedentes principalmente de masas vegetales, ya sean fosilizadas, como el carbón, o recién cosechadas. La mayor parte del betún, en cambio, se formó de forma natural cuando grandes cantidades de materia orgánica animal fueron depositadas por el agua y enterradas a cientos de metros de profundidad en el punto diagenético , donde las moléculas de hidrocarburos grasos desorganizadas se unieron en largas cadenas en ausencia de oxígeno. El betún se presenta como un sólido o un líquido muy viscoso. Incluso puede encontrarse mezclado con depósitos de carbón. El betún, y el carbón mediante el proceso Bergius , pueden refinarse para obtener gasolinas, y el betún puede destilarse para obtener alquitrán, pero no al revés.
Composición
Composición normal
Los componentes del betún incluyen cuatro clases principales de compuestos:
- Aromas de nafteno ( naftaleno ), compuestos aromáticos policíclicos parcialmente hidrogenados.
- Aromáticos polares, compuestos por fenoles y ácidos carboxílicos de alto peso molecular producidos por oxidación parcial del material.
- Hidrocarburos saturados ; el porcentaje de compuestos saturados en el asfalto se correlaciona con su punto de reblandecimiento.
- Los asfaltenos están compuestos por fenoles de alto peso molecular y compuestos heterocíclicos.
El betún contiene típicamente, elementalmente, un 80 % en peso de carbono; un 10 % de hidrógeno; hasta un 6 % de azufre; y molecularmente, entre un 5 y un 25 % en peso de asfaltenos dispersos en un 90 % a un 65 % de maltenos. [ 17 ] La mayoría de los betunes naturales también contienen compuestos organosulfurados ; el níquel y el vanadio se encuentran en <10 partes por millón, como es típico de algunos petróleos. [ 6 ] La sustancia es soluble en disulfuro de carbono . Comúnmente se modela como un coloide , con los asfaltenos como fase dispersa y los maltenos como fase continua. [ 18 ] "Es casi imposible separar e identificar todas las diferentes moléculas de betún, porque el número de moléculas con diferente estructura química es extremadamente grande". [ 19 ]
El asfalto puede confundirse con el alquitrán de hulla , que es un material termoplástico negro visualmente similar producido por la destilación destructiva del carbón . Durante la primera mitad del siglo XX, cuando se producía gas ciudad , el alquitrán de hulla era un subproducto fácilmente disponible y se usaba ampliamente como aglutinante para agregados de carreteras. La adición de alquitrán de hulla a las carreteras de macadán dio origen a la palabra " tarmac ", que ahora se usa comúnmente para referirse a los materiales de construcción de carreteras. Sin embargo, desde la década de 1970, cuando el gas natural reemplazó al gas ciudad, el betún ha reemplazado por completo el uso del alquitrán de hulla en estas aplicaciones. Otros ejemplos de esta confusión incluyen los pozos de alquitrán de La Brea y las arenas bituminosas canadienses , que en realidad contienen betún natural en lugar de alquitrán. "Pitch" es otro término que a veces se usa informalmente para referirse al asfalto, como en Pitch Lake .
Aditivos, mezclas y contaminantes
Por razones económicas y de otra índole, el betún a veces se vende combinado con otros materiales, a menudo sin ser etiquetado como nada más que simplemente "betún". [ 20 ]
Cabe destacar el uso de los residuos de aceite de motor reciclado —«REOB» o «REOBs» —, que se obtienen del fondo de las torres de destilación al vacío de refinación , en la fabricación de asfalto. El REOB contiene diversos elementos y compuestos presentes en el aceite de motor reciclado: aditivos al aceite original y materiales que se acumulan durante su circulación en el motor (típicamente hierro y cobre). Algunas investigaciones han indicado una correlación entre esta adulteración del betún y un pavimento de peor rendimiento. [ 20 ]
Aparición
La mayor parte del betún utilizado comercialmente se obtiene del petróleo. [ 21 ] No obstante, grandes cantidades de betún se encuentran en forma concentrada en la naturaleza. Los depósitos naturales de betún se forman a partir de los restos de antiguas algas microscópicas ( diatomeas ) y otros organismos que alguna vez vivieron. Estos depósitos naturales de betún se formaron durante el período Carbonífero, cuando grandes bosques pantanosos dominaban muchas partes de la Tierra. [ 22 ] Se depositaron en el lodo del fondo del océano o lago donde vivían los organismos. Bajo el calor (por encima de 50 °C) y la presión del enterramiento profundo en la tierra, los restos se transformaron en materiales como betún, querógeno o petróleo.
Entre los depósitos naturales de betún se encuentran lagos como el Lago de Asfalto en Trinidad y Tobago y el Lago Bermúdez en Venezuela . También se producen filtraciones naturales en los pozos de alquitrán de La Brea y los pozos de alquitrán de McKittrick en California , así como en el Mar Muerto .

El betún también se encuentra en areniscas no consolidadas conocidas como "arenas bituminosas" en Alberta , Canadá, y en las similares "arenas de alquitrán" en Utah , EE. UU. La provincia canadiense de Alberta posee la mayor parte de las reservas mundiales, en tres enormes depósitos que cubren 142 000 kilómetros cuadrados (55 000 millas cuadradas ) , un área mayor que Inglaterra o el estado de Nueva York . Estas arenas bituminosas contienen 166 000 millones de barriles (26,4 × 10⁹ m³ ) de reservas de petróleo comercialmente establecidas, lo que convierte a Canadá en el tercer país con mayores reservas de petróleo del mundo. Si bien históricamente se utilizaba sin refinar para pavimentar carreteras, casi toda la producción se utiliza ahora como materia prima para refinerías de petróleo en Canadá y Estados Unidos. [ 10 ]
El yacimiento de betún natural más grande del mundo, conocido como las arenas bituminosas de Athabasca , se encuentra en la Formación McMurray del norte de Alberta. Esta formación data del Cretácico temprano y está compuesta por numerosas lentes de arenas petrolíferas con hasta un 20 % de petróleo. [ 23 ] Los estudios isotópicos muestran que los depósitos de petróleo tienen aproximadamente 110 millones de años. [ 24 ] Dos formaciones más pequeñas, pero aún muy grandes, se encuentran en las arenas bituminosas de Peace River y Cold Lake , al oeste y sureste de las arenas bituminosas de Athabasca, respectivamente. De los depósitos de Alberta, solo algunas partes de las arenas bituminosas de Athabasca son lo suficientemente poco profundas como para ser aptas para la minería a cielo abierto. El otro 80 % debe producirse mediante pozos petrolíferos que utilizan técnicas de recuperación mejorada de petróleo, como el drenaje por gravedad asistido por vapor . [ 25 ]
También existen depósitos mucho más pequeños de petróleo pesado o betún en la cuenca de Uinta , en Utah, EE. UU. El depósito del Triángulo de Arenas Tarráticas , por ejemplo, contiene aproximadamente un 6 % de betún. [ 23 ]
El betún puede encontrarse en vetas hidrotermales . Un ejemplo de ello se halla en la cuenca de Uinta, en Utah , Estados Unidos, donde existe un conjunto de vetas extensas, tanto lateral como verticalmente, compuestas por 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 enterramiento y la diagénesis . [ 26 ]
El betún es similar a la materia orgánica de los meteoritos carbonáceos . [ 27 ] Sin embargo, estudios detallados han demostrado que estos materiales son distintos. [ 28 ] Se considera que los vastos recursos de betún de Alberta se originaron a partir de materia viva de plantas y animales marinos, principalmente algas , que murieron hace millones de años cuando un antiguo océano cubría Alberta. Quedaron cubiertos de lodo, enterrados profundamente con el tiempo y cocinados lentamente hasta convertirse en petróleo por el calor geotérmico a una temperatura de 50 a 150 °C (120 a 300 °F) . Debido a la presión del levantamiento de las Montañas Rocosas en el suroeste de Alberta, hace entre 80 y 55 millones de años, el petróleo fue empujado hacia el noreste cientos de kilómetros y quedó atrapado en depósitos de arena subterránea dejados por antiguos lechos de ríos y playas oceánicas, formando así las arenas bituminosas. [ 25 ]
Historia
Tiempos paleolíticos
El uso del betún se remonta al Paleolítico Medio , donde se le daba forma para fabricar mangos de herramientas o se utilizaba como adhesivo para fijar herramientas de piedra a los mangos .
La evidencia más antigua del uso de betún se descubrió cuando los arqueólogos identificaron material bituminoso en artefactos de sílex Levallois que datan de aproximadamente 71.000 años AP en el sitio al aire libre de Umm el Tlel, ubicado en la ladera norte de la meseta de Qdeir en la cuenca de el Kowm en Siria central. [ 29 ] Los análisis microscópicos encontraron residuos bituminosos en dos tercios de los artefactos de piedra, lo que sugiere que el betún era un componente importante y frecuentemente utilizado en la fabricación de herramientas por las personas de esa región en ese momento. Los análisis geoquímicos de los residuos asfálticos sitúan su origen en afloramientos naturales de betún localizados en el macizo de Bichri, a unos 40 km al noreste del sitio arqueológico de Umm el Tlel.
Un nuevo examen de los artefactos descubiertos en 1908 en los refugios rocosos de Le Moustier, en Francia, ha identificado herramientas de piedra musterienses que estaban unidas a empuñaduras hechas de ocre y betún. [ 30 ] Las empuñaduras estaban formuladas con un 55 % de ocre de goetita molido y un 45 % de betún líquido cocido para crear una masilla moldeable que se endurecía formando mangos. Excavaciones anteriores, menos cuidadosas, en Le Moustier impiden una identificación concluyente de la cultura y la edad arqueológicas , pero el estilo musteriense europeo de estas herramientas sugiere que están asociadas con los neandertales durante el Paleolítico Medio tardío hasta el Paleolítico Superior temprano , entre 60 000 y 35 000 años antes del presente. Es la evidencia más antigua de adhesivo multicomponente en Europa.
Tiempos antiguos
El uso de betún natural para impermeabilización y como adhesivo se remonta al menos al quinto milenio a. C., con una cesta de almacenamiento de cosechas descubierta en Mehrgarh , de la civilización del valle del Indo , revestida con él. [ 31 ] En el tercer milenio a. C., el asfalto de roca refinado ya se utilizaba en la región y se empleó para impermeabilizar el Gran Baño de Mohenjo-daro. [ 32 ]
En el antiguo Cercano Oriente , los sumerios usaban depósitos naturales de betún como mortero entre ladrillos y piedras, para fijar partes de tallas, como ojos, para calafatear barcos y para impermeabilizar. [ 3 ] El historiador griego Heródoto dijo que se usaba betún caliente como mortero en las murallas de Babilonia . [ 33 ]
Según se informa, el túnel del Éufrates, de 1 kilómetro (0,62 millas) de longitud, que discurría bajo el río Éufrates en Babilonia en tiempos de la reina Semíramis ( c. 800 a. C. ), fue construido con ladrillos cocidos recubiertos de betún como impermeabilizante. [ 3 ]
El betún era utilizado por los antiguos egipcios para embalsamar momias. [ 3 ] [ 34 ] La palabra persa para asfalto es moom , que está relacionada con la palabra inglesa mummy (momia ). La principal fuente de betún para los egipcios 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. [ 35 ] Se cree que el betún de Sidón se refiere al material hallado en Hasbeya , Líbano. [ 36 ] Plinio también menciona que se encontró betún en Epiro . El betún era un valioso recurso estratégico. Fue el objeto de la primera batalla conocida por un yacimiento de hidrocarburos, entre los seléucidas y los nabateos en el año 312 a. C. [ 37 ]
En el antiguo Lejano Oriente, el betún natural se hervía lentamente para eliminar las fracciones de mayor peso molecular , obteniendo un material termoplástico de mayor peso molecular que, al aplicarse en capas sobre objetos, se endurecía al enfriarse. Este material se utilizaba para recubrir objetos que requerían impermeabilización, [ 3 ] como vainas y otros artículos. También se fabricaban estatuillas de deidades domésticas con este tipo de material en Japón, y probablemente también en China. [ 38 ]
En Norteamérica , los hallazgos arqueológicos han indicado que el betún se usaba a veces para adherir puntas de proyectiles de piedra a astas de madera. [ 39 ] [ 40 ] En Canadá, los pueblos aborígenes usaban el betún que se filtraba de las orillas del Athabasca y otros ríos para impermeabilizar canoas de corteza de abedul , y también lo calentaban en recipientes para sahumerios para ahuyentar a los mosquitos en verano. [ 25 ] El betún también se usaba para impermeabilizar canoas de tablones utilizadas por los pueblos indígenas en el sur de California precolonial. [ 41 ]
Europa continental
En 1553, Pierre Belon describió en su obra Observaciones que el pissasphalto , una mezcla de brea y betún, se utilizaba en la República de Ragusa (actualmente Dubrovnik , Croacia ) para alquitranar barcos. [ 42 ]
Una edición de 1838 de la revista Mechanics Magazine cita un uso temprano del asfalto en Francia. Un panfleto fechado en 1621, de "un tal Monsieur d'Eyrinys, afirma haber descubierto la existencia (de asfalto) en grandes cantidades en las cercanías de Neufchâtel", y que se propuso utilizarlo de diversas maneras, "principalmente en la construcción de graneros herméticos y en la protección, mediante arcos, de los cursos de agua de la ciudad de París contra la intrusión de suciedad y mugre", que en aquel entonces hacían que el agua fuera inutilizable. "También se explaya sobre la excelencia de este material para formar terrazas niveladas y duraderas" en los palacios, "la idea de formar tales terrazas en las calles no era algo que probablemente se le hubiera ocurrido a un parisino de esa generación". [ 43 ]
Pero la sustancia fue generalmente ignorada en Francia hasta la revolución de 1830. En la década de 1830 hubo un auge de interés, y el asfalto se generalizó "para pavimentos, techos planos y el revestimiento de cisternas, y en Inglaterra, se había hecho algún uso para fines similares". Su auge en Europa fue "un fenómeno repentino", después 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 podía producirse artificialmente. [ 44 ] Uno de los primeros usos en Francia fue la colocación de aproximadamente 24 000 yardas cuadradas de asfalto Seyssel en la Place de la Concorde en 1835. [ 45 ]
Reino Unido
Entre los primeros usos del betún en el Reino Unido se encontraba el grabado. La obra Polygraphice (1673) de William Salmon proporciona una receta para barniz utilizado en el grabado, que consiste en tres onzas de cera virgen, dos onzas de mástique y una onza de asfalto. [ 46 ] En la quinta edición, en 1685, incluyó más recetas de asfalto procedentes de otras fuentes. [ 47 ]
La primera patente británica para el uso del asfalto fue la "Patente de asfalto o betún de Cassell" en 1834. [ 44 ] Luego, el 25 de noviembre de 1837, Richard Tappin Claridge patentó el uso del asfalto de Seyssel (patente n.° 7849), para su uso en pavimentos asfálticos, [ 48 ] [ 49 ] después de haberlo visto empleado en Francia y Bélgica durante una visita a Frederick Walter Simms , quien trabajó con él en la introducción del asfalto en Gran Bretaña. [ 50 ] [ 51 ] El Dr. T. Lamb Phipson escribe que su padre, Samuel Ryland Phipson, amigo de Claridge, también fue "fundamental en la introducción del pavimento asfáltico (en 1836)". [ 52 ]
Claridge obtuvo una patente en Escocia el 27 de marzo de 1838 y otra en Irlanda el 23 de abril de 1838. En 1851, los fideicomisarios de una compañía previamente formada por Claridge solicitaron extensiones para la patente de 1837 y para ambas patentes de 1838. [ 44 ] [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] La Claridge 's Patent Asphalte Company , formada en 1838 con el propósito de introducir en Gran Bretaña "asfalto en su estado natural procedente de la mina de Pyrimont Seysell en Francia", [ 56 ] " colocó uno de los primeros pavimentos de asfalto en Whitehall". [ 57 ] En 1838 se realizaron pruebas del pavimento en la acera de Whitehall, en el establo de Knightsbridge Barracks, [ 56 ] [ 58 ] "y posteriormente en el espacio al pie de las escaleras que conducen desde Waterloo Place hasta St. James Park". [ 58 ] "La formación en 1838 de Claridge's Patent Asphalte Company (con una distinguida lista de mecenas aristocráticos, y Marc e Isambard Brunel como, respectivamente, fideicomisario e ingeniero consultor), dio un enorme impulso al desarrollo de una industria británica del asfalto". [ 54 ] "A finales de 1838, al menos otras dos compañías, Robinson's y la compañía Bastenne, estaban en producción", [ 59 ] con asfalto colocado como pavimento en Brighton, Herne Bay, Canterbury, Kensington, The Strand y una gran superficie en Bunhill-row, mientras que el pavimento de Claridge's Whitehall "continuaba en buen estado". [ 60 ] La fábrica química de Bonnington fabricaba asfalto utilizando alquitrán de hulla y en 1839 lo había instalado en Bonnington . [ 61 ]
En 1838, hubo una intensa actividad empresarial relacionada con el betún, que tenía usos más allá del pavimentado. Por ejemplo, el betún también podía utilizarse para suelos, impermeabilización de edificios y para la impermeabilización de diversos tipos de piscinas y baños, ambos usos que también proliferaron en el siglo XIX. [ 3 ] [ 44 ] [ 62 ] Uno de los primeros ejemplos que se conservan de su uso se puede ver en el cementerio de Highgate, donde se utilizó en 1839 para sellar el techo de las catacumbas de la terraza. En la bolsa de valores de Londres, se hicieron varias afirmaciones sobre la exclusividad de la calidad del betún procedente de Francia, Alemania e Inglaterra. Se concedieron numerosas patentes en Francia, mientras que en Inglaterra se denegaron un número similar de solicitudes de patente debido a su similitud entre sí. En Inglaterra, «el betún de Claridge era el más utilizado en las décadas de 1840 y 1850». [ 59 ]
En 1914, Claridge's Company se asoció para producir macadán ligado con alquitrán , [ 63 ] con materiales fabricados a través de una empresa subsidiaria llamada Clarmac Roads Ltd. [ 64 ] Se obtuvieron 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. [ 65 ] [ nota 1 ] Sin embargo, la Primera Guerra Mundial arruinó a la Compañía Clarmac, que entró en liquidación en 1915. [ 67 ] [ 68 ] El fracaso de Clarmac Roads Ltd tuvo un efecto dominó en la Compañía Claridge's, que a su vez fue liquidada forzosamente, [ 69 ] cesando sus operaciones en 1917, [ 70 ] [ 71 ] habiendo invertido una cantidad sustancial de fondos en la nueva empresa, tanto al principio [ 69 ] como en un intento posterior de salvar a la Compañía Clarmac. [ 67 ]
En la Gran Bretaña del siglo XIX se creía que el betún contenía sustancias químicas con propiedades medicinales. Los extractos de betún se utilizaban para tratar el catarro y algunas formas de asma , así como remedio contra los parásitos intestinales, especialmente la tenia . [ 72 ]
Estados Unidos
El primer uso del 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 recolectaban el betún natural que afloraba a la superficie sobre los depósitos de petróleo subyacentes. Los tres grupos usaban la sustancia como adhesivo. Se encuentra en muchos artefactos, herramientas y objetos ceremoniales. Por ejemplo, se usaba en sonajeros para adherir calabazas o caparazones de tortuga a los mangos. También se usaba en decoraciones. Pequeñas cuentas redondas de concha se colocaban a menudo en asfalto para adornar objetos. Se usaba como sellador en cestas para hacerlas impermeables y transportar agua, lo que posiblemente envenenaba a quienes la bebían. [ 73 ] El asfalto también se usaba para sellar las tablas de las canoas oceánicas.
El asfalto se utilizó por primera vez para pavimentar calles en la década de 1870. Inicialmente se empleó roca bituminosa natural, como en las minas de Ritchie en Macfarlan, condado de Ritchie, Virginia Occidental, entre 1852 y 1873. En 1876, se utilizó asfalto para pavimentar la Avenida Pennsylvania en Washington D. C., justo a tiempo para la celebración del centenario nacional. [ 74 ]
En la época de los carruajes tirados por caballos, las calles de Estados Unidos eran en su mayoría sin pavimentar y cubiertas de tierra o grava. Especialmente donde el barro o las zanjas dificultaban el paso, los pavimentos a veces se construían con diversos materiales, como tablones de madera, adoquines u otros bloques de piedra, o ladrillos. Los caminos sin pavimentar producían un desgaste irregular y representaban un peligro para los peatones. A finales del siglo XIX, con el auge de la bicicleta , los clubes ciclistas fueron importantes para impulsar la pavimentación generalizada de las calles. [ 75 ] La defensa de la pavimentación 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. La avenida St. Charles en Nueva Orleans fue pavimentada en toda su extensión con asfalto en 1889. [ 76 ]
En 1900, solo Manhattan tenía 130.000 caballos, que tiraban de tranvías, carros y carruajes, dejando sus excrementos a su paso. No eran rápidos, y los peatones podían esquivarlos y abrirse paso a empujones por las calles abarrotadas. Los pueblos pequeños seguían dependiendo de la tierra y la grava, pero las ciudades más grandes querían calles mucho mejores. Para la década de 1850, recurrían a bloques de madera o granito. [ 77 ] En 1890, un tercio de los 3200 kilómetros de calles de Chicago estaban pavimentados, principalmente con bloques de madera, que proporcionaban mejor tracción que el barro. El pavimento de ladrillo era una buena solución intermedia, pero aún mejor era el asfalto, que era fácil de instalar y de cortar para acceder a las alcantarillas. Con Londres y París como modelos, Washington tendió 363.000 metros cuadrados de asfalto para 1882; se convirtió en el modelo para Buffalo, Filadelfia y otros lugares. A finales de siglo, las ciudades estadounidenses contaban con 30 millones de yardas cuadradas de pavimento asfáltico, muy por delante del ladrillo. [ 78 ] Las calles se volvieron más rápidas y peligrosas, por lo que se instalaron semáforos eléctricos. Los tranvías eléctricos (a 12 millas por hora) se convirtieron en el principal medio de transporte para los compradores y oficinistas de clase media hasta que, después de 1945, adquirieron automóviles y se desplazaban desde suburbios más lejanos con privacidad y comodidad por autopistas asfaltadas. [ 79 ]
Canadá
Canadá posee el mayor yacimiento mundial de betún natural en las arenas bituminosas de Athabasca , y las Primeras Naciones canadienses a lo largo del río Athabasca lo habían utilizado durante mucho tiempo para impermeabilizar sus canoas. En 1719, un cree llamado Wa-Pa-Su llevó una muestra para intercambiar con Henry Kelsey de la Compañía de la Bahía de Hudson , quien fue el primer europeo del que se tiene constancia que la vio. 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 unas fuentes bituminosas en las que se puede insertar un poste de 20 pies de largo sin la menor resistencia». [ 25 ]
El valor del yacimiento era evidente desde el principio, pero no así los métodos para extraer el betún. La ciudad más cercana, Fort McMurray, Alberta , era un pequeño puesto de comercio de pieles; otros mercados estaban lejos y los costos de transporte eran demasiado altos para enviar la arena bituminosa cruda para pavimentar. En 1915, Sidney Ells, de la Rama Federal de Minas, experimentó con técnicas de separación y utilizó el producto para pavimentar 600 pies de carretera en Edmonton , Alberta. Otras carreteras en Alberta se pavimentaron con material extraído de arenas bituminosas, pero generalmente no era económico. Durante la década de 1920, el Dr. Karl A. Clark, del Consejo de Investigación de Alberta, patentó un proceso de separación de petróleo con agua caliente y el empresario Robert C. Fitzsimmons [ 80 ] construyó la planta de separación de petróleo Bitumount , que entre 1925 y 1958 produjo hasta 300 barriles (50 m³ ) por día de betún utilizando el método del Dr. Clark. La mayor parte del betún se utilizaba para impermeabilizar techos, pero también se empleaba en combustibles, aceites lubricantes, tinta de imprenta, medicamentos, pinturas resistentes al óxido y a los ácidos, techos ignífugos, pavimentación de calles, charol y conservantes para postes de cercas. [ 25 ] Finalmente, Fitzsimmons se quedó sin dinero y la planta fue adquirida por el gobierno de Alberta. Hoy en día, la planta de Bitumount es un sitio histórico provincial . [ 81 ]
Fotografía y arte
El betún se utilizó en los inicios de la tecnología fotográfica. En 1826 o 1827, el científico francés Joseph Nicéphore Niépce lo empleó para crear la fotografía de la naturaleza más antigua que se conserva . El betún se aplicó en una fina capa 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, al enjuagarlo posteriormente con un disolvente, solo quedaron las zonas suficientemente expuestas a la luz. Se requerían muchas horas de exposición en la cámara, lo que hacía que el betún no fuera práctico para la fotografía convencional, pero desde la década de 1850 hasta la de 1920 se utilizó comúnmente como fotorresina en la producción de planchas de impresión para diversos procesos de impresión fotomecánica. [ 82 ] [ 83 ]
El betún fue la pesadilla de muchos artistas durante el siglo XIX. Aunque se utilizó ampliamente durante un tiempo, finalmente demostró ser inestable para la pintura al óleo, especialmente cuando se mezclaba con los diluyentes más comunes, como el aceite de linaza , el barniz y la trementina . A menos que se diluya completamente, el betún nunca se solidifica del todo y, con el tiempo, corrompe los demás pigmentos con los que entra en contacto. El uso de betún como veladura para crear sombras o mezclado con otros colores para obtener tonos más oscuros provocó el deterioro de muchas pinturas, por ejemplo, las de Delacroix . Quizás el ejemplo más famoso de la destructividad del betún sea La balsa de la Medusa (1818-1819) de Théodore Géricault , donde su uso provocó que los colores brillantes se degradaran a verdes oscuros y negros, y que la pintura y el lienzo se deformaran. [ 84 ]
Uso moderno
Uso global
La gran mayoría del betún refinado se utiliza en la construcción, principalmente como componente de productos empleados en pavimentación y cubiertas. Según los requisitos de su uso final, el betún se produce según las especificaciones. Esto se logra mediante refinación o mezcla. Se estima que el consumo mundial actual de betún es de aproximadamente 102 millones de toneladas anuales. Aproximadamente el 85 % de todo el betún producido se utiliza como aglutinante en el hormigón asfáltico para carreteras. También se emplea en otras zonas pavimentadas, como pistas de aeropuertos, aparcamientos y aceras. La producción de hormigón asfáltico suele consistir en mezclar áridos finos y gruesos , como arena , grava y roca triturada, con asfalto, que actúa como aglutinante. Otros materiales, como polímeros reciclados (por ejemplo, neumáticos de caucho ), pueden añadirse al betún para modificar sus propiedades según la aplicación final prevista.
Otro 10% de la producción mundial de betún se utiliza en aplicaciones para techos, donde sus propiedades impermeabilizantes son invaluables. El 5% restante se utiliza principalmente para sellar y aislar diversos materiales de construcción, como revestimientos de tuberías, bases para baldosas de moqueta y pintura. El betún se aplica en la construcción y el mantenimiento de numerosas estructuras, sistemas y componentes, tales como:
- Autopistas
- pistas de aeropuerto
- Aceras y caminos peatonales
- aparcamientos
- Hipódromos
- canchas de tenis
- Techumbre
- Impermeabilización
- Presas
- Revestimientos de embalses y piscinas
- Insonorización
- Revestimientos de tuberías
- Recubrimientos de cables
- Pinturas
- Impermeabilización de edificios
- Impermeabilización de la base de las baldosas
- Producción de tinta para periódicos
Hormigón asfáltico compactado
El principal uso del betún es la fabricación de hormigón asfáltico para superficies viales; esto representa aproximadamente el 85 % del betún consumido en Estados Unidos. Existen alrededor de 4000 plantas de mezcla de hormigón asfáltico en EE. UU. y un número similar en Europa. [ 85 ]

Las mezclas de pavimento de hormigón asfáltico suelen estar compuestas por un 5 % de betún (conocido como cemento asfáltico en EE. UU.) y un 95 % de áridos (piedra, arena y grava). Debido a su alta viscosidad, el betún debe calentarse para poder mezclarse con los áridos en la planta de asfalto. La temperatura requerida varía según las características del betún y los áridos, pero las tecnologías de asfalto en caliente permiten a los productores reducirla. [ 85 ] [ 20 ]
El peso de un pavimento asfáltico depende del tipo de agregado , el betún y el contenido de vacíos de aire. Un ejemplo promedio en los Estados Unidos es de aproximadamente 112 libras por yarda cuadrada, por pulgada de espesor del pavimento. [ 20 ]
Cuando se realiza mantenimiento en pavimentos asfálticos, como el fresado para eliminar una superficie desgastada o dañada, el material retirado puede devolverse a una planta para su procesamiento en nuevas mezclas de pavimento. El betún del material retirado puede reactivarse y volver a utilizarse en nuevas mezclas de pavimento. [ 86 ] Dado que aproximadamente el 95 % de las carreteras pavimentadas se construyen o se cubren con asfalto, [ 87 ] se recupera una cantidad sustancial de material de pavimento asfáltico cada año. Según encuestas de la industria realizadas anualmente por la Administración Federal de Carreteras y la Asociación Nacional de Pavimentos Asfálticos, más del 99 % del betún retirado cada año de las superficies de las carreteras durante los proyectos de ampliación y repavimentación se reutiliza como parte de nuevos pavimentos, bases de carreteras, arcenes y terraplenes o se almacena para su uso futuro. [ 88 ]
El pavimento de hormigón asfáltico se utiliza ampliamente en aeropuertos de todo el mundo. Debido a su resistencia y a la rapidez con la que se puede reparar, se utiliza mucho en pistas de aterrizaje .
asfalto mástico
El asfalto mastic es un tipo de asfalto que se diferencia del asfalto de granulometría densa ( hormigón asfáltico ) por su mayor contenido de betún ( ligante ), generalmente entre el 7 % y el 10 % de la mezcla total de agregados, a diferencia del hormigón asfáltico laminado, que solo contiene alrededor del 5 % de asfalto. Esta sustancia termoplástica se utiliza ampliamente en la industria de la construcción para impermeabilizar cubiertas planas y depósitos subterráneos. El asfalto mastic se calienta a una temperatura de 210 °C (410 °F) y se extiende en capas para formar una barrera impermeable de aproximadamente 20 milímetros (0,8 pulgadas) de espesor.
Emulsión bituminosa

Las emulsiones bituminosas son mezclas coloidales de betún y agua. Debido a las diferentes tensiones superficiales de ambos líquidos, no es posible crear emulsiones estables simplemente mezclándolos. Por lo tanto, se añaden diversos emulsionantes y estabilizadores. Los emulsionantes son moléculas anfifílicas que se diferencian por la carga de su grupo polar. Reducen la tensión superficial de la emulsión y, por consiguiente, evitan la fusión de las partículas de betún. La carga del emulsionante determina el tipo de emulsión: aniónica (con carga negativa) y catiónica (con carga positiva). [ 89 ] La concentración de un emulsionante es un parámetro crítico que afecta al tamaño de las partículas de betún: concentraciones más altas dan lugar a partículas de betún más pequeñas. [ 89 ] Por lo tanto, los emulsionantes tienen un gran impacto en la estabilidad, la viscosidad, la resistencia a la rotura y la adhesión de la emulsión bituminosa. [ 89 ] 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 pueden utilizarse para determinar la distribución del tamaño de partícula de forma rápida y sencilla. [ 89 ] [ 90 ] Los emulsionantes catiónicos incluyen principalmente aminas de cadena larga como imidazolinas, amidoaminas y diaminas, que adquieren una carga positiva cuando se añade un ácido. [ 89 ] Los emulsionantes aniónicos suelen ser ácidos grasos extraídos de la lignina, el aceite de tall o la resina de árbol saponificados con bases como el NaOH, que crea una carga negativa. [ 89 ]
Durante el almacenamiento de emulsiones de betún, las partículas de betún sedimentan, se aglomeran (floculación) o se fusionan (coagulación), lo que provoca cierta inestabilidad en la emulsión. La velocidad de este proceso depende de la formulación de la emulsión de betún, así como 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, proceso conocido como "ruptura". 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 con la misma rapidez al entrar en contacto con los agregados. Esto permite clasificarlas en emulsiones de fraguado rápido (R), de fraguado lento (SS) y de fraguado medio (MS), así como optimizar la formulación de forma individual y específica para cada aplicación, y ampliar su campo de aplicación [ 89 ] (1). Por ejemplo, las emulsiones de ruptura lenta aseguran un tiempo de procesamiento más prolongado, lo cual es particularmente ventajoso para agregados finos [ 89 ] (1).
Se han reportado problemas de adhesión para emulsiones aniónicas en contacto con agregados ricos en cuarzo. Se sustituyen por emulsiones catiónicas que logran una mejor adhesión. La amplia gama de emulsiones bituminosas no está cubierta de manera suficiente por la estandarización. La norma DIN EN 13808 para emulsiones asfálticas catiónicas existe desde julio de 2005. Aquí, se describe una clasificación de emulsiones bituminosas basada en letras y números, considerando cargas, viscosidades y el tipo de betún. [ 89 ] El proceso de producción de emulsiones bituminosas es muy complejo. Se utilizan comúnmente dos métodos, el método del "molino coloidal" y el método de "alta relación de fase interna (HIPR)". [ 89 ] En el método del "molino coloidal", un rotor se mueve a alta velocidad dentro de un estator al agregar betún y una mezcla de agua-emulsionante. Las fuerzas de cizallamiento resultantes generan partículas de betún entre 5 μm y 10 μm recubiertas con emulsionantes. [ 89 ] El método de "Alta Relación de Fase Interna (HIPR)" se utiliza para crear partículas de betún más pequeñas, distribuciones de tamaño de partícula monomodales y estrechas, y concentraciones de betún muy elevadas. En este método, primero se produce una emulsión de betún altamente concentrada mediante agitación moderada y posteriormente se diluye. A diferencia del método de "Molino Coloidal", la fase acuosa se introduce en el betún caliente, lo que permite obtener concentraciones de betún muy elevadas. [ 89 ]
El método de "Alta Relación de Fase Interna (HIPR)" se utiliza para crear partículas de betún más pequeñas, distribuciones de tamaño de partícula estrechas y monomodales, y concentraciones de betún muy altas. Aquí, primero se produce una emulsión de betún altamente concentrada mediante agitación moderada y luego se diluye. A diferencia del método de "Molino Coloidal", la fase acuosa se introduce en el betún caliente, lo que permite concentraciones de betún muy altas (1). El método de "Alta Relación de Fase Interna (HIPR)" se utiliza para crear partículas de betún más pequeñas, distribuciones de tamaño de partícula estrechas y monomodales, y concentraciones de betún muy altas. Aquí, primero se produce una emulsión de betún altamente concentrada mediante agitación moderada y luego se diluye. A diferencia del método de "Molino Coloidal", la fase acuosa se introduce en el betún caliente, lo que permite concentraciones de betún muy altas (1).
Las emulsiones bituminosas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Se emplean en la construcción de carreteras y la protección de edificios, e incluyen principalmente su uso en mezclas de reciclaje en frío, recubrimientos adhesivos y tratamientos superficiales (1). Debido a su menor viscosidad en comparación con el betún caliente, su procesamiento requiere menos energía y conlleva un riesgo significativamente menor de incendios y quemaduras. [ 89 ] El sellado con gravilla consiste en rociar la superficie de la carretera con emulsión bituminosa, seguida de una capa de roca triturada, grava o escoria triturada. El sellado con lechada asfáltica es una mezcla de emulsión bituminosa y agregado fino triturado que se extiende sobre la superficie de la carretera. El asfalto de mezcla en frío también puede elaborarse a partir de emulsión bituminosa para crear pavimentos similares al asfalto de mezcla en caliente, de varias pulgadas de espesor, y las emulsiones bituminosas también se mezclan con asfalto de mezcla en caliente reciclado para crear pavimentos de bajo costo. Se sabe que las técnicas basadas en emulsiones bituminosas son útiles para todo tipo de carreteras; su uso también puede ser posible en las siguientes aplicaciones: 1. Asfaltos para carreteras de tráfico intenso (basados en el uso de emulsiones modificadas con polímeros). 2. Mezclas a base de emulsiones tibias, para mejorar tanto su tiempo de maduración como sus propiedades mecánicas. 3. Tecnología semicaliente, en la que los agregados se calientan hasta 100 grados, produciendo mezclas con propiedades similares a las de los asfaltos calientes. 4. Revestimiento superficial de alto rendimiento. [ 91 ]
petróleo crudo sintético
El petróleo crudo sintético, también conocido como syncrude, es el producto final de una planta de refinación de betún utilizada en la producción de arenas bituminosas en Canadá. Las arenas bituminosas se extraen con enormes palas mecánicas (de 100 toneladas de capacidad) y se cargan en camiones volquete aún más grandes (de 400 toneladas de capacidad) para su transporte a la planta de refinación. 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. Tras su extracción, el betún se introduce en una planta de refinación que lo convierte en un equivalente de petróleo crudo ligero . Esta sustancia sintética es lo suficientemente fluida como para transportarse a través de oleoductos convencionales y puede introducirse en refinerías convencionales sin ningún tratamiento adicional. En 2015 , las plantas de refinación de betún canadienses producían más de un millón de barriles (160 × 10³ m³ ) diarios de petróleo crudo sintético, del cual el 75 % se exportaba a refinerías de petróleo en Estados Unidos . [ 92 ]
En Alberta, cinco plantas de mejora de betún producen petróleo crudo sintético y una variedad de otros productos: la planta de mejora de Suncor Energy cerca de Fort McMurray, Alberta, produce petróleo crudo sintético más combustible diésel; las plantas de mejora de Syncrude Canada , Canadian Natural Resources y Nexen cerca de Fort McMurray producen petróleo crudo sintético; y la planta de mejora de Shell Scotford cerca de Edmonton produce petróleo crudo sintético más una materia prima intermedia para la cercana refinería de petróleo de Shell. [ 93 ] Una sexta planta de mejora, en construcción en 2015 cerca de Redwater, Alberta , mejorará la mitad de su betún crudo directamente a combustible diésel, y el resto de la producción se venderá como materia prima a refinerías de petróleo y plantas petroquímicas cercanas. [ 94 ]
Betún crudo sin refinar
El betún canadiense no difiere sustancialmente de petróleos como el extrapesado venezolano y el pesado mexicano en su composición química, y la verdadera dificultad radica en transportar el betún, extremadamente viscoso, a través de oleoductos hasta la refinería. Muchas refinerías modernas son sumamente sofisticadas y pueden procesar betún sin refinar directamente en productos como gasolina, gasóleo y asfalto refinado sin ningún procesamiento previo. Esto es particularmente común en zonas como la costa del Golfo de Estados Unidos , donde las refinerías se diseñaron para procesar petróleo venezolano y mexicano, y en zonas como el Medio Oeste estadounidense , donde las refinerías se reconstruyeron para procesar petróleo pesado a medida que disminuía la producción nacional de petróleo ligero. Ante la posibilidad de elegir, estas refinerías de petróleo pesado suelen preferir comprar betún en lugar de petróleo sintético, ya que su coste es menor, y en algunos casos, porque prefieren producir más gasóleo y menos gasolina. [ 93 ] Para 2015, la producción y las exportaciones canadienses de betún no refinado superaron las del petróleo crudo sintético en más de 1,3 millones de barriles (210 × 10 ^ 3 m 3 ) por día, de los cuales aproximadamente el 65% se exportó a los Estados Unidos. [ 92 ]
Debido a la dificultad de transportar betún crudo por oleoductos, el betún sin refinar se suele diluir con condensado de gas natural, en una forma denominada dilbit , o con petróleo crudo sintético, denominado synbit . Sin embargo, para hacer frente a la competencia internacional, gran parte del betún sin refinar se vende ahora como una mezcla de varios grados de betún, petróleo crudo convencional, petróleo crudo sintético y condensado en un producto de referencia estandarizado como el Western Canadian Select . Esta mezcla de petróleo crudo pesado y ácido está diseñada para tener características de refinación uniformes y competir con petróleos pesados comercializados internacionalmente, como el Mexican Mayan o el Arabian Dubai Crude . [ 93 ]
Matriz de encapsulación de residuos radiactivos
El betún se utilizó a partir de la década de 1960 como una matriz hidrofóbica destinada a encapsular residuos radiactivos como 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. [ 95 ] [ 96 ] Los residuos radiactivos bituminizados que contienen elementos transuránicos emisores alfa altamente radiotóxicos 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 debido a problemas de seguridad operativa (riesgos de incendio, como ocurrió en una planta de bituminización en Tokai Works en Japón) [ 97 ] [ 98 ] y problemas de estabilidad a largo plazo relacionados con su disposición geológica en formaciones rocosas profundas. Uno de los principales problemas es la hinchazón del betún expuesto a la radiación y al agua. La hinchazón del betún se induce primero por la radiación debido a la presencia de burbujas de gas hidrógeno generadas por radiólisis alfa y gamma . [ 99 ] [ 100 ] Un segundo mecanismo es la hinchazón 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 poros dentro de la matriz bituminizada es entonces responsable de los efectos osmóticos dentro de la matriz bituminizada. El agua se mueve en la dirección de las sales concentradas, el betún actúa como una membrana semipermeable . Esto también provoca la hinchazón de la matriz. La presión de hinchazón debida al efecto osmótico a volumen constante puede llegar a ser tan alta como 200 bar. Si no se gestiona adecuadamente, esta alta presión puede causar fracturas en el campo cercano de una galería de disposición de residuos bituminizados de nivel medio. Cuando la matriz bituminizada se ha alterado por la hinchazón, los radionúclidos encapsulados se lixivian fácilmente por el contacto con el agua subterránea y se liberan en la geosfera. La alta fuerza iónica de la solución salina concentrada también favorece la migración de radionúclidos en 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, impidiendo la reducción de radionúclidos sensibles al redox. Bajo sus valencias más altas, los radionúclidos de elementos como el selenio , el tecnecioEl uranio , el neptunio y el plutonio tienen una mayor solubilidad y, además, suelen estar presentes en el agua como aniones no retardados . Esto dificulta enormemente la eliminación de residuos bituminizados de nivel medio.
Se han utilizado diferentes tipos de betún: 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 de hidrocarburos saturados, son más fácilmente biodegradados por microorganismos que el betún de destilación directa, que tiene un bajo contenido de hidrocarburos saturados y un alto contenido de hidrocarburos aromáticos. [ 101 ]
Actualmente, la industria nuclear y las organizaciones de gestión de residuos consideran que el encapsulamiento de residuos radiactivos en hormigón es una alternativa más segura.
Otros usos
Las tejas y los rollos de techo representan la mayor parte del consumo restante de betún. Otros usos incluyen aerosoles para ganado, tratamientos para postes de cercas e impermeabilización de telas. El betún se utiliza para hacer negro de Japón , una laca conocida especialmente por su uso en hierro y acero, y también se utiliza en pinturas y tintas para marcadores por algunas empresas de suministro de pintura para exteriores para aumentar la resistencia a la intemperie y la permanencia de la pintura o tinta, y para hacer que el color sea más oscuro. [ 102 ] El betún también se utiliza para sellar algunas baterías alcalinas durante el proceso de fabricación. El betún también se utiliza comúnmente como base en el proceso de grabado en huecograbado .
El betún se utiliza frecuentemente como material en los sistemas de amortiguación de sonido de los lavavajillas . [ 103 ] [ 104 ]
Producción

En 2019 se produjeron aproximadamente 164.000.000 de toneladas. Se obtiene como la fracción "pesada" (es decir, difícil de destilar). El material con un punto de ebullición superior a unos 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 diésel ). El material resultante se suele tratar posteriormente para extraer pequeñas pero valiosas cantidades de lubricantes y ajustar sus propiedades a las aplicaciones. En una unidad de desasfaltado , el betún crudo se trata con propano o butano en fase supercrítica para extraer las moléculas más ligeras, que luego se separan. Es posible un procesamiento adicional mediante el "soplado" del producto: es decir, haciéndolo reaccionar con oxígeno . Este paso hace que el producto sea más duro y viscoso. [ 6 ]

El betún se almacena y transporta normalmente a temperaturas cercanas a los 150 °C (302 °F) . A veces se le añade gasóleo o queroseno antes del envío para mantener su fluidez; al llegar, estos materiales más ligeros se separan de la mezcla. Esta mezcla se suele denominar «materia prima de betún» o BFS. Algunos camiones volquete canalizan los gases de escape calientes del motor a través de tuberías en la caja para mantener el material caliente. La parte trasera de los camiones volquete que transportan asfalto, así como algunos equipos de manipulación, también se rocían habitualmente con un agente desmoldante antes del llenado para facilitar su liberación. El gasóleo ya no se utiliza como agente desmoldante debido a preocupaciones medioambientales.
arenas bituminosas
El betún crudo natural impregnado en roca sedimentaria es la materia prima principal para la producción de petróleo a partir de las " arenas bituminosas ", actualmente en desarrollo en Alberta, Canadá. Canadá posee la mayor parte del suministro mundial de betún natural, que cubre 140 000 kilómetros cuadrados [ 15 ] (un área mayor que Inglaterra), lo que le otorga las segundas mayores reservas probadas de petróleo del mundo. Las arenas bituminosas de Athabasca son el mayor yacimiento de betún de Canadá y el único accesible a la minería a cielo abierto , aunque los recientes avances tecnológicos han permitido que los yacimientos más profundos sean explotables mediante métodos in situ . Debido al aumento de los precios del petróleo después de 2003 , la producción de betún se volvió altamente rentable, pero como resultado de la caída posterior a 2014, la construcción de nuevas plantas dejó de ser rentable. 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. [ 16 ] Se estima que la cantidad total de betún crudo en Alberta que podría extraerse es de alrededor de 310 mil millones de barriles (50 × 10 ^ 9 m³) , [ 10 ] que a una tasa de 4.400.000 barriles por día (700.000 m³ / d) duraría unos 200 años.
Alternativas y bioasfalto
Aunque no es económicamente competitivo, el betún puede elaborarse a partir de recursos renovables no derivados del petróleo, como azúcar, melaza y almidones de arroz, maíz y patata . También puede obtenerse a partir de residuos mediante la destilación fraccionada de aceite de motor usado , que en ocasiones se desecha quemándolo o vertiéndolo en vertederos. El uso de aceite de motor puede provocar agrietamiento prematuro en climas fríos, lo que conlleva la necesidad de repavimentar las carreteras con mayor frecuencia. [ 105 ]
Los ligantes asfálticos no derivados del petróleo pueden ser de color claro. Las carreteras de color más claro absorben menos calor de la radiación solar, lo que reduce su contribución al efecto de isla de calor urbana . [ 106 ] Los estacionamientos que utilizan alternativas al betún se denominan estacionamientos verdes .
depósitos albaneses
Selenizza es un betún de hidrocarburos sólidos de origen natural que se encuentra en depósitos nativos en Selenice , Albania , la única mina de asfalto europea aún en funcionamiento. El betún se presenta en forma de vetas, rellenando grietas en dirección más o menos horizontal. Su contenido varía entre el 83 % y el 92 % (soluble en disulfuro de carbono), con un valor de penetración cercano a cero y un punto de reblandecimiento (ensayo de anillo y bola) de alrededor de 120 °C. La materia insoluble, compuesta principalmente de mineral de sílice, oscila entre el 8 % y el 17 %.
La extracción de betún albanés tiene una larga historia y fue practicada de forma organizada por los romanos. Tras siglos de silencio, las primeras menciones del betún albanés aparecieron recién en 1868, cuando el francés Coquand publicó la primera descripción geológica de los yacimientos. En 1875, los derechos de explotación fueron otorgados al gobierno otomano y en 1912, transferidos a la empresa italiana Simsa. Desde 1945, la mina fue explotada por el gobierno albanés y, desde 2001 hasta la fecha, la gestión pasó a una empresa francesa, que organizó el proceso de extracción para la fabricación del betún natural a escala industrial. [ 107 ]
Actualmente, la mina se explota principalmente a cielo abierto, pero varias de las numerosas minas subterráneas (profundas y que se extienden a lo largo de varios kilómetros) siguen siendo viables. Selenizza se produce principalmente en forma granular, tras fundir los fragmentos de betún seleccionados en la mina.
Selenizza [ 108 ] se utiliza principalmente como aditivo en el sector de la construcción vial. Se mezcla con betún tradicional para mejorar tanto sus propiedades viscoelásticas como su resistencia al envejecimiento. Puede mezclarse con betún caliente en tanques, pero su forma granular permite su alimentación en la mezcladora o en el anillo de reciclaje de las plantas de asfalto convencionales. Otras aplicaciones típicas incluyen la producción de asfaltos másticos para aceras, puentes, aparcamientos y vías urbanas, así como aditivos para fluidos de perforación en la industria del petróleo y el gas. Selenizza está disponible en polvo o en material granular de diversos tamaños de partícula y se envasa en sacos o en bolsas de polietileno termofusible.
Un estudio de evaluación del ciclo de vida de la selenizza natural en comparación con el betún de petróleo ha demostrado que el impacto ambiental de la selenizza es aproximadamente la mitad del impacto del asfalto para carreteras producido en refinerías de petróleo en términos de emisiones de dióxido de carbono . [ 109 ]
Reciclaje
El betún es un material comúnmente reciclado en la industria de la construcción. Los dos materiales reciclados más comunes que contienen betún son el pavimento asfáltico recuperado (RAP) y las tejas asfálticas recuperadas (RAS). El RAP se recicla a una tasa mayor que cualquier otro material en los Estados Unidos, [ 110 ] y generalmente contiene aproximadamente entre un 5 y un 6 % de ligante de betún. Las tejas asfálticas generalmente contienen entre un 20 y un 40 % de ligante de betún. [ 111 ]
El betún se endurece naturalmente con el tiempo debido a la oxidación, la evaporación, la exudación y el endurecimiento físico. [ 112 ] Por esta razón, el asfalto reciclado se suele combinar con asfalto virgen, agentes suavizantes y/o aditivos rejuvenecedores para restaurar sus propiedades físicas y químicas. [ 113 ]
Ciencias económicas
Aunque el betún normalmente constituye solo entre el 4 y el 5 por ciento (en peso) de la mezcla de pavimentación, como aglutinante del pavimento, también es la parte más cara del costo del material de pavimentación de carreteras. [ 20 ]
Durante los primeros años del uso del betún en la pavimentación moderna, las refinerías de petróleo lo regalaban. Sin embargo, hoy en día el betún es una materia prima muy comercializada. Sus precios aumentaron sustancialmente a principios del siglo XXI. Un informe del gobierno estadounidense afirma:
En 2002, el asfalto se vendía a aproximadamente 160 dólares por tonelada. A finales de 2006, el precio se había duplicado hasta alcanzar aproximadamente 320 dólares por tonelada, y luego casi volvió a duplicarse en 2012 hasta aproximadamente 610 dólares por tonelada. [ 20 ]
El informe indica que una autopista de cuatro carriles de 1 milla (1,6 kilómetros) de longitud "promedio" requeriría "300 toneladas de asfalto", lo que, "en 2002 habría costado alrededor de $48,000. Para 2006, esta cifra habría aumentado a $96,000 y para 2012 a $183,000... un incremento de aproximadamente $135,000 por cada milla de autopista en tan solo 10 años". [ 20 ]
Oriente Medio es un importante exportador de betún, especialmente a India y China. Según el Informe Argus sobre Betún (12/07/2024), India es el mayor importador, impulsado por sus extensos proyectos de infraestructura. El informe proyecta una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 4,5 % para las importaciones de betún de India durante los próximos cinco años, mientras que se espera que las importaciones de China crezcan a una TCAC del 3,8 %. El precio actual de exportación a India es de aproximadamente 350 dólares por tonelada métrica, y a China, de alrededor de 360 dólares por tonelada métrica. La ventaja estratégica de Oriente Medio en la producción de petróleo crudo respalda su capacidad para satisfacer estas demandas. [ 114 ]
Salud y seguridad

Las personas pueden estar expuestas al betún en el lugar de trabajo al inhalar vapores o por absorción cutánea. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado de 5 mg/m³ durante un período de 15 minutos. [ 115 ]
El betún es un material en gran parte inerte que debe calentarse o diluirse hasta un punto en el que se vuelva manejable para la producción de materiales para pavimentación, techado y otras aplicaciones. Al examinar los posibles riesgos para la salud asociados con el betún, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) determinó que son los parámetros de aplicación, principalmente la temperatura, los que afectan la exposición ocupacional y el posible riesgo/peligro carcinogénico biodisponible de las emisiones de betún. [ 116 ] En particular, se demostró que las temperaturas superiores a 199 °C (390 °F) producen un mayor riesgo de exposición que cuando el betún se calienta a temperaturas más bajas, como las que se utilizan habitualmente en la producción y colocación de mezclas de pavimento asfáltico. [ 117 ] La IARC ha clasificado los humos de asfalto para pavimentación como un posible carcinógeno de Clase 2B , lo que indica evidencia insuficiente de carcinogenicidad en humanos. [ 116 ]
En 2020, los científicos informaron que el betún es actualmente una fuente importante y en gran medida ignorada de contaminación del aire en áreas urbanas, especialmente durante períodos cálidos y soleados. [ 118 ] [ 119 ]
Una sustancia parecida al betún que se encuentra en el Himalaya y que se conoce como shilajit se usa a veces como medicina ayurvédica , pero en realidad no es alquitrán, resina ni betún. [ 120 ]
Véase también
Notas
- ↑ La revista Building News and Engineering Journal contiene fotografías de las siguientes carreteras dondese utilizó Clarmac , siendo "algunas entre muchas pavimentadas con 'Clarmac'": Scott's Lane, Beckenham ; Dorset Street, Marylebone; Lordswood Road, Birmingham ; Hearsall Lane, Coventry ; Valkyrie Avenue, Westcliff-on-Sea ; y Lennard Road, Penge . [ 66 ]
Referencias
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- ↑ "Glosario de arenas bituminosas" . Directrices sobre regalías de arenas bituminosas . Gobierno de Alberta. 2008. Archivado del original el 1 de noviembre de 2007.
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- Lay, Maxwell G. (1992), The Ways of the World: A History of the World's Roads and of the Vehicles That Used Them , Rutgers University Press, ISBN 978-0-8135-2691-1
Enlaces externos
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- . Nueva Enciclopedia Internacional . 1905.
- Ficha Internacional de Seguridad Química 0612
- Pavimento interactivo – Asfalto
- CSU Sacramento, ¡El mundialmente famoso Museo del Asfalto! Archivado el 29 de mayo de 2007 en Wayback Machine.
- Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional – Humos de asfalto
- Scientific American , " Asfalto ", 20 de agosto de 1881, pág. 121
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