CDT Randolph Kirchain, científico investigador del MIT explora cómo los pavimentos fríos pueden ofrecer soluciones para el cambio climático.
Fuente: MIT
A medida que las ciudades buscan soluciones para el cambio climático, muchas han recurrido a una tecnología floreciente: Los pavimentos fríos. Al reflejar una mayor proporción de la radiación solar, los pavimentos fríos pueden ofrecer una serie de beneficios de mitigación del cambio climático, desde el forzamiento radiativo directo, hasta la reducción de la demanda energética de los edificios.
Sin embargo, los científicos del MIT Concrete Sustainability Hub (CSHub) descubrieron que los pavimentos fríos no son solo una solución para el verano. Aquí, Randolph Kirchain, científico investigador principal de CSHub, analiza cómo la implementación de estos pavimentos puede ofrecer innumerables reducciones de gases de efecto invernadero en las ciudades, algunas de las cuales ocurren incluso en invierno.
¿Qué son exactamente los pavimentos fríos?
R: Hay dos formas de hacer un pavimento frío: cambiar la fórmula del pavimento para que sea poroso como una esponja (el llamado “pavimento permeable”) o pavimentar con materiales reflectantes. El último método se ha aplicado ampliamente porque se puede adoptar fácilmente en la actual red de carreteras con diferentes volúmenes de tráfico mientras mantiene -y en ocasiones mejora- la longevidad de la carretera. Para el observador medio, la reflectividad de la superficie suele corresponder al color de un pavimento: cuanto más claro, más reflectante.
Podemos cuantificar esta reflectividad superficial a través de una medida llamada albedo, que se refiere al porcentaje de luz que refleja una superficie. Normalmente, un pavimento reflectante tiene un albedo de 0,3 o superior, lo que significa que refleja el 30 por ciento de la luz que recibe.
Para lograr esta reflectividad, hay una serie de técnicas a nuestra disposición. El enfoque más común es simplemente pintar una capa más brillante sobre los pavimentos existentes. Pero también es posible pavimentar con materiales que poseen una mayor reflectividad natural, como hormigón o aglutinantes y agregados de colores más claros.
¿Cómo pueden los pavimentos fríos mitigar el cambio climático?
R: Los pavimentos fríos generan varios efectos, a menudo inesperados. El más conocido es la reducción de la temperatura del aire superficial y local. Esto ocurre porque los pavimentos fríos absorben menos radiación y, en consecuencia, emiten menos radiación en forma de calor. En el verano, esto significa que pueden bajar la temperatura del aire urbano en varios grados Fahrenheit.
Al cambiar la temperatura del aire o reflejar la luz en las estructuras adyacentes, los pavimentos fríos también pueden alterar la necesidad de calefacción y refrigeración en esas estructuras, lo que puede cambiar su demanda de energía y, por lo tanto, mitigar los impactos del cambio climático asociados con la demanda de energía de los edificios.
Sin embargo, dependiendo de cuán denso esté construido el vecindario, una proporción de la radiación fría que reflejan los pavimentos no golpea a los edificios; en cambio, viaja de regreso a la atmósfera y sale al espacio. Este proceso, llamado forzamiento radiativo, cambia el equilibrio energético de la Tierra y compensa de manera efectiva parte de la radiación atrapada por los gases de efecto invernadero (GEI).
Quizás el impacto menos conocido de los pavimentos fríos es el consumo de combustible de los vehículos. Ciertos pavimentos fríos, concretamente el hormigón, poseen una combinación de propiedades estructurales y longevidad que pueden minimizar el exceso de consumo de combustible de los vehículos causado por la calidad de la carretera. A lo largo de la vida útil de un pavimento, estos ahorros de combustible pueden sumar, a menudo compensando la mayor huella inicial de pavimentación con materiales más duraderos.
Con estos impactos en mente, ¿cómo varían los efectos de los pavimentos fríos según la temporada y la ubicación?
R: Muchos ven los pavimentos fríos como una solución al calor del verano. Pero la investigación ha demostrado que pueden ofrecer beneficios contra el cambio climático durante todo el año.
En las carreteras de alto volumen de tráfico, el beneficio de cambio climático más destacado de los pavimentos fríos no es su reflectividad, sino su impacto en el consumo de combustible de los vehículos. Como tal, las alternativas de pavimento frío que minimizan el consumo de combustible pueden continuar reduciendo las emisiones de GEI en invierno, suponiendo que el tráfico sea constante.
Incluso en invierno, la reflectividad del pavimento sigue contribuyendo en gran medida a los beneficios de mitigación del cambio climático de los pavimentos fríos. Encontramos que aproximadamente un tercio de las reducciones anuales de emisiones equivalentes de CO2 de los efectos de forzamiento radiativo de los pavimentos fríos, ocurrieron en el otoño y el invierno.
También es importante tener en cuenta que la dirección, no solo la magnitud, de los impactos en el pavimento frío también varían según la estación. La variación estacional más destacada, son los cambios en la demanda energética de los edificios. A medida que bajan las temperaturas del aire, los pavimentos fríos pueden disminuir la demanda de refrigeración en los edificios en verano y, por el contrario, pueden hacer que los edificios consuman más energía y generen más emisiones debido a la calefacción en invierno.
Curiosamente, la radiación reflejada por los pavimentos fríos también puede afectar a los edificios adyacentes y calentarlos. En verano, esto puede aumentar significativamente la demanda de energía del edificio, pero en invierno también puede calentar estructuras y reducir su necesidad de calefacción. En ese sentido, los pavimentos fríos pueden calentar, además de enfriar, su entorno, según los sistemas de insolación [exposición solar] del edificio y la densidad del vecindario.
¿Cómo pueden las ciudades gestionar tantos impactos?
R: Como se puede imaginar, impactos tan diferentes ya menudo competitivos pueden complicar la implementación de pavimentos fríos. En algunos contextos, por ejemplo, este pavimento podría incluso generar más emisiones durante su vida útil que un pavimento convencional, a pesar de que la temperatura del aire baje.
Para garantizar que se seleccione el pavimento con las emisiones más bajas, las ciudades deben utilizar una perspectiva de ciclo de vida que considere todos los impactos potenciales. Cuando lo hacen, la investigación ha demostrado que pueden obtener beneficios considerables. La ciudad de Phoenix, por ejemplo, podría ver caer sus emisiones proyectadas hasta en un 6 por ciento, mientras que Boston experimentaría una reducción de hasta un 3 por ciento.
Estos beneficios no solo demuestran el potencial de los pavimentos fríos: también reflejan el enorme impacto de los pavimentos en nuestro entorno construido y, además, en nuestro clima. A medida que las ciudades se mueven para luchar contra el cambio climático, deben saber que uno de sus activos más extensos también presenta una oportunidad para una mayor sostenibilidad.
*El MIT Concrete Sustainability Hub es un equipo de investigadores de varios departamentos del MIT que trabajan en la ciencia, la ingeniería y la economía del hormigón y la infraestructura. Su investigación cuenta con el apoyo de la Portland Cement Association y la Ready Mixed Concrete Research and Education Foundation.
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