Los asfaltos se pueden definir generalmente como mezclas complejas de compuestos químicos de alto peso molecular, predominantemente asfaltenos, hidrocarburos cíclicos (aromáticos o nafténicos) y en menor cantidad componentes saturados de baja reactividad química. La composición química de los asfaltos depende tanto del crudo original como del proceso utilizado durante la refinación. Los asfaltos se derivan predominantemente del petróleo crudo, especialmente del petróleo crudo residual más pesado. El asfalto también se presenta como depósito natural, donde suele ser el residuo resultante de la evaporación y oxidación del petróleo líquido. Dichos depósitos se han encontrado en California, China, la Federación Rusa, Suiza, Trinidad y Tobago y Venezuela. Los asfaltos no son volátiles a temperatura ambiente y se ablandan gradualmente cuando se calientan. El asfalto no debe confundirse con el alquitrán, que es física y químicamente diferente.
Una amplia variedad de aplicaciones incluyen pavimentación de calles, carreteras y aeródromos; fabricación de materiales para techos, impermeabilizantes y aislantes; revestimiento de canales de riego y embalses; y el revestimiento de presas y diques. El asfalto también es un ingrediente valioso de algunas pinturas y barnices. Se estima que la producción mundial anual actual de asfaltos supera los 60 millones de toneladas, de las cuales más del 80 % se utiliza para la construcción y el mantenimiento y más del 15 % se utiliza en materiales para techos.
Las mezclas de asfalto para la construcción de carreteras se producen primero calentando y secando mezclas de piedra triturada clasificada (como granito o piedra caliza), arena y relleno, y luego mezclándolas con betún de penetración, denominado en EE. UU. asfalto de destilación directa. Este es un proceso caliente. El asfalto también se calienta usando llamas de propano durante la aplicación al lecho de una carretera.
Exposiciones y peligros
Las exposiciones a partículas de hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAP) en los humos de asfalto se han medido en una variedad de entornos. La mayoría de los PAH encontrados estaban compuestos por derivados de naftaleno, no por los compuestos de cuatro a seis anillos que tienen más probabilidades de presentar un riesgo cancerígeno significativo. En las unidades de procesamiento de asfalto de refinería, los niveles respirables de PAH van desde no detectables hasta 40 mg/m3. Durante las operaciones de llenado de bidones, las muestras de la zona de respiración de 4 horas oscilaron entre 1.0 mg/m3contra el viento a 5.3 mg/m3 a favor del viento En las plantas mezcladoras de asfalto, las exposiciones a compuestos orgánicos solubles en benceno oscilaron entre 0.2 y 5.4 mg/m3. Durante las operaciones de pavimentación, las exposiciones a HAP respirables oscilaron entre menos de 0.1 mg/m3 a 2.7 mg/mXNUMX3. Las exposiciones de los trabajadores potencialmente notables también pueden ocurrir durante la fabricación y aplicación de materiales asfálticos para techos. Se dispone de poca información sobre exposiciones a vapores de asfalto en otras situaciones industriales y durante la aplicación o el uso de productos de asfalto.
La manipulación de asfalto caliente puede causar quemaduras graves porque es pegajoso y no se quita fácilmente de la piel. La principal preocupación desde el aspecto toxicológico industrial es la irritación de la piel y los ojos por los humos del asfalto caliente. Estos vapores pueden causar dermatitis y lesiones parecidas al acné, así como queratosis leves con exposiciones prolongadas y repetidas. Los humos de color amarillo verdoso que desprende el asfalto hirviendo también pueden causar fotosensibilización y melanosis.
Aunque todos los materiales asfálticos entrarán en combustión si se calientan lo suficiente, los cementos asfálticos y los asfaltos oxidados normalmente no se quemarán a menos que su temperatura se eleve unos 260°C. La inflamabilidad de los asfaltos líquidos está influenciada por la volatilidad y la cantidad de solvente de petróleo agregado al material base. Así, los asfaltos líquidos de curado rápido presentan el mayor riesgo de incendio, el cual disminuye progresivamente con los de curado medio y lento.
Debido a su insolubilidad en medios acuosos y al alto peso molecular de sus componentes, el asfalto tiene un bajo orden de toxicidad.
Los efectos sobre el árbol traqueobronquial y los pulmones de ratones que inhalaron un aerosol de asfalto de petróleo y otro grupo que inhaló humo de asfalto de petróleo calentado incluyeron congestión, bronquitis aguda, neumonitis, dilatación bronquial, cierta infiltración de células redondas peribronquiolares, formación de abscesos, pérdida de cilios, epitelio atrofia y necrosis. Los cambios patológicos fueron parcheados y en algunos animales fueron relativamente refractarios al tratamiento. Se concluyó que estos cambios eran una reacción no específica al respirar aire contaminado con hidrocarburos aromáticos y que su magnitud dependía de la dosis. Los conejillos de indias y las ratas que inhalaron los humos del asfalto calentado mostraron efectos tales como neumonitis fibrosante crónica con adenomatosis peribronquial, y las ratas desarrollaron metaplasia de células escamosas, pero ninguno de los animales presentó lesiones malignas.
Los asfaltos de petróleo refinados con vapor se probaron aplicándolos a la piel de ratones. Los tumores de piel fueron producidos por asfaltos sin diluir, diluciones en benceno y una fracción de asfalto refinado con vapor. Cuando se aplicaron asfaltos refinados con aire (oxidados) a la piel de ratones, no se encontró ningún tumor con material sin diluir, pero, en un experimento, un asfalto refinado con aire en disolvente (tolueno) produjo tumores cutáneos tópicos. Dos asfaltos de residuos de craqueo produjeron tumores en la piel cuando se aplicaron a la piel de ratones. Una mezcla combinada de asfaltos de petróleo soplados con vapor y aire en benceno produjo tumores en el sitio de aplicación en la piel de los ratones. Una muestra de asfalto refinado con aire caliente inyectado por vía subcutánea en ratones produjo algunos sarcomas en los sitios de inyección. Una mezcla combinada de asfaltos de petróleo soplados con vapor y aire produjo sarcomas en el sitio de la inyección subcutánea en ratones. Los asfaltos destilados al vapor inyectados por vía intramuscular produjeron sarcomas locales en un experimento en ratas. Tanto un extracto de asfalto de pavimentación de carreteras como sus emisiones fueron mutagénicos para Salmonella typhimurium.
La evidencia de carcinogenicidad en humanos no es concluyente. Una cohorte de techadores expuestos a asfaltos y alquitrán de hulla mostró un riesgo excesivo de cáncer respiratorio. Del mismo modo, dos estudios daneses de trabajadores del asfalto encontraron un riesgo excesivo de cáncer de pulmón, pero algunos de estos trabajadores también pueden haber estado expuestos al alquitrán de hulla, y era más probable que fueran fumadores que el grupo de comparación. Entre los trabajadores de carreteras de Minnesota (pero no de California), se observaron aumentos de leucemia y cánceres urológicos. Aunque los datos epidemiológicos hasta la fecha son inadecuados para demostrar con un grado razonable de certeza científica que el asfalto presenta un riesgo de cáncer para los humanos, existe un acuerdo general, sobre la base de estudios experimentales, de que el asfalto puede presentar dicho riesgo.
Medidas de Seguridad y Salud
Dado que el asfalto calentado causa quemaduras graves en la piel, quienes trabajen con él deben usar ropa holgada en buenas condiciones, con el cuello cerrado y las mangas arremangadas. Se debe usar protección para manos y brazos. Los zapatos de seguridad deben tener unos 15 cm de altura y abrocharse de manera que no queden aberturas por las que el asfalto caliente pueda llegar a la piel. También se recomienda protección para la cara y los ojos cuando se manipula asfalto calentado. Es deseable contar con vestuarios e instalaciones adecuadas para lavarse y bañarse. En las plantas de trituración donde se produce polvo y en las marmitas de las que se escapan los humos, debería proporcionarse una ventilación de extracción adecuada.
Las calderas de asfalto deben colocarse de forma segura y nivelarse para evitar la posibilidad de que se vuelquen. Los trabajadores deben pararse contra el viento de una tetera. La temperatura del asfalto calentado debe verificarse con frecuencia para evitar el sobrecalentamiento y una posible ignición. Si se acerca al punto de inflamación, el fuego debajo de una tetera debe apagarse de inmediato y no debe permitirse cerca ninguna llama abierta u otra fuente de ignición. Cuando se esté calentando asfalto, el equipo de extinción de incendios debe estar al alcance de la mano. Para incendios de asfalto, los extintores de polvo químico seco o de dióxido de carbono se consideran los más apropiados. Al esparcidor de asfalto y al conductor de una máquina pavimentadora de asfalto se les debe ofrecer respiradores de media cara con cartuchos para vapores orgánicos. Además, para evitar la ingestión accidental de materiales tóxicos, los trabajadores no deben comer, beber ni fumar cerca de una tetera.
Si el asfalto fundido golpea la piel expuesta, debe enfriarse inmediatamente con agua fría o con algún otro método recomendado por los asesores médicos. Una quemadura extensa debe cubrirse con un apósito estéril y el paciente debe ser trasladado a un hospital; las quemaduras menores deben ser vistas por un médico. No se deben usar solventes para quitar el asfalto de la carne quemada. No se debe intentar quitar las partículas de asfalto de los ojos; en cambio, la víctima debe ser llevada a un médico de inmediato.
Clases de betunes/asfaltos
Clase 1: Los betunes de penetración se clasifican por su valor de penetración. Por lo general, se producen a partir del residuo de la destilación atmosférica del petróleo crudo aplicando una destilación adicional al vacío, oxidación parcial (rectificación con aire), precipitación con solventes o una combinación de estos procesos. En Australia y los Estados Unidos, los betunes que son aproximadamente equivalentes a los descritos aquí se denominan cementos asfálticos o asfaltos clasificados por viscosidad, y se especifican sobre la base de mediciones de viscosidad a 60 °C.
Clase 2: Los betunes oxidados se clasifican por sus puntos de reblandecimiento y valores de penetración. Se producen haciendo pasar aire a través de betún suave y caliente en condiciones de temperatura controlada. Este proceso altera las características del betún para darle una menor susceptibilidad a la temperatura y una mayor resistencia a los diferentes tipos de esfuerzos impuestos. En los Estados Unidos, los betunes producidos mediante soplado de aire se conocen como asfaltos soplados por aire o asfaltos para techos y son similares a los betunes oxidados.
Clase 3: Los betunes reducidos se producen mezclando betunes de penetración o betunes oxidados con diluyentes volátiles adecuados de crudos de petróleo como aguarrás, queroseno o gasóleo, para reducir su viscosidad y hacerlos más fluidos para facilitar su manipulación. Al evaporarse el diluyente se recuperan las propiedades iniciales del betún. En los Estados Unidos, los betunes reducidos a veces se denominan aceites para carreteras.
Clase 4: Los betunes duros normalmente se clasifican por su punto de reblandecimiento. Se fabrican de manera similar a los betunes de penetración, pero tienen valores de penetración más bajos y puntos de ablandamiento más altos (es decir, son más quebradizos).
Clase 5: Las emulsiones bituminosas son finas dispersiones de gotitas de betún (de las clases 1, 3 o 6) en agua. Se fabrican utilizando dispositivos de cizallamiento de alta velocidad, como molinos coloidales. El contenido de betún puede oscilar entre el 30 y el 70 % en peso. Pueden ser aniónicos, catiónicos o no iónicos. En los Estados Unidos, se les conoce como asfaltos emulsionados.
Clase 6: Los betunes mezclados o fundentes se pueden producir mezclando betunes (principalmente betunes de penetración) con extractos de solventes (subproductos aromáticos de la refinación de aceites base), residuos de craqueo térmico o ciertos destilados de petróleo pesado con puntos de ebullición finales superiores a 350°C .
Clase 7: Los betunes modificados contienen cantidades apreciables (típicamente del 3 al 15% en peso) de aditivos especiales, como polímeros, elastómeros, azufre y otros productos utilizados para modificar sus propiedades; se utilizan para aplicaciones especializadas.
Clase 8: Los betunes térmicos fueron producidos por destilación prolongada, a alta temperatura, de un residuo de petróleo. Actualmente, no se fabrican en Europa ni en Estados Unidos.
Fuente: IARC1985