La transición hacia sistemas de transporte de bajas emisiones ha puesto de manifiesto una contradicción crítica: si bien el transporte ferroviario opera de forma intrínsecamente de bajas emisiones, su infraestructura requiere un elevado consumo de recursos y depende de ciclos periódicos de renovación basados en gran medida en el uso de materias primas. Este artículo sintetiza los resultados de una revisión sistemática de 131 estudios (2000-2025) sobre la integración de materiales de residuos sólidos urbanos (RSU) en capas de balasto, subbalasto, traviesas y elementos resilientes (Reis dos Santos et al., 2026).
Las principales conclusiones indican que los subproductos industriales (escorias de acero), los áridos reciclados (RCA), los residuos poliméricos (caucho de neumáticos) y los residuos mineros pueden alcanzar un rendimiento mecánico y una durabilidad comparables a los de los materiales convencionales. Sin embargo, persiste una brecha entre la viabilidad técnica en laboratorio y la adopción operativa a gran escala. La investigación se ha acelerado drásticamente desde 2020, impulsada por políticas de economía circular, aunque su implementación sigue limitada por el conservadurismo regulatorio, la falta de datos de campo a largo plazo y la ausencia de estándares basados en el rendimiento en lugar del origen del material.
Contexto y motivación del sector.
El sistema ferroviario convencional de vía balastrada requiere grandes volúmenes de agregados de alta calidad que deben cumplir con estrictos requisitos de gradación, durabilidad y resistencia a la abrasión. La degradación progresiva del balasto, causada por tensiones cíclicas e impactos, genera finos (colmatación) que reducen el drenaje y comprometen la estabilidad geométrica de la vía.
La infraestructura ferroviaria se presenta como un receptor estratégico para la valorización de residuos por tres razones fundamentales:
- Capacidad de absorción: Las capas de balasto y subbalasto pueden albergar millones de toneladas de material.
- Ciclo de vida: las largas vidas útiles permiten amortizar la inversión en materiales innovadores.
- Distribución geográfica: la demanda distribuida permite alinear los proyectos con las corrientes de residuos locales, lo que reduce el impacto del transporte.
Diferencias críticas: ferrocarriles vs. pavimentos.
A diferencia de lo que ocurre en la ingeniería de pavimentos, donde la valorización de residuos está madura, el sector ferroviario se enfrenta a desafíos únicos:
- Tolerancias estrictas: pequeños asentamientos incrementales comprometen la seguridad y el confort.
- Entorno de carga: dominado por cargas cíclicas de alta frecuencia y por cargas de impacto.
- Conservadurismo institucional: los gestores de infraestructura priorizan la mitigación de riesgos y la responsabilidad civil y mantienen normativas prescriptivas basadas en materiales naturales.
Panorama de la investigación global
El análisis bibliométrico revela una evolución marcada por tres fases:
- Fase inicial (2000-2009): estudios esporádicos con consideraciones de sostenibilidad implícitas.
- Fase de consolidación (2010-2019): surgimiento de herramientas numéricas y experimentales avanzadas para abordar los mecanismos de degradación.
- Fase de aceleración (2020-2025): representa el 60 % de la literatura total, con un enfoque en la economía circular y la descarbonización.
Países líderes en contribución científica:
- Australia: es el país que más destaca por el comportamiento del balasto bajo cargas pesadas y con áridos reciclados.
- China: enfoque en aplicaciones de alta velocidad y en la mitigación de vibraciones.
- Reino Unido e Italia: énfasis en la evaluación del ciclo de vida (LCA) y en los marcos de políticas.
- Brasil: investigación creciente impulsada por la disponibilidad de residuos mineros.
Aplicaciones de residuos sólidos por componente.
La investigación ha identificado soluciones específicas para cada nivel de la estructura ferroviaria.
| Categoría de residuo | Aplicación típica | Beneficio principal | Limitaciones identificadas |
| Escorias de acero/horno | Balasto y subbalasto | Alta angularidad, rigidez y resistencia a la abrasión. | Posible inestabilidad volumétrica y sensibilidad a la lixiviación. |
| Áridos reciclados (RCA/CDW) | Subbalasto y capas de formación | Eficiencia de recursos y desvío de vertederos. | Mayor rotación de partículas bajo carga cíclica; sensibilidad a la humedad. |
| Residuos de caucho | Mantas bajo balasto y almohadillas bajo traviesas | Atenuación de vibraciones y reducción de la rotura de balasto. | Reducción de la rigidez global de la vía; incertidumbre sobre la estabilidad a largo plazo. |
| Polímeros reciclados | Traviesas compuestas | Resistencia a la degradación biológica; menor huella de carbono. | Altos costos iniciales; problemas de compatibilidad en la interfaz traviesa-balasto. |
| Residuos mineros | Capas de formación | Disponibilidad local en grandes volúmenes. | Gran variabilidad mineralógica; escasez de datos de campo. |
Evaluación del rendimiento y la sostenibilidad
Indicadores clave de rendimiento (KPI)
Los estudios revisados emplean una serie de métricas clave para validar los materiales alternativos.
- Módulo resiliente/rigidez: controla el asentamiento y la transferencia de carga.
- Índice de rotura/pérdida por abrasión: determina la vida útil del balasto mediante los ensayos de Los Ángeles y Micro-Deval.
- Conductividad hidráulica: es crucial para el drenaje y la prevención de la presión de los poros.
- Atenuación de vibraciones: evaluada mediante ensayos de impacto y monitorización en campo.
Impacto ambiental y ciclo de vida (LCA).
Los análisis del ciclo de vida confirman que el uso de SWM puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) entre un 18 % y un 50 % en componentes específicos, como las traviesas. Sin embargo, el beneficio ambiental neto es altamente sensible a:
- Distancia de transporte: el transporte puede dominar los impactos si el residuo no es local.
- Frecuencia de mantenimiento: si un material alternativo requiere intervenciones más frecuentes, los beneficios iniciales se anulan.
- Logística de fin de vida: la capacidad de reciclar el material es un factor decisivo.
«Los procesos de renovación son un motor principal de la extracción de materias primas y de las emisiones de GEI en los sistemas de balasto convencionales.»
Barreras y desafíos para la implementación.
A pesar de los resultados positivos en laboratorio, la transición a la práctica operativa se enfrenta a obstáculos significativos:
| Dimensión | Barreras principales | Factores facilitadores |
| Técnica | Falta de datos de campo a largo plazo (5-10 años); comportamiento bajo ante múltiples amenazas. | Modelado avanzado (DEM/FEM); proyectos piloto instrumentados. |
| Regulatoria | Estándares prescriptivos que exigen materiales naturales por su origen. | Cambio hacia especificaciones basadas en el desempeño funcional. |
| Ambiental | Incertidumbre sobre la lixiviación a largo plazo y los riesgos ambientales. | Protocolos estrictos de prueba y marcos de evaluación de riesgos integrados. |
| Económica | Costes iniciales más altos; incertidumbre en los costes a lo largo del ciclo de vida (LCC). | Incentivos de economía circular; toma de decisiones informada por el LCC. |
Conclusiones y direcciones futuras.
El estudio concluye que la infraestructura ferroviaria desempeña un papel estratégico como «sumidero» a gran escala para la valorización de residuos, alineando el rendimiento de ingeniería con los objetivos climáticos. Para avanzar, se identifican las siguientes prioridades:
- Ensayos de campo prolongados: es urgente realizar pruebas instrumentadas que capturen la evolución de la rigidez y el asentamiento en condiciones reales durante al menos una década.
- Armonización de normativas: colaboración entre organismos como la UIC, el CEN y AREMA para actualizar las guías y aceptar materiales según su función y no su procedencia.
- Digitalización: La integración de herramientas como el BIM, los gemelos digitales y la inteligencia artificial para el mantenimiento predictivo puede reducir la incertidumbre asociada a los materiales no convencionales.
- Enfoque de «riesgo de lixiviación específico»: superar las prohibiciones generales mediante métodos de detección de riesgos específicos del lugar, lo que permitiría la reutilización segura del balasto y otros subproductos.
En última instancia, el éxito de la valorización de residuos en el ferrocarril dependerá de una acción coordinada que combine el rigor científico, la innovación regulatoria y el apoyo político para desincentivar el uso de recursos vírgenes y favorecer soluciones circulares.
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Este vídeo resume bien las ideas sobre la sostenibilidad del ferrocarril.
Referencia:
Reis dos Santos, R.L., de Souza Rodrigues, C., Park, J.A. et al. Sustainable valorization of solid waste materials in railway infrastructure: a systematic review. Discov Civ Eng 3, 181 (2026). https://doi.org/10.1007/s44290-026-00575-y
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