Bioasfaltul, revoluția sustenabilă care înlocuiește bitumul: Paie de grâu, mucuri de țigară și lignină în drumurile viitorului

Drumurile pe care le cunoaștem azi, realizate din materiale derivate din petrol, sunt în pragul unei revoluții verzi. Cercetătorii și companii innovative demonstrează că deșeurile precum paiele de grâu, mucurile de țigară sau lignină pot deveni componente cheie în producția de bioasfalt, reducând amprenta de carbon și creând infrastructuri mai durabile.

De la petrol la materiale regenerabile: O necesitate globală

În contextul în care peste 90% dintre modificatorii de asfalt folosiți în prezent provin din surse fosile, căutarea unor alternative sustenabile a devenit o prioritate globală. Construcția și întreținerea drumurilor contribuie semnificativ la poluare, atât prin procesele de fabricație, cât și prin emisiile generate din frecarea roților. Tranziția către un model circular, bazat pe materiale regenerabile și reciclate, nu este doar o opțiune, ci o necesitate pentru atingerea obiectivelor de neutralitate climatică. Avantium, o companie de tehnologie chimică din Olanda, și-a asumat misiunea de a înlocui substanțele chimice și materialele pe bază de combustibili fosili cu alternative regenerabile, lucrând la producerea de bio-asfalt din lignină.

Paie de grâu: De la deșeu la aditiv valoros

Noile proprietăți ale celulozei modificate

Cercetătorii de la Universitatea din Huelva, Spania, au publicat în revista științifică Carbohydrate Polymers rezultate inovatoare despre potențialul paielor de grâu în producția de asfalt. Prin intermediul unei reacții chimice numite silicare, ei au modificat structura celulozei extrase din paie, făcând-o rezistentă la apă și compatibilă cu uleiurile și bitumul. „Pasta de celuloză este foarte puțin compatibilă cu uleiul și bitumul, așa că, pentru prima dată, am modificat-o cu siliciu, care are o compatibilitate mult mai mare”, explică José Enrique Martín Alfonso, profesor și cercetător la Universitatea din Huelva.

Înlocuind grăsimile industriale bazate pe litiu

Unul dintre cele mai valoroase aspecte ale acestei cercetări este capacitatea de a înlocui grăsimile industriale care conțin litiu – un metal rar și scump, esențial pentru producția de baterii. Grăsimea obținută din pasta de grâu rezistă mai bine la uzură decât amestecurile pe bază de litiu și face asfaltul mai elastic și mai tolerant la căldură, reducând deformările sub trafic intens.

Tabel: Comparație între asfaltul tradițional și bioasfaltul din paie de grâu

Mucuri de țigară: O surpriză plăcută din laboratoarele spaniole

Mai surprinzător, un alt grup de cercetători de la Universitatea din Granada, Spania, testează asfalt fabricat din mucuri de țigară. Studiile publicate în ScienceDirect arată că aceste deșeuri, adesea neglijate, pot fi transformate într-un aditiv valoros. În timpul procesului de fabricație, contactul cu bitumul fierbinte topește ceara din granule și eliberează fibrele de celuloză și plastic reciclat din mucuri. Aceste fibre acționează ca o armătură naturală, sporind rezistența asfaltului la fisuri și crăpături. În plus, ele rețin o parte din liant, mărind ductilitatea și flexibilitatea asfaltului.

Beneficii semnificative pentru mediu

Procesul de producție are un alt avantaj major: reduce temperatura necesară de fabricație, ceea ce duce la economii de energie și la reducerea emisiilor de poluanți. Astfel, asfaltul din mucuri de țigară este nu doar mai rezistent, ci și mai prietenos cu mediul.

Proiectul CHAPLIN XL: Lignina și primul drum de testare olandez

Colaborare pentru un viitor sustenabil

Pe plan european, proiectul CHAPLIN XL (Collaboration in aspHalt Applications with LIgniN) reprezintă un pilon al cercetării în domeniu. Acesta reunește parteneri industriali și academici, precum Universitatea Utrecht, Avantium, Roelofs, și Wageningen Food & Biobased Research, și beneficiază de un grant de 1,5 milioane de euro acordat de Agenția Olandeză pentru Antreprenoriat. Scopul este de a demonstra că lignina poate înlocui bitumenul pe scară largă și de a reduce emisiile de CO2 ale construcțiilor de drumuri.

Primul drum din lume cu lignină produsă în Olanda

În iunie 2021, pe autostrada N987 dintre Siddeburen și Wagenborgen, provincia Groningen, Olanda, a fost construit primul drum de testare din lume din bio-asfalt cu lignină produsă de Avantium. Aceasta este obținută în biorafinăria pilot DAWN din Delfzijl, unde materii prime lemnoase sunt transformate în zaharuri industriale și lignină. Pentru stratul superior al drumului de testare, aproximativ 1.000 de kg de lignină au înlocuit o parte din bitum. „Suntem încântați să demonstrăm potențialul ligninei noastre pentru producerea de bioasfalt. Este un exemplu excelent de realizare a misiunii Avantium de a înlocui substanțele chimice și materialele pe bază de combustibili fosili cu alternative regenerabile”, a declarat Annelie Jongerius, cercetător senior la Avantium.

Performanță și monitorizare

După șase luni de la construire, drumul de testare din Groningen a rezistat cu succes traficului intens. „Drumul provincial este foarte circulat, iar asfaltul își face extrem de bine treaba”, a afirmat Albertus Steenbergen, Manager al Asfaltului și Ingineriei la Roelofs. Partenerii CHAPLIN XL monitorizează performanța drumului pe termen lung, analizând fezabilitatea tehnico-economică și beneficiile environmental prin intermediul unei Analize a Ciclului de Viață.

Tabel: Proiecte europene de bioasfalt și particularitățile lor

GreenAsphalt: Un model de bioasfalt din Spania

Proiectul GreenAsphalt al Universității din Huelva își propune să construiască drumuri eco-eficiente, mai prietenoase cu mediul și durabile. În 2023, primul tronson de drum cu bioasfalt Green Asphalt a fost pus în funcțiune. Acesta a fost fabricat la o temperatură maximă de 150°C (mai scăzută decât în procesele tradiționale) și este compus dintr-un amestec de agregate virgine, bioligant, material frezat și pudră de cauciuc.

Provocări și oportunități pentru viitor

Deși rezultatele sunt promițătoare, cercetătorii subliniază că sunt necesare cercetări suplimentare. „Ne-am concentrat pe compatibilitatea chimică, dar acum lucrăm la modificarea dimensiunii și formei pastei de celuloză pentru a îmbunătăți modul în care interacționează cu uleiul și bitumul”, afirmă José Enrique Martín . Scalarea acestor tehnologii și integrarea lor în procesele industriale existente reprezintă o altă provocare majoră.

Cu toate acestea, potențialul este imens. Utilizarea deșeurilor agricole și industriale poate transforma economia construcțiilor de drumuri, reducând dependența de resursele finite și scumpe și creând un sistem circular. IJzebrand Rijzebol, deputat al provinciei Groningen, remarcă: „Regiunea nordică a Olandei are ambiții ridicate de a se distanța de materiile prime fosile și de a trece la o economie circulară bazată pe resurse disponibile regional, cum ar fi zahărul și resturile de lemn” .

Drumul către un viitor mai verde

Cercetările de la Universitatea din Huelva, Granada și proiecte precum CHAPLIN XL și GreenAsphalt conturează un viitor în care drumurile nu sunt doar căi de transport, ci elemente inteligente, durabile și integrate într-un ecosistem sustenabil. Transformarea unor materiale de deșeuri, cum ar fi paiele de grâu, mucurile de țigară sau lignină, în componente de valoare pentru bioasfalt, nu doar că reduce presiunea asupra mediului, dar și stimulează inovația și creșterea economică verde. Drumurile viitorului vor fi, astfel, mai sigure, mai durabile și mai prietenoase cu planeta, construind literalmente un viitor mai bun de la sol în sus.