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Come le sabbie bituminose canadesi possono aiutare a costruire strade migliori

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Il legante per asfalto di bassa qualità, la colla che tiene insieme le strade, può lasciare le strade soggette a crepe a basse temperature. Credito: Shutterstock

Il futuro sembra cupo per le sabbie bituminose canadesi. Ma data la continua necessità nel mondo di strade lisce e sicure, c’è speranza per l’industria. Il legante per asfalto a base di bitume di sabbie bituminose è la colla ideale per tenere insieme i 40 milioni di chilometri di strade del mondo e può essere realizzato in modo sostenibile, economico ed ecologico.

Con la transizione globale ai veicoli elettrici in corso e l’impegno del Canada nel 2021 a ridurre le emissioni di gas serra dal 40 al 45 percento al di sotto dei livelli del 2005 entro il 2030 per soddisfare gli obblighi dell’accordo di Parigi, il Canada utilizzerà meno combustibili fossili, in particolare da importazioni e prodotti aggiornati, compresi quelli delle sabbie bituminose dell’Alberta.

Circa il 10 per cento delle attuali emissioni del Canada provengono dall’estrazione e dal miglioramento del bitume grezzo dalle sabbie bituminose, circa 70 milioni di tonnellate all’anno. Complessivamente, dal 70 all’80% circa delle emissioni di gas serra provengono dalla combustione di combustibili per l’elettricità, il calore ei trasporti e dall’industria.

Il nostro gruppo di ricerca ha studiato le prestazioni del ciclo di vita delle strade asfaltate negli ultimi 30 anni, fornendo alcune informazioni notevoli sui vantaggi relativi del legante dritto Alberta, prodotto con una raffinazione minima e senza aggiornamenti. La produzione di legante per asfalto dal bitume grezzo dell’Alberta può ridurre realisticamente la combustione e le emissioni di gas serra del ciclo di vita delle sabbie bituminose dal 40 al 60 percento.

L’asfalto di bassa qualità comporta più riparazioni

Il bitume Alberta è povero di cere, il che lo rende altamente desiderabile per la produzione di leganti per asfalto. Il basso contenuto di cera significa che la pavimentazione può essere riciclata e riciclata di nuovo, supportando una vera economia circolare.

La durata delle pavimentazioni è in calo a causa del traffico intenso, delle temperature estreme e dell’uso improprio di materiali di recupero per riabilitare e ricostruire vecchie strade. L’uso delle cosiddette tecnologie verdi, ad esempio olio motore riciclato e poco costoso, offre soddisfazione a breve termine a scapito delle prestazioni a lungo termine.

Come le sabbie bituminose canadesi possono aiutare a costruire strade migliori

Immagine al microscopio elettronico a scansione ambientale, con oli più leggeri parzialmente evaporati che mostrano gli asfalteni imballati. La struttura rigida spugnosa impedisce al legante di scorrere a basse temperature portando a fessurazioni, sfilacciature (lenta disintegrazione) e scheggiature (fessure, rotture o scheggiature dei bordi). Credito: Simon Hesp

Le agenzie di trasporto governative non sono incentivate a utilizzare leganti più forti. Tuttavia, le crepe sulla pavimentazione possono essere ridotte dal 30 al 50 percento costruendo strade che massimizzano l’uso di legante Alberta dritto e genuino.

Ciò consente ai proprietari di infrastrutture municipali, provinciali e statali di tutto il mondo di ridurre i budget per la costruzione e la riabilitazione, ridurre i ritardi di viaggio e i costi associati e migliorare la sicurezza.

I leganti sono materiali complessi

Due componenti del legante influenzano la durata delle strade: asfalteni e cere. Gli asfalteni sono grandi molecole che conferiscono al legante forza coesiva (la capacità dell’adesivo di tenersi insieme) e forza adesiva (la forza tra l’adesivo e un altro materiale), ma ne impediscono il flusso a basse temperature. Le cere di paraffina sono spesso un componente naturale dell’asfalto, presente in quantità variabili a seconda della fonte del greggio utilizzato per produrre il legante.

Il legante è una miscela di asfalteni solidi e cere in un materiale oleoso. Quando il contenuto di cera è elevato, gli asfalteni tendono a separarsi dagli oli e a compattarsi più strettamente. Un legante ad alto contenuto di cera è più rigido a basse temperature, il che riduce l’adesione e favorisce la fessurazione. Un legante ottimale ha una cera minima e ha una composizione più o meno uniforme.

Il raccoglitore di scarsa qualità è costoso

Le specifiche di costruzione per l’asfalto spesso non riescono a identificare i leganti poco performanti. Più di alcuni raccoglitori scadenti sono attualmente utilizzati nella costruzione di strade in Canada. I greggi Oilsands hanno il contenuto di cera più basso di tutte le fonti e possono produrre leganti di alta qualità.

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Massime prestazioni dal raccoglitore Alberta di alta qualità. Credito: Simon Hesp

I leganti Alberta di vari gradi si comportano bene da soli, senza additivi, purché vengano utilizzati con buoni progetti di pavimentazione. Tuttavia, l’aggiunta di fibre di PET (polietilentereftalato) da bottiglie di plastica riciclate può rafforzare notevolmente l’asfalto.

Ad esempio, una sezione di prova di asfalto di 12 anni nell’Ontario settentrionale, costruita con legante di alta qualità proveniente dall’Alberta e modificata con lo 0,3 percento di fibra di PET riciclata oggi non mostra praticamente alcun problema. Si prevede che avrà una vita utile finale di circa 38 anni; un miglioramento significativo rispetto ai cicli di performance storici da 15 a 25 anni.

La produzione di legante per asfalto dalle sabbie bituminose dell’Alberta non solo ridurrà le emissioni di gas serra del settore dal 40 al 60 percento, ma può anche prolungare la durata della pavimentazione dal 30 al 50 percento.

Le richieste di carburante e asfalto vanno in direzioni opposte

Oggi, dal 2% al 5% circa del petrolio greggio viene trasformato in asfalto e il resto viene trasformato in combustibili. Man mano che le normative governative si spostano verso una riduzione delle emissioni di gas serra, le aziende che estraggono e/o producono petrolio greggio vedranno una domanda ridotta e saranno spinte a creare prodotti che non hanno bisogno di essere raffinati o che non verranno bruciati. I greggi leggeri e medi non possono soddisfare la domanda di leganti per asfalto in uno scenario pari a zero netti nel 2050, rendendo il bitume un forte concorrente per l’uso come legante per asfalto.

Il mondo ha quasi 40 milioni di chilometri di strade, di cui il 65 per cento sono asfaltate. Le strade asfaltate sono più sicure delle strade non asfaltate e sono più economiche per un maggiore volume di traffico.

Il volume delle strade non asfaltate a livello globale rappresenta un’enorme opportunità economica. Il prezzo del carbonio e i crediti accelereranno la transizione del bitume. La produzione di leganti per asfalto ad alte prestazioni da bitumi grezzi dell’Alberta, in particolare quelli estratti attraverso processi in situ che richiedono una superficie più piccola, può far sì che l’industria delle sabbie bituminose rimanga redditizia.

L’Alberta ha abbastanza bitume per rifornire l’industria mondiale della costruzione di strade per più di 100 anni se le aziende di sabbie bituminose deviano circa il 50 percento di ciascun barile per produrre legante per asfalto.


Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.La conversazione

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