Создан асфальт из водорослей, который оказался прочнее и экологичнее обычного
Выбоины на дорогах раздражают водителей не меньше, чем вред, который традиционный асфальт наносит окружающей среде. Основная причина обеих проблем — битум, нефтяное связующее, без которого сегодня не обходится ни одно дорожное покрытие. Теперь ученые предлагают неожиданную альтернативу: заменить часть битума материалом, полученным из водорослей. Результаты опубликованы в ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Почему обычный асфальт быстро разрушается
Битум — это тяжелый продукт переработки нефти. Он работает как клей, удерживая вместе камни и песок, и достаточно хорошо справляется с нагрузками, пока тепло. Но при минусовых температурах материал теряет эластичность, становится хрупким и начинает трескаться. Со временем трещины превращаются в выбоины, а дорога — в источник постоянных ремонтов.
К экологическим проблемам добавляется и климатический след: битум напрямую связан с добычей и переработкой нефти.
Водоросли вместо нефти
Команда под руководством доцента Элхам Фини из Университета штата Аризона решила проверить, можно ли заменить нефтяное связующее биоматериалом. Ранее ученые уже показывали, что масла из водорослей способны вести себя похоже на битум, но при этом лучше сохраняют гибкость на холоде.
В новом исследовании специалисты сравнили масла четырех видов водорослей. Лучшие результаты показала пресноводная распространенная микроводоросль Haematococcus pluvialis. Асфальтовые смеси с добавкой ее масла оказались устойчивее к нагрузкам, имитирующим движение транспорта, и лучше переносили воздействие влаги.
В лабораторных тестах, где образцы многократно замораживали и нагружали, асфальт с «водорослевым» связующим восстанавливал форму примерно на 70% лучше, чем покрытия на обычном битуме. Проще говоря, он меньше деформировался и быстрее «отпружинивал» обратно, что напрямую связано с долговечностью дорог.
Экология и реальная экономика
Полностью заменить битум новым материалом пока вряд ли получится. Биосвязующее дороже, поэтому ученые предлагают использовать его как добавку, а не как единственную основу смеси. Однако даже частичная замена дает очень заметный эффект.
Компьютерное моделирование показало, что каждый добавленный 1% биоматериала из водорослей снижает углеродный след асфальта примерно на 4,5%. При содержании около 22% такая смесь теоретически становится углеродно-нейтральной. Такие результаты впечатлили авторов исследования.
Что это дает на практике
«Соединения, полученные из водорослей, могут улучшить влагостойкость, гибкость и способность асфальта к самовосстановлению, продлевая срок службы дорожного покрытия и снижая затраты на техническое обслуживание», — объясняет Элхам Фини.
По ее словам, в перспективе такие материалы могут сделать дороги не только более экологичными, но и заметно долговечнее. Результаты показывают, что у «зеленого» асфальта есть реальные шансы выйти за пределы экспериментов и добраться до настоящих дорог.
