Дослідники запропонували новий екологічно орієнтований підхід до підвищення міцності асфальтових покриттів у холодних кліматичних умовах завдяки використанню в’яжучих матеріалів на основі водоростей.
Сніг і лід спричиняють утворення морозних здимань і вибоїн на дорогах. Це підвищує ризики для водіїв і пішоходів. Витрати на ремонт таких ушкоджень є значними. Тому пошук альтернативних матеріалів набуває особливої актуальності.
Традиційно асфальт скріплюється бітумом — «в’яжучою речовиною з сирої нафти». Бітум забезпечує зчеплення мінеральних компонентів і компенсує температурні коливання. Однак за різкого охолодження він стає крихким. Це призводить до тріщин і руйнування покриття.
Команда під керівництвом Ельхама Фіні розробила гумоподібне в’яжуче з водоростевої олії. Попередні дослідження показали його підвищену ефективність за низьких температур. «Сполуки, отримані з водоростей, можуть поліпшити вологостійкість, гнучкість і самовідновлювальні властивості асфальту», — зазначає Ельхам Фіні. Це створює передумови для довшого терміну служби доріг.
За допомогою комп’ютерного моделювання вчені оцінили олії чотирьох видів водоростей. Найкращі результати показали прісноводні зелені мікроводорості Haematococcus pluvialis. Їхнє в’яжуче виявилося стійким до деформації та впливу вологи. Механічна стабільність матеріалу була вищою за традиційні аналоги.
Лабораторні випробування з імітацією руху та циклів замерзання підтвердили ефективність підходу. Відновлення деформації покриття покращилося на 70 %. Крім того, заміна 1 % нафтового бітуму зменшує чисті викиди вуглецю на 4,5 %. За вмісту 22 % водоростевого в’яжучого асфальт може стати вуглецево нейтральним.
Результати опубліковано в журналі ACS Sustainable Chemistry & Engineering.