از پسماند تا آسفالت: استفاده از تایرهای فرسوده و پلاستیک برای ایجاد جاده‌های جدید و بادوام

پژوهشگران دانشگاه چارلز داروین در استرالیا اعلام کرده‌اند که استفاده از لاستیک‌ها و پلاستیک‌های بازیافتی می‌تواند کارایی آسفالت‌های رایج را بالا ببرد و در عین حال هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهد.

در قلمرو شمالی استرالیا، میلیون‌ها تایر فرسوده انباشته شده‌اند؛ به طوری که نزدیک به نیمی از آنها در محل‌های دفن زباله رها می‌گردد و بخش باقی‌مانده نیز برای بازیافت به ایالت‌های دیگر فرستاده می‌شود. اکنون یک گروه پژوهشی در دانشگاه چارلز داروین این پسماندها را به مصالحی مقاوم‌تر و پایدارتر برای ساخت جاده تبدیل کرده‌‌اند.

در این پژوهش، آسفالت و قیر اصلاح‌شده با تایرهای خردشده کامیون‌ها و خودروهای سواری، همراه با پلاستیک‌های بازیافتی، مورد آزمایش قرار گرفتند تا عملکرد آنها با شرایط اقلیمی خاص این منطقه سنجیده شود.

این مطالعه به بررسی کیفیت این مواد تحت شرایطی مانند گرمای شدید، تابش فرابنفش و دیگر تنش‌های محیطی رایج در قلمرو شمالی پرداخت.

رامین شهبازی، پژوهشگر دکتری و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح داد که جاده‌هایی که برای اقلیم‌های خنک‌تر طراحی شده‌اند معمولاً در برابر شرایط شدید قلمرو شمالی دوام نمی‌آورند.

او بیان کرد که گرمای بالای این منطقه باعث بروز واکنش‌های شیمیایی متفاوتی در لایه‌های روسازی می‌شود و این امر موجب سخت‌تر یا شکننده‌تر شدن سطح جاده و در نهایت تخریب آن می‌گردد.

با افزودن لاستیک و پلاستیک بازیافتی به آسفالت، هدف پژوهشگران این است که کارایی مصالح روسازی سنتی را بازتولید کرده یا حتی از آن فراتر روند. به کارگیری این مواد همچنین می‌تواند هزینه‌های ساخت‌وساز را کاهش دهد، زیرا دیگر نیازی به استفاده از پلیمرهای گران‌قیمت برای مقاومت در برابر ترافیک و شرایط آب‌وهوایی محلی نخواهد بود.

شهبازی می‌افزاید که استفاده از پلیمرهای بسیار گران تنها برای تحمل شرایط ترافیکی و آب‌وهوایی این منطقه، در واقع نوعی افزایش هزینه زیست‌محیطی در کنار هزینه کل زیرساخت است.

در این پروژه، دوام بلندمدت قیر اصلاح‌شده با لاستیک خردشده (CRMB) و قیر اصلاح‌شده با پلاستیک بازیافتی (RPMB) بررسی گردید. قیر CRMB مقاومت بالایی در برابر پیرشدگی اکسیداتیو، حرارتی و ناشی از تابش فرابنفش از خود نشان داد؛ به گونه‌ای که موجب دوام بیشتر آسفالت در شرایط سخت اقلیمی شد.

در مقابل، کارایی RPMB بسته به نوع پلیمر، مقدار مصرف و شرایط محیطی متفاوت است و نیازمند تحقیقات تکمیلی برای کسب نتایج قابل‌اطمینان خواهد بود.

بررسی آسیب ناشی از رطوبت نیز بخش دیگری از این پژوهش است. قیر CRMB می‌تواند چسبندگی بین سنگدانه‌ها را به علت تعاملات شیمیایی افزایش دهد، هرچند ذرات لاستیک حل‌نشده ممکن است عملکرد را کاهش دهند.

آسفالت حاوی پلاستیک بازیافتی مقاومت رطوبتی قابل‌قبولی نشان می‌دهد، اما پژوهشگران هنوز در حال مطالعه اثر ویژگی‌های پلاستیک، مانند نقطه ذوب و ساختار شیمیایی، بر ترکیب نهایی هستند.

شهبازی امیدوار است که این پژوهش بتواند به استانداردسازی استفاده از مواد بازیافتی در زیرساخت‌ها منجر شود و همچنین سرمایه‌گذاری در تأسیسات بازیافت در قلمرو شمالی را تشویق کند.

گزارش سالانه Tire Stewardship Australia برای سال‌های ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۴ نشان می‌دهد که در سراسر استرالیا سالانه حدود ۵۰۰۰۰۰ تن تایر به پایان عمر خود می‌رسند. تبدیل این حجم از پسماند به مصالح جاده‌سازی می‌تواند اثرات زیست‌محیطی را کاهش داده و در عین حال زیرساخت‌هایی کم‌هزینه و مقاوم در برابر اقلیم ایجاد کند.

این ابتکار حاصل همکاری دانشگاه چارلز داروین و دپارتمان لجستیک و زیرساخت شمالی است و هدف آن ساخت جاده‌هایی پایدار و بادوام در یکی از چالش‌برانگیزترین مناطق استرالیا است.

نتایج این مطالعه در مجله Journal of Traffic and Transportation Engineering منتشر شده است.