Quella roba nera sulle strade che comunemente chiami asfalto tecnicamente non lo è. L'asfalto è solo la colla che tiene insieme la miscela sabbiosa. georgeclerk/Getty Images Quando senti la parola asfalto, probabilmente immagini la roba di catrame nero su strade e autostrade, Giusto? Ma non è esattamente corretto.
"L'asfalto è il liquido che è in la strada, " dice J. Richard Willis, dottorato di ricerca, vicepresidente per l'ingegneria, ricerca e tecnologia presso la National Asphalt Pavement Association (NAPA), che ha un dottorato in progettazione e costruzione di asfalto. "È l'agente legante che tiene insieme le rocce." L'asfalto proviene dal petrolio greggio, mentre il catrame viene dal carbone.
Anche l'asfalto si trova naturalmente nella terra, e ci sono laghi di esso dove l'olio dal sottosuolo è salito in superficie, come i La Brea Tar Pits a Los Angeles e Pitch Lake a Trinidad, che è il più grande deposito naturale di asfalto al mondo.
Ma il modo più comune in cui viene prodotto il legante oggi è attraverso il processo di raffinazione del petrolio. L'asfalto è il materiale più pesante in un barile di petrolio; è fondamentalmente il prodotto di scarto.
"L'asfalto è il residuo pesante che si deposita sul fondo, " dice Willis. Non può essere usato per l'energia, quindi prende nuova vita come la sostanza appiccicosa che tiene insieme i materiali. Combinato con varie quantità e tipi di rocce e altre sostanze, alla fine diventa la miscela su cui guidiamo. La strada è in realtà un misto di asfalto o meglio definita "asfalto".
Il La Brea Tar Pits a Los Angeles è un esempio di dove l'asfalto naturale sgorga dalle profondità della terra. JeremyThompson/Flickr/(CC BY 2.0)
Tutti i discorsi sulla raffinazione del petrolio possono far sembrare l'asfalto un'invenzione relativamente moderna, ma il primo uso documentato di asfalto in una strada fu a Babilonia nel 615 a.E.V.; asfalto e mattoni bruciati furono usati per pavimentare una strada processionale durante il regno del re Nabopolassar, secondo la NAPA. I romani lo usavano per sigillare strutture come terme e acquedotti. Quando l'esploratore inglese Sir Walter Raleigh si presentò a Pitch Lake a Trinidad nel 1595, usava l'asfalto per calafatare le sue navi.
"È stato utilizzato in altre funzioni non stradali nel corso della storia, " dice Willis. Usarlo come legante nelle strade è diventato più comune nel 1800. John Loudon McAdam, che ha costruito l'autostrada scozzese, aggiunto catrame caldo per ridurre la polvere e la manutenzione sulle strade. Questo metodo ha anche migliorato le condizioni di guida.
Negli Stati Uniti, miscele bituminose (calcestruzzo d'asfalto) apparvero per la prima volta nel 1860, e il primo "vero asfalto" fu posato a Newark nel 1870 da Edmund J. DeSmedt, un belga, secondo NAPA. È stato modellato su un'autostrada con pavimentazione naturale in Francia. DeSmedt ha poi asfaltato Washington, Pennsylvania Avenue di D.C. con asfalto da Trinidad, dimostrando ulteriormente la sua durata.
Chimici e inventori intraprendenti depositarono presto brevetti per diverse miscele di miscele di asfalto, che appariva sotto vari nomi. Man mano che il settore cresceva, le città iniziarono a richiedere garanzie sulla lavorazione e sui materiali. Fino agli inizi del 1900, quasi tutto l'asfalto proveniva da fonti naturali, ma con il lancio del primo moderno impianto di asfalto a East Cambridge, Massachusetts, nel 1901 e l'aumento delle automobili, le richieste di strade migliori hanno rinvigorito l'industria dell'asfalto. Nel 1907, la produzione di asfalto naturale è stata superata dall'asfalto di petrolio raffinato.
"La gente ha iniziato a chiedere migliori modi di trasporto, " spiega Willis. "Le strade in cui le persone hanno iniziato a utilizzare l'asfalto per tenere insieme le rocce hanno resistito più a lungo della strada sterrata convenzionale a cui le persone erano abituate". Guidare su una strada sterrata rispetto a una asfaltata ha offerto un'esperienza significativamente diversa. Finalmente , il Federal-Aid Highway Act del 1956 contribuì a trasformare le strade degli Stati Uniti ancora in terra battuta e creò il 48, 876 miglia (78, 658 chilometri) Interstate System negli Stati Uniti
Sebbene sia più spesso associato alle strade, l'asfalto è usato per molti scopi, sebbene le strade rappresentino il suo uso più esteso. Degli oltre 2,7 milioni di miglia (4,3 milioni di chilometri) di strade asfaltate negli Stati Uniti, il 94 percento è asfaltato, secondo NAPA.
interessante, anche se, tutto ciò include una miscela di circa il 95% di pietra, sabbia e ghiaia, e solo il 5% di cemento bituminoso. L'asfalto viene utilizzato anche per i parcheggi, piste aeroportuali e autodromi.
"L'asfalto è un prodotto davvero flessibile e versatile, " spiega Willis. Può essere utilizzato per rivestire laghetti e bacini idrici o per scopi sportivi come campi da tennis. Un paio di anni fa, è stata scelta come superficie di base per il campo dello stadio dei Minnesota Vikings a Minneapolis.
Fin dagli albori della produzione di asfalto, l'industria ha continuato a innovare nuovi prodotti, diventando più scientifico e rigoroso, secondo Willis.
"Abbiamo cambiato il modo in cui progettiamo i mix, ", afferma. "Oggi siamo in un'era in cui si sta assistendo a un enorme cambiamento nel modo in cui l'industria e il funzionamento degli stati". Utilizzando metodi di test avanzati, i ricercatori dell'asfalto hanno mirato a migliorare le prestazioni. Incorporando nuovi materiali, additivi e tecnologie, stanno cercando di imparare come si comportano le varie ricette in diverse temperature e climi.
Un importante aggiornamento è stata la creazione di asfalto con mescola a caldo (WMA), che riduce la temperatura di produzione dell'asfalto in un impianto, riducendo così il consumo di energia e risparmiando tempo sia nella produzione che nel manto stradale. WMA migliora anche le condizioni di lavoro con una minore esposizione alle emissioni di carburante, fumi e odori, secondo la Federal Highway Administration del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. WMA è una tecnologia che non esisteva negli Stati Uniti nel 2002 e ora rappresenta circa il 40 percento del mercato, dice Willis.
Lo strato superiore delle strade viene in genere "fresato" ogni 12-20 anni e sostituito con un nuovo rivestimento. La vecchia miscela viene quasi sempre riciclata. Famartin/Wikimedia/(CC BY-SA 4.0)
L'asfalto probabilmente non è qualcosa che consideri ecocompatibile; potrebbe essere in parte colpa per associazione perché l'asfalto è naturalmente allineato con i principali inquinatori:guida di automobili e produzione di petrolio. E parte della negatività è giustificata:poiché l'asfalto ha una bassa riflettività, è stato determinato per essere un contributo significativo all'effetto isola di calore urbana (UHI), Abbas Mohajerani, Jason Bakaric e Tristan Jeffrey-Bailey hanno scritto in un articolo del 2017 nel "Journal of Environmental Management". Chiunque si sia seduto in un ingorgo autostradale in una calda giornata estiva può attestarlo.
Per quanto riguarda i contributi dell'asfalto all'UHI, l'Environmental Protection Agency afferma che le pavimentazioni in asfalto convenzionali possono essere modificate con materiali o trattate dopo l'installazione per aumentare la riflettanza. Per decenni, questo è stato talvolta implementato su superfici come parcheggi e autostrade. L'EPA include asfalto poroso e asfalto gommato come esempi di pavimentazioni permeabili.
L'asfalto ha anche preso brutti voti per essere impermeabile, per i gas che produce quando fuso e per i fumi a cui espone i lavoratori durante le pavimentazioni e le coperture. L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) afferma che quei fumi possono portare a mal di testa, eruzione cutanea, stanchezza e persino il cancro della pelle. Sebbene gli standard OSHA non affrontino specificamente i fumi dell'asfalto, l'amministrazione raccomanda che il controllo dell'esposizione possa essere effettuato attraverso "controlli tecnici, atti amministrativi e dispositivi di protezione individuale”.
Ed ovviamente, c'è ancora il fatto che l'asfalto è fatto di petrolio. Ma l'asfalto ha anche qualità ecologiche positive.
"Ciò che molte persone non sanno sono tutte le cose rispettose dell'ambiente che l'industria dell'asfalto sta effettivamente facendo, " dice Willis. Per cominciare, l'asfalto è riciclabile al 100%, e, cosa più importante, in realtà viene riciclato. Nel 2018, 82,2 milioni di tonnellate (74,5 milioni di tonnellate) di pavimentazione in asfalto recuperato (RAP) sono state reintrodotte in nuove miscele. Ciò significa che ogni miscela di asfalto depositata negli Stati Uniti includeva circa il 21% di RAP. Infatti, il peso combinato di tutti gli articoli che le persone riciclano ogni anno negli Stati Uniti:carta, plastica e alluminio - hanno totalizzato una frazione (circa il 68 percento) del peso del RAP che l'industria dell'asfalto ricicla ogni anno.
"Questo è solo un materiale che ricicliamo, " dice Willis. "Siamo l'industria di riciclaggio più attiva del paese." È anche uno dei più grandi riciclatori di gomma per pneumatici, che viene utilizzato come modificatore per le miscele in alcuni stati. Anche le tegole vengono riciclate in nuove miscele di asfalto, e l'industria sta esaminando come la plastica potrebbe diventare parte della discussione. "Quando le persone ci fanno queste domande, cerchiamo di trovare soluzioni".
Un sacco di ingegneria e scienza dei materiali va nella costruzione di una strada. Oggi, le strade asfaltate sono progettate intorno al concetto di "marciapiede perpetuo, " o almeno per durare 40 anni o più. La manutenzione ordinaria consiste nel "fresare" la superficie - togliendo il pollice più in alto o giù di lì - ogni 12-20 anni e sostituendolo con un nuovo rivestimento. Quel pollice in alto può essere riciclato, e le sovrapposizioni periodiche "migliorano in modo significativo la qualità di guida e il consumo di carburante dei veicoli che viaggiano su queste strade, " secondo Asphalt Pavement Alliance.
Fino a quando non sarà il momento delle macchine hover, è probabile che le strade asfaltate rimangano. E l'industria prevede di continuare a innovare nel prodotto e nella produzione. Willis descrive le recenti scoperte come rulli e attrezzature autonomi, nonché il maggiore utilizzo della realtà virtuale per la formazione.
"Vedo la tecnologia come una parte importante del futuro del settore, " dice. Man mano che gli esperti di asfalto migliorano nella gestione dei big data, possono usarlo per la produzione e il posizionamento per migliorare l'efficienza in tempo reale. Un giorno, poteva persino vedere marciapiedi intelligenti con nanosensori nelle strade che fornivano feedback su come si comportava e durava la pavimentazione. "Le nostre strade diventeranno molto più intelligenti. Abbiamo la tecnologia per migliorare davvero l'esperienza del pubblico in sella".
Ora è interessanteIl Boston Logan International Airport ha il primo terminal al mondo ad aver ottenuto l'accreditamento Leadership in Energy and Environmental Design, grazie in parte alla sua pista pavimentata WMA, che si diceva fornisse un 2, 000 tonnellate (1, 814 tonnellate) riduzione delle emissioni di carbonio da costruzione.
