Quando senti la parola asfalto, probabilmente immagini il catrame nero sulle strade e sulle autostrade, giusto? Ma non è esattamente corretto.
"L'asfalto è il liquido che c'è sulla strada", afferma J. Richard Willis, Ph.D., vicepresidente per l'ingegneria, la ricerca e la tecnologia presso la National Asphalt Pavement Association (NAPA), che ha un dottorato in progettazione e costruzione dell'asfalto . "È l'agente legante che tiene insieme le rocce."
Allora di cosa è fatto l'asfalto? L'asfalto proviene dal petrolio greggio, mentre il catrame dal carbone.
ContenutoAnche l'asfalto si trova naturalmente nella terra, e ci sono laghi dove il petrolio sotterraneo è salito in superficie, come La Brea Tar Pits a Los Angeles e Pitch Lake a Trinidad, che è il più grande deposito naturale di asfalto nel mondo. mondo.
Ma oggi il modo più comune per produrre il legante 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", afferma Willis. Non può essere utilizzato per produrre energia, quindi assume nuova vita come materiale appiccicoso 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 una miscela di asfalto o meglio definita "asfalto".
Tutti i discorsi sulla raffinazione del petrolio possono far sembrare l’asfalto un’invenzione relativamente moderna, ma il primo uso documentato dell’asfalto in una strada fu a Babilonia nel 615 a.C.; Secondo la NAPA, asfalto e mattoni bruciati furono usati per pavimentare una strada della processione durante il regno del re Nabopolassar. I romani lo usavano per sigillare strutture come terme e acquedotti. Quando l'esploratore inglese Sir Walter Raleigh arrivò a Pitch Lake a Trinidad nel 1595, usò l'asfalto per calafatare le sue navi.
"È stato utilizzato in altre funzioni non stradali nel corso della storia", afferma Willis. Il suo utilizzo come legante nelle strade divenne più comune nel 1800. John Loudon McAdam, che costruì l'autostrada scozzese, aggiunse catrame caldo per ridurre la polvere e la manutenzione sulle strade. Questo metodo ha anche migliorato le condizioni di guida.
Negli Stati Uniti, le miscele bituminose (asfalto-cemento) apparvero per la prima volta negli anni '60 dell'Ottocento e la prima "vera pavimentazione in asfalto" fu posata a Newark nel 1870 da Edmund J. DeSmedt, un belga, secondo la NAPA. È stato modellato su un'autostrada con pavimentazione naturale in Francia. DeSmedt ha poi asfaltato la Pennsylvania Avenue di Washington D.C. con l'asfalto di Trinidad, dimostrandone ulteriormente la durabilità.
Chimici e inventori intraprendenti depositarono presto brevetti per diverse miscele di miscele per pavimentazioni in asfalto, che apparvero sotto una varietà di nomi. Con la crescita del settore, 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, la richiesta di strade migliori rinvigorì l’industria dell’asfalto. Nel 1907, la produzione di asfalto naturale fu superata da quella raffinata di petrolio.
"Le persone hanno iniziato a richiedere modalità di trasporto migliori", spiega Willis. "Le strade in cui le persone hanno iniziato a usare l'asfalto per tenere insieme le rocce hanno resistito più a lungo delle tradizionali strade sterrate a cui le persone erano abituate." Guidare su una strada sterrata rispetto a una asfaltata ha offerto un'esperienza significativamente diversa. Infine, il Federal-Aid Highway Act del 1956 contribuì a trasformare le strade degli Stati Uniti, ancora costituite da terra battuta, e creò il sistema interstatale di 48.876 miglia (78.658 chilometri) negli Stati Uniti.
Sebbene sia spesso associato alle strade, l'asfalto viene utilizzato per molti scopi, sebbene le strade rappresentino il suo utilizzo più diffuso. Secondo la NAPA, degli oltre 2,7 milioni di miglia (4,3 milioni di chilometri) di strade asfaltate negli Stati Uniti, il 94% è asfaltato.
È interessante notare, però, che tutto ciò include una miscela di circa il 95% di pietra, sabbia e ghiaia e solo il 5% di cemento asfaltico. L'asfalto viene utilizzato anche per parcheggi, piste aeroportuali e autodromi.
"L'asfalto è un prodotto davvero flessibile e versatile", spiega Willis. Può essere utilizzato per rivestire stagni 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 Minnesota Vikings di Minneapolis.
Sin dagli albori della produzione dell'asfalto, secondo Willis, il settore ha continuato a innovare nuovi prodotti, diventando sempre più scientifico e rigoroso.
"Abbiamo cambiato il modo in cui progettiamo i mix", afferma. "Oggi siamo in un'era in cui si assiste a un cambiamento enorme nel modo in cui l'industria e nel modo in cui funzionano gli stati." Utilizzando metodi di prova avanzati, i ricercatori sull'asfalto hanno mirato a migliorare le prestazioni. Incorporando nuovi materiali, additivi e tecnologie, stanno cercando di scoprire come funzioneranno le varie ricette a temperature e climi diversi.
Un importante aggiornamento è stata la creazione dell’asfalto a miscela calda (WMA), che riduce la temperatura di produzione dell’asfalto in uno stabilimento, riducendo così il consumo di energia e risparmiando tempo sia nella produzione che nella pavimentazione stradale. Secondo la Federal Highway Administration del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti, la WMA migliora inoltre le condizioni di lavoro riducendo l'esposizione alle emissioni di carburante, ai fumi e agli odori.
Asfalto misto caldo contro asfalto misto caldoL'Hot Mix Asphalt (HMA) è prodotto ad alte temperature, il che lo rende durevole e resistente agli agenti atmosferici, ma presenta un consumo energetico ed emissioni di gas serra più elevati. Il Warm Mix Asphalt (WMA), invece, è prodotto a temperature più basse utilizzando speciali additivi, che ne riducono l'impatto ambientale. Tuttavia, il WMA potrebbe non offrire le stesse prestazioni dell'HMA in condizioni meteorologiche estreme.
L'asfalto probabilmente non è qualcosa che consideri ecologico; potrebbe essere in parte colpevole per associazione perché l’asfalto è naturalmente allineato con i principali inquinatori:automobili e produzione di petrolio. E parte della negatività è giustificata:poiché l’asfalto ha una bassa riflettività, è stato determinato che contribuisce in modo significativo all’effetto isola di calore urbano (UHI), hanno scritto Abbas Mohajerani, Jason Bakaric e Tristan Jeffrey-Bailey in un articolo del 2017 sul "Giornale di gestione ambientale". Chiunque sia rimasto imbottigliato nel traffico autostradale in una calda giornata estiva può confermarlo.
Per quanto riguarda il contributo dell'asfalto all'UHI, l'Environmental Protection Agency afferma che le tradizionali pavimentazioni in asfalto 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 l'asfalto poroso e l'asfalto gommato come esempi di pavimentazioni permeabili.
L’asfalto ha anche guadagnato pessimi voti per la sua impermeabilità, per i gas che produce quando si scioglie e per i fumi a cui espone i lavoratori durante la pavimentazione delle strade e delle coperture. L’OSHA (Occupational Safety and Health Administration) afferma che tali fumi possono causare mal di testa, eruzioni cutanee, affaticamento e persino cancro alla pelle. Sebbene gli standard OSHA non affrontino specificatamente i fumi di asfalto, l'amministrazione raccomanda che il controllo dell'esposizione possa essere effettuato attraverso "controlli tecnici, azioni amministrative e dispositivi di protezione individuale".
Naturalmente resta il fatto che l'asfalto è ricavato dal petrolio. Ma l'asfalto ha anche qualità ecologiche positive.
"Ciò che molti non sanno sono tutte le misure rispettose dell'ambiente che l'industria dell'asfalto sta effettivamente facendo", afferma Willis. Per cominciare, l’asfalto può essere riciclabile al 100% e, cosa più importante, viene effettivamente riciclato. Nel 2018, 82,2 milioni di tonnellate (74,5 milioni di tonnellate) di pavimentazione in asfalto rigenerato (RAP) sono state ricollocate in nuove miscele. Ciò significa che ogni miscela di asfalto posata negli Stati Uniti includeva circa il 21% di RAP. In effetti, il peso combinato di tutti gli articoli riciclati ogni anno negli Stati Uniti (carta, plastica e alluminio) ammonta a una frazione (circa il 68%) del peso del RAP riciclato annualmente dall'industria dell'asfalto.
"Questo è solo uno dei materiali che ricicliamo", afferma Willis. "Siamo l'industria del riciclaggio più attiva del paese." È anche uno dei maggiori riciclatori di gomma per pneumatici, che in alcuni stati viene utilizzata come modificatore per le miscele. Anche le tegole del tetto vengono riciclate in nuove miscele di asfalto e l’industria sta esaminando come la plastica potrebbe entrare a far parte del dibattito. "Quando le persone ci pongono queste domande, cerchiamo di trovare soluzioni."
Molta ingegneria e scienza dei materiali sono necessarie per costruire una strada. Oggi, le strade asfaltate sono progettate attorno al concetto di “pavimentazione perpetua” – o almeno per durare 40 anni o più. La manutenzione ordinaria consiste nel "fresare" la superficie dell'asfalto, rimuovendone circa il centimetro superiore, ogni 12-20 anni e sostituendola con un nuovo rivestimento. Quel centimetro superiore può essere riciclato e le sovrapposizioni periodiche "migliorano significativamente la qualità di guida e il consumo di carburante dei veicoli che viaggiano su queste strade", secondo la Asphalt Pavement Alliance.
Fino al momento delle auto volanti, 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.
"Considero la tecnologia una parte importante del futuro del settore", afferma. Man mano che gli esperti dell’asfalto migliorano nella gestione dei big data, possono utilizzarli per la produzione e il posizionamento per migliorare l’efficienza in tempo reale. Un giorno, potrebbe persino vedere pavimentazioni intelligenti con nanosensori nelle strade che forniscono feedback su come la pavimentazione si comporta e come dura. "Le nostre strade diventeranno molto più intelligenti. Abbiamo la tecnologia per migliorare davvero l'esperienza del pubblico dei ciclisti."
Questo è interessante
L'aeroporto internazionale di Boston Logan ha il primo terminal al mondo a ottenere l'accreditamento Leadership in Energy and Environmental Design, grazie in parte alla sua pista pavimentata con WMA, che si dice fornisca una riduzione di 2.000 tonnellate (1.814 tonnellate) delle emissioni di carbonio da costruzione.
