Le buche sono aggravanti da guidare, e possono causare miliardi di dollari di danni ogni anno alle ruote delle automobili, pneumatici e sospensioni. Attualmente, gli addetti alla strada riempiono queste buche con asfalto contenente idrocarburi, ma quel materiale può fuoriuscire, inquinare l'ambiente. Ora, gli scienziati segnalano un modo nuovo di zecca per riparare le strade che è anche ecologico, utilizzando un residuo del trattamento delle acque reflue chiamato sabbia che di solito viene smaltito nelle discariche.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Fall 2020 Virtual Meeting &Expo.

"Abbiamo avuto un'idea per deviare la sabbia delle acque reflue dalle discariche e trasformarla in un prodotto commerciabile, "dice Zhongzhe Liu, dottorato di ricerca, chi presenta l'opera. "L'abbiamo formulato in una malta ceramica che potrebbe essere usata come toppa per riparare le buche". La sostanza, noto come patch a grana assistita (GAP), è in definitiva più sicuro per l'ambiente rispetto all'asfalto a base di idrocarburi.

ma grinta, un pesante, solido non biodegradabile, richiede l'elaborazione per diventare GAP. Primo, acque reflue contenenti liquami, scarti alimentari e altri rifiuti vengono trattati negli impianti di trattamento. Il risultato è acqua pulita che viene rilasciata nei corsi d'acqua, ma anche solidi da pretrattamento che sono per lo più sabbia e ghiaia, e questo è indicato come grinta. Poiché la graniglia contiene agenti patogeni e impurità che la rendono inadatta al riciclaggio diretto, di solito viene portato in discarica e interrato.

Liu, che è alla California State University-Bakersfield, e i suoi collaboratori cercavano modi per rendere utile la grinta, forse come materiale stradale. Hanno deciso di incorporarlo in una ceramica fosfatica legata chimicamente (CBPC). I CBPC sono abitualmente utilizzati per trattare rifiuti pericolosi o radioattivi per lo smaltimento, ma nessuno lo aveva ancora usato sui prodotti delle acque reflue.

Poiché un CBPC contiene ingredienti che inattiverebbero i microbi, i ricercatori hanno pensato che questo potrebbe essere un buon modo per uccidere gli agenti patogeni e ottenere un materiale che potrebbe essere applicato in sicurezza alle strade. "Nella prima fase della creazione di un CBPC, mescoliamo la sabbia bagnata con ossido di calcio e ossido di magnesio, che formano un impasto sabbioso alcalino che impedisce la proliferazione di agenti patogeni, " Liu dice. "Il secondo passo è aggiungere un acido debole, diidrogeno fosfato di potassio, nella poltiglia alcalina minimizzata dai patogeni per formare la malta granulosa-CBPC."

La patch di asfalto convenzionale contiene bitume, un appiccicoso, residuo nero rimasto dopo la distillazione del petrolio. Il cerotto convenzionale contiene idrocarburi policiclici aromatici (noti come PAH) che rappresentano un rischio per la salute umana. Un cerotto formulato con sabbia elimina questo problema ambientale perché la sua matrice è composta da ossidi di calcio e magnesio che non sono tossici per le persone.

Finora, i ricercatori hanno analizzato le prestazioni GAP in laboratorio, dimostrando che ha una resistenza alla compressione paragonabile alla pavimentazione in asfalto, e credono che la sua longevità sarà superiore a quella delle toppe a base di asfalto. Il gruppo ha depositato un brevetto per GAP sulla base di questi risultati iniziali. Intanto, stanno lavorando per migliorare ulteriormente la resistenza alla compressione di GAP, quindi potrebbe essere potenzialmente utilizzato per altre applicazioni, come le fermate delle ruote degli edifici alla fine dei parcheggi.

Il prossimo passo per ottenere GAP sul mercato come toppa bucata è valutare la sua forza di adesione a contatto con la pavimentazione esistente e la sua durata quando esposta a condizioni ambientali estreme. Il team sta attualmente lavorando su esperimenti su scala dimostrativa per testare sul campo GAP su una carreggiata operativa con traffico regolare. Se necessario, esploreranno gli additivi per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche e la durata del nuovo materiale. Inoltre, hanno in programma di condurre un confronto fianco a fianco di GAP e patch convenzionale per ottenere una comprensione approfondita dei vantaggi che fornisce in termini di impronta di carbonio e vantaggio economico.