I conducenti svizzeri consumano innumerevoli pneumatici. Invece di incenerirli, potrebbero essere riutilizzati localmente:l'asfalto di vari paesi ha contenuto a lungo la gomma dei pneumatici usati. L'Empa ei suoi partner dell'industria stanno adottando questa idea per potenziali applicazioni in Svizzera.

I pendolari che si lamentano dello stress del traffico dovrebbero guardare per terra di tanto in tanto. E consolati nel realizzare che potrebbe essere peggio, molto peggio:l'asfalto sopporta il caldo torrido, stress da freddo e molta pressione dall'alto. Dovrebbe anche essere il più silenzioso possibile e, in futuro, Certo, più rispettoso dell'ambiente.

Composto da una miscela di roccia calda e il bitume legante a circa 160 gradi, l'asfalto provoca una notevole CO ₂ emissioni, attraverso la produzione, lunghe vie di trasporto e pavimentazione. Per migliorare la propria impronta ambientale, vecchio asfalto, che può già essere riciclato, sarà utilizzato su larga scala in nuove pavimentazioni in futuro. Inoltre, calcestruzzo riciclato o altri materiali residui, come pneumatici usati per auto, di cui ce ne sono in abbondanza in Svizzera, possono essere "smaltiti" in essa.

Un progetto Innosuisse guidato dal laboratorio Concrete and Asphalt dell'Empa ha esplorato i vantaggi che questa idea potrebbe avere in Svizzera. Nello specifico, le particelle di gomma possono sostituire i polimeri nel bitume modificato con polimero per l'asfalto pesante? Dopotutto, composti come il ampiamente utilizzato stirene-butadiene-stirene conferiscono alla pavimentazione una maggiore plasticità, miglior recupero e vita più lunga.

Il focus del progetto era sull'implementazione pratica della tecnologia:dopo alcuni test preliminari, le miscele di asfalto per gli esperimenti sono state prodotte dai produttori FBB e Weibel AG. Il design del mix era basato sull'asfalto semisenso standard SDA 4-12, un manto stradale a basso rumore dovuto al suo alto contenuto di vuoti d'aria. L'AC B 22 H è un cosiddetto strato di legante che viene posizionato sotto il manto di superficie, in questo caso attualmente con il 30% di asfalto riciclato. I granuli di gomma selezionati provenivano anche dalla Svizzera, dal produttore Tire Recycling Solutions (TRS) a Préverenges nel Canton Vaud.

Bagnato o asciutto?

L'asfalto di gomma può essere prodotto con due metodi diversi. Nel metodo "bagnato", i granuli di gomma vengono aggiunti al bitume caldo; quindi la miscela viene mescolata con l'aggregato definito, sabbia e ghiaia di diverse dimensioni, a seconda del marciapiede. Il problema è che la miscela bitume-gomma diventa meno viscosa nel tempo e la gomma inizia a decomporsi; può essere elaborato solo per circa 48 ore. Nel processo "a secco", d'altra parte, le particelle di gomma prima gocciolano nella miscela aggregata riscaldata. Il bitume viene aggiunto successivamente. Poiché i produttori svizzeri sono preparati per questo, questa strada è stata scelta.

L'esperienza presso il produttore di materiali da costruzione FBB a Bauma è stata finora positiva. "Nessun problema, "dice Christian Gubler, presidente del consiglio di amministrazione, "è stato facile." Le particelle sono state lanciate attraverso un lembo nella miscela aggregata, in sacchi che si dissolvono ad alte temperature. "Proprio come facciamo quando aggiungiamo i coloranti, Per esempio, per asfalto rosso, " Spiega Gubler. Non ci sono state difficoltà nemmeno alla Weibel AG con sede a Berna. "La gestione è stata senza problemi, "dice Samuel Probst, responsabile dei materiali da costruzione bituminosi e degli impianti di pavimentazione.

Stress test sott'acqua, freddo e pressione

Un team Empa guidato dallo specialista dell'asfalto Lily Poulikakos ha esaminato i prodotti finali dalla micro alla grande scala. Oltre ai test standard per il contenuto di bitume e i vuoti d'aria, Le immagini al microscopio elettronico hanno mostrato se e come le particelle di gomma si dissolvono e si distribuiscono all'interno della matrice di asfalto.

Nella prova di trazione a spacco, i provini sono stati fatti scoppiare sotto pressione dall'alto, uno bagnato e uno secco, per determinare quanto fossero sensibili all'acqua. I test di lacerazione a meno 12 gradi hanno mostrato come si comporta il materiale in condizioni invernali fredde. Finalmente, il fattore traffico:nel test "Hamburg Wheel Tracking", campioni in acqua calda a 50 gradi hanno sopportato 10, 000 passaggi di una ruota d'acciaio del peso di ben 70 chilogrammi, una dura prova per l'ormaiamento. Il simulatore dell'Empa era rivolto nella stessa direzione:ha sottoposto a 60 rivestimenti lunghi 1,20 metri, 000 corse lente di pneumatici con carichi elevati nel corso di otto ore.

Le analisi hanno mostrato che sono i dettagli che contano. Ad esempio, il tempo ottimale tra la miscelazione e l'installazione su strada dipende molto dal tipo e dalla quantità di granulato di gomma. Rispetto al noto asfalto bitume polimero, gli asfalti di superficie con lo 0,7 o l'1% di gomma hanno soddisfatto i requisiti nella maggior parte dei casi. La resistenza alla fessurazione dovuta al freddo era significativamente maggiore con l'1% di gomma rispetto all'asfalto bitume polimero. In termini di sensibilità all'acqua, i materiali da costruzione soddisfacevano i requisiti svizzeri, con un'eccezione. E nel simulatore di carico dei pneumatici dell'Empa, solchi piccoli ma più profondi sono comparsi negli asfalti di gomma rispetto alla pavimentazione in bitume polimero.

La conclusione:nonostante alcuni inconvenienti, l'asfalto di gomma alla fine ha soddisfatto i requisiti. "È sicuramente adatto per ulteriori indagini per l'uso nella costruzione di strade, " riassume il ricercatore dell'Empa Poulikakos. Anche il produttore TRS è soddisfatto dei risultati:"Ora abbiamo una conferma professionale, "dice Sonia Megert, Ufficiale capo operazioni. "È stata un'ottima collaborazione. L'Empa ha trovato rapidamente una soluzione ogni volta che si sono verificati problemi".

Certo, tutti i partner sono consapevoli che questo è solo il primo passo. Nonostante tutti gli sforzi, il laboratorio non corrisponde alle condizioni del mondo reale, spiega Poulikakos. Gli esperimenti danno un'impressione dettagliata, ma come andranno a finire gli anni di esposizione nella realtà "è un'altra questione, " dice lo specialista. "La verità sta in definitiva sulla strada".

Tre percorsi di prova

Sono già stati compiuti ulteriori passi. Nei Cantoni Giura e Vaud, Weibel AG ha costruito due sezioni di prova su strade cantonali utilizzando asfalto granulato di gomma. "Un asfalto ruvido su una strada con un carico medio, " spiega Samuel Probst, "e una superficie asfaltata su una strada con un carico relativamente elevato. Dopo tutto, avrebbero dovuto essere veri e propri test di resistenza."

A differenza delle precedenti esperienze con il processo produttivo "a umido", la pavimentazione è andata "assolutamente liscia, " secondo il dirigente preposto. Sul posto, i lavoratori non hanno dovuto sopportare alcun odore di gomma riscaldata, e la consistenza e la lavorabilità dell'asfalto erano paragonabili a quelle di un asfalto modificato con polimero. certo, mostrerà il suo vero carattere solo dopo anni. La pavimentazione è avvenuta la scorsa estate; il marciapiede è quindi ancora nella sua infanzia.

Proprio come un altro asfalto di prova, che è stato posato come strato superiore in un incrocio molto trafficato a Zurigo. I suoi valori di laboratorio non erano fuor di dubbio:quando il bitume veniva testato per la durezza con un ago penetrante, i risultati hanno oscillato selvaggiamente e talvolta erano ben al di sopra dei valori target. "Questo suggerisce che potrebbe essere troppo morbido, ", afferma lo specialista in pavimentazione Martin Horat dell'ufficio di ingegneria civile della città di Zurigo. "Vediamo se ci sono deformazioni quando fa caldo in estate".

Hans Peter Beyeler, direttore dell'associazione "Eurobitume" in Svizzera, non è particolarmente preoccupato, anche se. "Ne ho già sentito parlare. Non me ne preoccuperei per il momento, "dice l'esperto, che in precedenza ha lavorato per quasi 13 anni come specialista della pavimentazione presso l'Ufficio federale delle strade (Astra). Quando gomma e bitume sono mescolati, viene creato un nuovo materiale; il suo comportamento non corrisponde più agli ingredienti originali. La sua valutazione:"Il test dell'ago potrebbe semplicemente non fornire informazioni utili".

Dalla sua stessa esperienza, Beyeler comprende che c'è anche resistenza nell'industria all'asfalto come "scivolo dell'immondizia" per materiali riciclati e scetticismo sulla gomma sulla strada. Circa 15 anni fa, ha assistito ad una prova sulla A1 nel canton Argovia con bitume modificato con gomma, aggiunti come granuli, è andato completamente storto:il materiale non era sufficientemente disciolto nella miscela; grumi formati nell'asfalto. Nel marciapiede, si diffondono in superficie; dovevano essere perforati e riempiti di asfalto colato.

La verità è per strada

Tanto è successo da allora, però, quindi perché non riprovare, Beyeler pensa. Dopotutto, c'è una buona esperienza, non solo negli Stati Uniti, dove la tecnologia è in pratica da molto tempo, ma anche in Baviera. Là, gli asfalti modificati con gomma fanno già parte dei regolamenti edilizi, in altre parole, all'avanguardia. I vantaggi, soprattutto per strati superficiali porosi:maggiore resistenza all'abrasione, l'ossidazione più lenta del bitume nei numerosi vuoti d'aria e quindi l'infragilimento ritardato. In breve:una vita utile più lunga.

In ogni caso, ci sarebbe abbastanza materia prima. Circa 70, Ogni anno in Svizzera vengono prodotte 000 tonnellate di pneumatici di scarto. Una piccola parte di questo viene riciclata, ma la maggior parte viene utilizzata termicamente, negli impianti di incenerimento dei rifiuti e, in gran parte, nei cementifici, dove i pneumatici sostituiscono il carbone come combustibile e quindi migliorano la CO ₂ bilancia.

Un vantaggio per il clima?

Il ricercatore dell'Empa Zhengyin Piao sta studiando l'impatto ambientale dell'utilizzo di vecchi pneumatici nelle pavimentazioni stradali come parte del suo dottorato di ricerca. tesi in collaborazione con l'Istituto di ingegneria ambientale dell'ETH di Zurigo. Piao ha analizzato l'intero ciclo di vita di due pavimentazioni sussurrate con asfalto di gomma. I suoi calcoli basati su un modello di un tratto di strada di un chilometro mostrano che queste pavimentazioni si comportano in modo simile all'asfalto bitume polimero in termini di consumo energetico. Ma producono una CO . significativamente inferiore ₂ emissioni, principalmente a causa dei polimeri nel prodotto convenzionale.

Quindi i granuli di gomma nelle strade contribuirebbero alla protezione del clima? Risposta di Piao:Dipende. In Svizzera, le cementerie risparmiano tanta CO ₂ emissioni bruciando vecchi pneumatici che, globale, l'asfalto con la gomma ha prestazioni leggermente inferiori rispetto ai polimeri. Ma se i cementifici hanno successo, come programmato, nel ridurre la loro CO ₂ ulteriormente le emissioni nei prossimi anni o neutralizzandole anche parzialmente con tecnologie di cattura del carbonio, compreso deposito sotterraneo, le carte sarebbero state rimescolate, forse a favore dell'asfalto di gomma...

Se l'idea prenderà piede in Svizzera dipende, Certo, sul mercato. Hanno un vantaggio, afferma l'esperto Samuel Probst del produttore Weibel AG:Almeno per il momento, sono più economici degli asfalti bitume polimero. Tuttavia, resta cauto:"Se le sezioni di prova si sviluppano positivamente a lungo termine, " lui dice, "Potrei immaginare che un giorno si svilupperà un mercato".

Focus sugli inquinanti

Per valutare i rischi per la salute derivanti dagli additivi per gomma nell'asfalto stradale, i chimici del laboratorio Advanced Analytical Technologies dell'Empa hanno esaminato da vicino i componenti con potenziale di rischio. I risultati dei test di lisciviazione che simulano gli effetti di un temporale hanno mostrato che i livelli di idrocarburi policiclici aromatici (IPA), che può provocare il cancro, sono più bassi in gomma che in asfalto. Per i metalli pesanti, lo zinco fungeva da elemento di piombo; molto poco è stato lavato via. Il piombo e altri metalli pesanti nocivi erano presenti solo in tracce innocue.

Il team dell'Empa ha anche scoperto che i benzotiazoli nocivi, che accelerano la vulcanizzazione nella produzione di pneumatici, sono stati rilasciati nell'ambiente rapidamente e in dosi relativamente elevate. Il consiglio degli esperti:rimuovere queste mescole prima di installare le particelle di gomma, ad esempio lavandoli con acqua, che possono poi essere smaltiti correttamente.