Un team di ricerca della Washington State University sta risolvendo un problema di rifiuti ad alta tecnologia mentre affronta la sfida ambientale del deflusso delle acque piovane.

I ricercatori hanno dimostrato che possono rafforzare notevolmente le pavimentazioni permeabili aggiungendo materiale composito in fibra di carbonio di scarto. Il loro metodo di riciclaggio, descritto nel numero di marzo del Journal of Materials in Civil Engineering , non richiede l'utilizzo di molta energia o prodotti chimici, un fattore critico per il riciclaggio dei materiali di scarto.

Tradizionali vs permeabili

A differenza della pavimentazione impermeabile utilizzata per la maggior parte delle strade e dei parcheggi, il calcestruzzo permeabile consente all'acqua piovana di defluire liberamente e di infiltrarsi nel terreno sottostante. A causa delle crescenti preoccupazioni per le inondazioni nelle aree urbane e dei requisiti per il controllo del deflusso delle acque piovane, diverse città hanno provato a utilizzare il calcestruzzo permeabile nei parcheggi e nelle strade a basso traffico. Ma poiché è altamente poroso, non è resistente come il cemento tradizionale utilizzato sulle strade principali.

Riciclaggio della fibra di carbonio

compositi in fibra di carbonio, nel frattempo, sono diventati sempre più popolari in numerosi settori. Super leggero e resistente, il materiale è utilizzato in tutto, dalle ali degli aeroplani alle turbine eoliche e alle automobili. Mentre il mercato cresce di circa il 10% all'anno, però, le industrie non hanno trovato un modo per riciclare facilmente i loro rifiuti, che è fino al 30 percento del materiale utilizzato nella produzione.

Guidati da Karl Englund, professore associato di ricerca, e Somayeh Nassiri, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, i ricercatori hanno aggiunto rottami compositi in fibra di carbonio che hanno ricevuto dagli impianti di produzione Boeing alla loro precedente miscela di calcestruzzo. Hanno usato la fresatura meccanica per rifinire i pezzi compositi nelle dimensioni e nelle forme ideali. Il materiale aggiunto ha notevolmente aumentato sia la durata che la resistenza del calcestruzzo permeabile.

"In termini di resistenza alla flessione, abbiamo ottenuto ottimi risultati, alti quanto il cemento tradizionale, e drena ancora molto velocemente, " disse Nassiri.

Fresatura vs. calore o prodotti chimici

I ricercatori hanno utilizzato tecniche di fresatura poco costose invece di calore o sostanze chimiche per creare un elemento di rinforzo dai compositi di fibra di carbonio di scarto. Hanno mantenuto e sfruttato la forza originale dei compositi mantenendoli nella loro forma composita polimerizzata. Il loro mix richiedeva anche l'utilizzo di molto materiale composito, che sarebbe l'ideale per i produttori di rifiuti.

"Stai già sprecando:non puoi aggiungere un mucchio di soldi alla spazzatura e ottenere un prodotto, " ha detto Englund. "La chiave è ridurre al minimo l'energia e contenere i costi."

I materiali compositi sono stati dispersi nella miscela della pavimentazione per fornire una resistenza uniforme.

Test e mainstreaming

Mentre hanno mostrato i lavori materiali su scala di laboratorio, i ricercatori stanno iniziando a condurre test nel mondo reale sulle applicazioni della pavimentazione. Stanno anche lavorando con l'industria per iniziare a sviluppare una catena di approvvigionamento.

"In laboratorio questo funziona per aumentare la durata e la resistenza della pavimentazione permeabile, " ha detto Nassiri. "Il prossimo passo è scoprire come renderlo mainstream e diffuso".

La ricerca per questo progetto è stata resa possibile grazie a una partnership con la Boeing Company.