Ogni anno negli Stati Uniti, milioni di tonnellate di rifiuti di plastica vengono scartati e non riciclati, portando a gravi problemi ambientali. Nel tentativo di evitare che questi rifiuti finiscano nell'ambiente, gli ingegneri dell'Università del Missouri stanno collaborando con Dow e il Missouri Department of Transportation (MoDOT) per testare la miscelazione dei rifiuti di plastica nelle miscele di pavimentazione in asfalto per un possibile utilizzo su strade e ponti americani.

Le miscele di pavimentazione in asfalto sono tipicamente create da una miscela di asfalto e altri materiali chiamati "aggregati, "come la pietra, sabbia o ghiaia, disse Bill Buttlar, la cattedra Glen Barton in Pavimenti flessibili presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale. Ha detto che la composizione chimica della plastica la aiuta a diventare un buon prodotto per le miscele di pavimentazione stradale.

"La plastica è stata sviluppata per essere durevole e ha una durata di centinaia di anni, " Buttlar ha detto. "Anche l'asfalto e la plastica sono chimicamente simili perché provengono entrambi dal petrolio greggio, in modo che possano essere mescolati insieme. Non sono perfettamente compatibili, ma è abbastanza vicino che ingegneri e chimici possono lavorare insieme per trovare una soluzione praticabile".

All'interno del Mizzou Asphalt Pavement and Innovation Lab, o MAPIL, con sede presso la MU College of Engineering, ingegneri e studenti stanno determinando come incorporare vari tipi di monouso, rifiuti di plastica a base di polietilene nella pavimentazione dell'asfalto, comprese le bottiglie per bere, sacchetti della spesa e cannucce. Buttlar, direttore del laboratorio, ha affermato che l'idea di utilizzare i rifiuti di plastica nei marciapiedi è stata sviluppata attraverso una serie di conversazioni avute con l'alunno di Mizzou Jim Fitterling, il presidente e amministratore delegato di Dow, una società globale di scienze dei materiali da 39 miliardi di dollari, a seguito di un tour che Fitterling ha fatto al laboratorio MAPIL durante una recente visita al college.

Fitterling non vede l'ora di collaborare con la sua alma mater.

"Sono entrato in Dow più di 35 anni fa, due settimane dopo la laurea a Mizzou, " Fitterling ha detto. "Sia questa azienda che questa università sono state parti integranti della mia vita. Così, Apprezzo sempre l'opportunità di unire i due. Ma, anche di più, attraverso questo progetto, Mizzou e Dow stanno collaborando su una soluzione innovativa che migliorerà il nostro pianeta. Questo progetto si adatta perfettamente all'intersezione tra lo scopo e la missione di Dow e dell'Università del Missouri. a Dow, stiamo lavorando per affrontare alcune delle sfide più difficili che il nostro mondo deve affrontare, come porre fine ai rifiuti di plastica. Queste sfide richiederanno grandi risolutori di problemi e solide partnership. So che otteniamo entrambi quando lavoriamo con il College of Engineering dell'Università del Missouri".

Un test nel mondo reale

MoDOT è entusiasta di iniziare a vedere l'uso della plastica riciclata nelle pavimentazioni in asfalto, ha detto Dave Ahlvers, ingegnere statale delle costruzioni e dei materiali.

"Il materiale riciclato è un elemento importante per fornire un prodotto durevole ed economico, " Ahlvers ha detto. "Attualmente utilizziamo asfalto riciclato, pavimentazione, scandole di asfalto riciclato e gomma per pneumatici macinati nelle nostre miscele. L'espansione per utilizzare la plastica riduce la quantità di materiale vergine necessaria, che è una situazione vincente per l'ambiente e per i costi complessivi".

Gli ingegneri e gli studenti di MU possono testare la loro miscela sviluppata in laboratorio in un ambiente reale quando viene applicata come rivestimento per pavimentazione, o un nuovo strato di asfalto, ad un tratto di manto stradale in degrado, lungo un tratto di Stadium Boulevard in Columbia da College Ave. alla U.S. Highway 63 dove il traffico è in media di circa 36, 000 veicoli al giorno. Buttlar ha detto che per confermare i risultati, la squadra dovrà osservare l'area di prova di quasi due miglia per almeno un anno, compresa una stagione estiva e una invernale. Ha detto che un rivestimento per pavimentazione dovrebbe durare almeno un decennio, o circa 12-15 anni, prima di dover essere sostituito, e materiali riciclati come plastica e gomma per pneumatici possono anche prolungare la durata della pavimentazione aumentandone sia la resistenza che la tenacità. Buttlar prevede inoltre di condurre un monitoraggio a lungo termine di Stadium Boulevard e futuri progetti dimostrativi in ​​collaborazione con MoDOT.

Le sezioni di prova su Stadium Boulevard includeranno anche una sezione di controllo, o area con un'attuale miscela di pavimentazione comunemente usata e approvata dal MoDOT, nonché una sezione di prova aggiuntiva utilizzando una miscela di pavimentazione comprendente una sostanza chimicamente modificata, gomma riciclata per pneumatici di scarto. Il test della gomma del pneumatico al suolo è stato condotto in collaborazione con un altro partner di progetto, Asfalto Plus, LLC. Questo prodotto prolunga la vita su strada, riduce i costi di costruzione di strade, e potrebbe impedire lo smaltimento di milioni di pneumatici di scarto negli Stati Uniti e in Europa.

Soddisfare le specifiche giuste

Prima che una miscela di pavimentazione possa essere applicata su scala commerciale per essere utilizzata dagli appaltatori quando fanno offerte per progetti stradali, deve prima avere una determinata specifica approvata da MoDOT, o l'autorità di regolamentazione dei trasporti di un altro stato. Questo processo inizia nella fase di sviluppo, quando laboratori come MAPIL aiutano nella creazione di un prodotto, e può anche continuare una volta che un progetto dimostrativo sul campo è stato completato e gli appaltatori possono condurre ulteriori innovazioni nei propri laboratori.

"Le specifiche sono un insieme di requisiti e parametri che vengono inseriti nel contratto in modo che un prodotto coerente possa essere prodotto e offerto da tutti gli appaltatori, " ha affermato Ahlvers. "L'innovazione consente a MoDOT di utilizzare i nostri finanziamenti in modo più efficiente, e siamo fiduciosi di poter fare la differenza nella riduzione della plastica che entra nelle discariche".

Tenere a mente l'ambiente

Un aspetto chiave di questo progetto è assicurarsi che il prodotto finale non causi un impatto dannoso sull'ambiente. Quindi Buttlar sta collaborando con uno dei suoi colleghi del College of Engineering, Baolin Deng, per studiare l'impatto ambientale del progetto. Deng, docente presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, ha già assistito il team di Buttlar con test di microscopia elettronica e test di qualità dell'acqua, e Buttlar ha detto finora, i risultati indicano che l'impatto ambientale dovrebbe essere trascurabile.

"Tutti hanno la sensazione che questo sia davvero un grosso problema, " Buttlar ha detto. "Da un lato, apprezziamo la plastica e ne traiamo beneficio, eppure in questo momento stiamo nuotando nei rifiuti di plastica. Questo è chiaramente un punto critico, sfida globale in cui non ci sono molte soluzioni praticabili attualmente disponibili. In questo caso, la pavimentazione dovrà essere resistente, economico e veramente sostenibile. Ora ci concentriamo sullo studio del ciclo di vita dei rifiuti di plastica nelle pavimentazioni per assicurarci che sia un detergente, approccio più sostenibile, e penso che tutti sentano che questa è una possibile soluzione".