Новая альтернатива асфальтового связующего

Команда ASU парковки и транзитные услуги добавляет последние штрихи к патчу асфальта Airduo на парковке Gammage Auditorium.Слева направо: Дуглас Декстер, техник по техническому обслуживанию, ПТС;Бенджамин Фулкерсон, техник по техническому обслуживанию, PTS;Доцент Элли Фини, Ссебе;и Рой Армента, техник по техническому обслуживанию.Одним из ключевых преимуществ смесь для исправления является то, что она излучает меньше паров, чем традиционный асфальт, и, следовательно, безопаснее для работников.Кредит: Бобби Рамирес/Университет штата Аризона

Команда из Университета штата Аризона, возглавляемая доцентом Элли Фини в Школе устойчивой инженерии и построенной среды (SSEBE), разработала Airduo, новое, патентное асфальтовое связующее, которое не только уменьшает токсичные пары общего асфальта.Поломная площадь, но также повышает устойчивость.

Но, возможно, самое главное для FINI, это снижает опасность для здоровья для тех, кто подвергается воздействию областей, связанных с асфальтом, особенно для тех, кто выполняет установку.

Первое местное испытание Airduo было начато в конце августа в качестве патча на парковке ASU в аудитории ASU.Обслуживание объектов ASU помогло исследовать из лаборатории в парковку, облегчая переход лаборатории на рынок.Утром установки команда служб парковки и транзита за несколько часов завершила лоскутное одеяло.

Участники театральной постановки в Гаммаге в ту же ночь дали патч тренировку, когда они прибыли и ушли, и Кастро сообщил Fini на следующий день, что патч «поднялся великолепно».

FINI представляет собой новое низкоуглеродистое, био-связующее, в конечном итоге будет использоваться для всех асфальтовых продуктов, а не только для патчей.

Управление по безопасности и гигиене труда Министерства труда США отмечает, что около полумиллиона работников ежегодно подвергаются воздействию паров от асфальта, с последствиями для здоровья, которые включают головную боль, кожную сыпь, усталость, раздражение в горле и глаза, кашель и рак кожи.

Асфальтовое связующее - это клей, который скрепляет камни, песок, гравий и другие агрегаты в асфальтовых тротуарах.Смесь Airduo-связывания состоит из низкоуглеродистого биоупреческого материала, которые являются альтернативой более токсичным нефтяным продуктам, также известным как битум.Более того, Airduo действует в качестве фильтра токсичности для общего продукта.

После традиционного сочетания агрегатов и связующего пролетают на дорогах, стресс от жары, солнца, погоды и движения вызывает выброс продуктов поломки - молекулы, которые испаряются - некоторые из которых являются пахтными, очень токсичными или обоими.

«Мы дышим 11 000 литров воздуха в день», - сказал Фини.«Но наш нос недостаточно умный, чтобы знать, когда воздух может быть опасным для нашего здоровья. Это новая автомобильная пахнет людям, которым нравится? Это может быть нехорошо для ваших легких. Мы убегаем от вонючей мусорной банки, но приятныйЗапах или пары из определенных материалов могут быть гораздо более токсичными ».

Фини и Джудит Кляйн-Ситараман, профессор как в Колледже медицинских решений, так и в школе молекулярных наук, сотрудничали для рассмотрения литературы о влиянии различных асфальтовых смесей и нанести на карту влияние сети биомаркеров.Ссылаясь на конкретные загрязнители, присутствующие в асфальте, команда обнаружила, что все не созданы равными и что разные формулы имеют разные уровни токсичности - большинство из которых не изучались всесторонне.

Согласно Klein-Seetharaman, не было достаточных исследований долгосрочных эффектов связанных с асфальтом токсинов на организм.

«Чтобы отдать справедливость сложности проблемы, нам нужно представление о взаимодействии между асфальтовыми компонентами и их биологическими целями»,-сказал Кляйн-Ситараман.«В асфальте присутствуют тысячи молекул, а также тысячи биомолекулярных мишеней внутри человеческого организма, которые могут связываться с этими молекулами и реагировать на их присутствие с помощью нисходящих биологических эффектов, некоторые из которых могут привести к неблагоприятным исходам для здоровья».

Fini провел текущие исследования для изучения альтернативных асфальтовых связующих, включая исследование, опубликованное в ACS устойчивой химии и инженерии о том, как богатый железом биочар поглощает летучие органические соединения с асфальтовых поверхностей и второе исследование, опубликованное в современных устойчивых системах о том, как этоЭкологичная и экономичная альтернатива битумным компонентам.

«Когда мы используем водоросли для изготовления Airduo, как мы делали из прошлогоднего урожая в ноябре из Центра технологий и инноваций водорослей и инноваций водорослей (Azcati), он может быть углеродным негативным», - сказал Фини, который сотрудничал в компонентах водорослей проекта с Петром с Петром.Ламмерс, профессор исследования в SSEBE;Тейлор Вайс, политехнический доцент школы;и Shuguang Deng, профессор школы по проектированию веществ, транспорта и энергии (SEMTE).

«Использование водорослей в переплетке Airduo обеспечивает критически важную экологическую выгоду», - сказал Ламмерс.«Поскольку фотосинтез водорослей удаляет углекислый газ из воздуха, процесс производства Airduo сохраняет этот углерод в улучшенном асфальтовом продукте по сравнению с нефтью, полученными в нефть».

«Мы планируем расширить процесс, выращивая водоросли на сточных водах, обеспечивая, таким образом, дополнительную экосистемную услугу», - сказал он о будущих планах замены водорослей на нефтяные продукты в других дорожных проектах.

Другие биологические материалы, которые использовала команда, включают биочар от усилий по снижению пожарной охраны в Калифорнии и Северной Аризоне.По данным FINI, устойчивость процесса зависит от поиска сырья и, в случае Airduo, использование отходов биомассы из остатков леса.

«Это способствует сохранению ресурсов и ценности отходов, а также повышает здоровье и безопасность общественности - при этом обеспечивает более устойчивый материал дорожного покрытия».

Профессор SSEBE Professor Mahour Parast контролирует поиск и цепочку поставок, чтобы обеспечить масштаб для Airduo.Материалы DPE, партнер команды, базирующаяся в Юме, принес 10 40-фунтовых мешками AP1 (Airduo Paving) для патча в Гаммаге.

«Airduo представляет собой полный пакет устойчивости», - пояснил Фини.«Мы используем биомассу в качестве нашего сырья-он уже вытащил CO2 из воздуха перед сбором урожая. AP1 помогает создать устойчивую встроенную среду и обеспечивает снижение рисков для здоровья как для асфальтовых работников, так и для тех, кто использует зоны с асфальтом».

Исследования лаборатории Fini показали снижение выбросов почти на 70% при использовании Airduo.По словам FINI, в то время как не является переводом один на один на поле, он явно иллюстрирует токсичное уменьшение нечистия.Смесь также имел заметно меньший запах, чем любая другая смесь, сделанная в растении.

Исследование альтернативы битумского асфальтового переплета началось с гранта Национального научного фонда на продуктах, полученных из водорослей.Грант Министерства сельского хозяйства США с акцентом на сокращение выбросов и здоровье окружающей среды поддержало исследования, а также помог с переходом лаборатории на рынок.

«Наши следующие шаги - более крупные проекты в кампусе ASU, а затем, возможно, в Флагстаффе и Тусоне. Наша команда приглашает другие штаты и учреждения присоединиться к кампании AP1 (Airduo Paving) и проверить ее на своих сайтах», - сказал Фини.

Но Fini и ее команда в восторге от Асу возглавляют усилия.

«Это технология, родившаяся в Аризоне, вдохновленную солнцем и жарой Аризоны»,-сказал Фини.«Аризона идеально подходит для выращивания наших водорослей сырья, а также отличного испытательного стенда для Airduo. С 320 днями солнца в долине запах областей с асфальтом никогда не останавливается.

«Вы можете проверить это в следующий раз, когда вы выйдете из машины на открытой парковке летом».

Больше информации: Masoumeh Mousavi et al., Обогащенные железом биочар до адсорб-летучих органических соединений, выпускаемых из областей с асфальтом, ACS, устойчивая химия и инженерия (2023).Doi: 10.1021/acssuschemeng.2c06292

Farideh Pahlavan et al., Bio -Carborn как средство управления углеродом на дорогах, устойчивые устойчивые системы (2023).Doi: 10.1002/adsu.202300054