به گزارش دنیای نفت و قیر، در روز های اخیر، یک مطالعه مهم درباره آسفالت و قیر منتشر شد که میتواند نحوه ساخت جادهها و استفاده از قیر را در نور‑سلطان (Nur‑Sultan)، پایتخت قزاقستان، و حتی در کشورهای خاورمیانه تغییر دهد. این تحقیق روی مادهای به نام دیبنزوتیوفن (Dibenzothiophene) تمرکز داشت. این ماده در ترکیب قیر وجود دارد و با گذشت زمان باعث پیر شدن قیر میشود. وقتی قیر پیر میشود، آسفالت جادهها ترک میخورد، انعطاف خود را از دست میدهد و نگهداری آن هزینه زیادی دارد.
در این پژوهش، دانشمندان از روشهای پیشرفته شیمی کوانتومی استفاده کردند تا بفهمند چه اتفاقی در سطح مولکولی باعث خرابی قیر میشود. به زبان ساده، آنها توانستند رفتار مولکولهای دیبنزوتیوفن را پیشبینی کنند و بفهمند چرا قیر سفت و شکننده میشود. این شبیه یک «چشم دقیق» است که قبل از خراب شدن جاده، مشخص میکند کدام نوع قیر دوام بیشتری دارد.
نتایج این تحقیق برای قزاقستان اهمیت زیادی دارد. این کشور در حال توسعه جادههای بزرگ و اتصالات بین شهری و بینالمللی است و کیفیت آسفالت برای دوام طولانی مدت و کاهش هزینه نگهداری اهمیت دارد. با استفاده از یافتههای این تحقیق، مهندسان میتوانند افزودنیهایی به قیر اضافه کنند یا فرمولهای جدید بسازند که قیر دیرتر پیر شود و جادهها عمر بیشتری داشته باشند.
در بسیاری از کشورهای خاورمیانه، تغییرات دمای روز و شب و تابش مستقیم خورشید باعث میشود آسفالت سریعتر خراب شود. با استفاده از تکنیکهای پیشبینی شده در این تحقیق، میتوان قیر مهندسیشده تولید کرد که با شرایط محیطی سازگار باشد. این یعنی قیر دیگر صرفاً یک ماده ساده پالایشگاهی نیست؛ بلکه یک ماده طراحیشده است که میتواند سالها دوام بیاورد.
پیر شدن قیر شامل چند فرآیند شیمیایی است. با گذشت زمان، واکنشهای اکسیداسیون رخ میدهد، یعنی قیر با اکسیژن هوا واکنش میدهد و ترکیبات جدیدی تشکیل میشوند که سختی قیر را بیشتر میکنند. همچنین مولکولها به هم نزدیکتر میشوند و انعطاف قیر کم میشود. همه اینها باعث ترک خوردن آسفالت و نیاز به تعمیر میشود.
روشهای سنتی برای پیشبینی پیر شدن قیر معمولا نتایج دقیقی ندارند، چون قیر ترکیبی از مولکولهای مختلف و پیچیده است. اما با شیمی کوانتومی، دانشمندان توانستند انرژی و رفتار دقیق مولکولهای دیبنزوتیوفن را محاسبه کنند. این یعنی میتوان قبل از تولید گسترده قیر، ترکیبی انتخاب کرد که مقاومت بیشتری داشته باشد.
اگر این فناوری در قزاقستان به کار گرفته شود، تاثیر مستقیم آن را میتوان در جادهها دید. آسفالت دیرتر ترک میخورد، نگهداری کمتر میشود و هزینهها کاهش مییابد. همچنین، این فناوری میتواند برای کشورهای دیگر در منطقه نیز مفید باشد، مثل ایران، ترکیه و شمال عراق، جایی که آسفالت به دلیل گرمای زیاد و تغییرات دما زودتر خراب میشود.
یکی دیگر از مزایای این تحقیق، کاهش هزینههای تولید و نگهداری جادهها است. وقتی قیر دیرتر پیر شود، نیاز به تعمیرات مکرر کمتر میشود، مصرف مواد اولیه و انرژی کاهش پیدا میکند و جادهها طول عمر بیشتری دارند. این موضوع تاثیر مثبتی روی اقتصاد و محیط زیست دارد.
با استفاده از نتایج این تحقیق، شرکتهای تولید قیر میتوانند محصولات جدیدی بسازند که برای شرایط مختلف آب و هوایی مناسب باشد. این قیرها میتوانند برای صادرات نیز مناسب باشند، چون دیگر فقط قیر خام و معمولی نیستند، بلکه محصولی مهندسی شده و ارزشمند محسوب میشوند.
از نظر علمی، این تحقیق نشان میدهد که میتوان از علم پیشرفته برای حل مشکلات روزمره استفاده کرد. ترکیب شیمی کوانتومی و مهندسی راه باعث میشود جادهها مقاومتر و با کیفیتتر شوند و کشورها بتوانند از منابع خود بهتر استفاده کنند.
این یعنی جادههایی که ترک کمتر دارند، آسفالت نرمتر و ایمنتر است و هزینه تعمیر و نگهداری کاهش مییابد. همچنین، خودروها دیرتر خراب میشوند و سفرها ایمنتر خواهد بود.
در سطح سیاسی و اقتصادی، داشتن قیر با کیفیت بالا و جادههای مقاوم، مزیت بزرگی است. کشورها میتوانند مسیرهای تجاری بهتر و پایدارتر داشته باشند، حملونقل سریعتر و ایمنتر انجام شود و در بلندمدت هزینهها کاهش یابد.
این تحقیق همچنین میتواند باعث همکاری بین کشورهای مختلف شود. کشورها میتوانند تجربه و فناوری خود را با یکدیگر به اشتراک بگذارند و قیر مهندسیشده تولید کنند که با شرایط اقلیمی هر کشور هماهنگ باشد. این همکاریها میتواند به استانداردسازی کیفیت آسفالت در سطح منطقه و حتی جهان منجر شود.
تحقیقات بیشتر در این زمینه نشان میدهند که قیر مهندسیشده میتواند مقاومت بالاتری در برابر ترک خوردگی داشته باشد و عمر آسفالت را تا چند برابر افزایش دهد. این فناوری همچنین باعث میشود که جادهها در شرایط سخت آب و هوایی، مانند سرمای شدید زمستان یا گرمای زیاد تابستان، دوام بیشتری داشته باشند.
یکی از نکات جالب این است که با استفاده از این فناوریها، قیر میتواند با افزودنیهای شیمیایی بهینه شود تا در برابر نور خورشید و رطوبت مقاومت بیشتری داشته باشد. این یعنی جادهها حتی در مناطقی که شرایط محیطی بسیار سخت است، خراب نمیشوند و عمر مفید بیشتری خواهند داشت.
به علاوه، با استفاده از این فناوریها، تولید قیر مهندسیشده میتواند به کاهش مصرف انرژی و مواد اولیه کمک کند. وقتی قیر دیرتر خراب شود، نیاز به تعمیر و تعویض آسفالت کاهش پیدا میکند و این یعنی صرفهجویی در منابع طبیعی و کاهش هزینهها.
در نهایت، تحقیق روی دیبنزوتیوفن و شبیهسازی کوانتومی آن میتواند مسیر جدیدی برای مهندسی قیر ایجاد کند. این فناوریها نشان میدهند که قیر دیگر فقط یک محصول خام نیست، بلکه مادهای طراحی شده است که با شرایط محیطی سازگار بوده و دوام بالایی دارد.
این تغییر میتواند آینده جادهها و زیرساختها را متحول کند. جادهها مقاومتر و ایمنتر خواهند شد، هزینهها کاهش مییابد و حملونقل سریعتر و مطمئنتر انجام میشود. برای کشورها، این یک فرصت بزرگ است تا با سرمایهگذاری در فناوری، زیرساختهای بهتری ایجاد کنند و کیفیت زندگی مردم را بهبود ببخشند.
