به گزارش دنیای نفت و قیر، آزمایش جدید بارسلونا در زمینه آسفالت حاوی بیوچار هسته زیتون، فراتر از اسپانیا قابل توجه است؛ بهویژه برای خاورمیانه و کشورهایی که توسعه راه، مصرف قیر، گرمای شدید شهری و مدیریت پسماندهای کشاورزی در آنها به موضوعی مشترک در سیاستگذاری تبدیل شده است. در کشورهایی که بودجههای بزرگ عمرانی دارند و روسازیها در معرض دمای بالا قرار میگیرند، تقاضا برای مصالحی رو به افزایش است که بتوانند شدت کربنی پروژه را کاهش دهند، بدون آنکه دوام، چسبندگی، مقاومت در برابر شیارشدگی و کیفیت سطحی قربانی شود. برای اقتصادهای خلیج فارس، شمال آفریقا، ترکیه و تولیدکنندگان قیر و پسماندهای وابسته به زیتون، آزمایش بارسلونا یک پیام عملی دارد: مشخصات فنی آینده در پروژههای راهسازی ممکن است فقط به درجه نفوذ، ویسکوزیته، اصلاح پلیمری یا مقاومت مکانیکی محدود نباشد، بلکه ذخیره کربن، محتوای بازیافتی و ارزیابی چرخه عمر را هم وارد قرارداد کند.
بارسلونا در حال پیشبرد طرحی برای مخلوط آسفالتی است که در آن از بیوچار تولیدشده از هسته زیتون و زیستتوده کاج استفاده میشود. هدف این طرح، کاهش ردپای کربنی لایههای راه شهری، در کنار حفظ رفتار فنی مورد انتظار از آسفالت متعارف است. این پروژه پس از گزارش رسانههای خودرویی و زیرساختی فرانسه مورد توجه بیشتری قرار گرفت؛ گزارشهایی که به امکان ذخیره کربن زیر سطح خیابانها از طریق فرمولاسیون جدید آسفالتی اشاره داشتند. نکته فنی اصلی این است که این پروژه نه یک جاده ساختهشده صرفاً از پسماند کشاورزی است و نه جایگزین کامل قیر. این یک مخلوط قیری است که در آن فیلر معدنی متعارف، که معمولاً پایه آهکی دارد، بهطور کامل یا جزئی با بیوچار جایگزین میشود؛ مادهای جامد، غنی از کربن، که در شرایط کنترلشده و با اکسیژن محدود از زیستتوده تولید میشود.
مکانیسم این فناوری پیش از کارخانه آسفالت آغاز میشود. هسته زیتون و بقایای کاج، که معمولاً ارزش افزوده پایینی دارند، از زنجیرههای کشاورزی و جنگلی جمعآوری میشوند. به جای سوزاندن، دفن یا رهاسازی برای تجزیه طبیعی، این مواد از طریق پیرولیز به محصولی پایدارتر تبدیل میشوند. در فرایند پیرولیز، زیستتوده در دمای بالا و در محیطی با اکسیژن محدود حرارت میبیند. به دلیل کمبود اکسیژن، احتراق کامل رخ نمیدهد و بخشی از کربن زیستی موجود در ماده اولیه به جامدی متخلخل و پایدار به نام بیوچار تبدیل میشود. این ماده سطح ویژه بالا، مقدار کربن زیاد و ساختاری دارد که در صورت قرار گرفتن در یک مصالح ساختمانی پایدار، میتواند برای مدت طولانی باقی بماند. وقتی بیوچار در لایه آسفالتی قرار میگیرد، کربنی که منشأ آن زیستتوده بوده، فوراً به شکل دیاکسیدکربن به جو بازنمیگردد.
مرحله بعدی در طراحی مخلوط آسفالتی رخ میدهد. آسفالت متعارف معمولاً از سنگدانه، قیر، فیلر معدنی و گاهی افزودنیهایی مانند پلیمر، الیاف، واکس، جوانساز، مواد ضد عریانشدگی یا آسفالت بازیافتی تشکیل میشود. سهم فیلر از نظر حجمی نسبت به سنگدانههای درشت و ریز کمتر است، اما از نظر فنی بسیار مهم است. فیلر فضای خالی را پر میکند، با قیر برهمکنش دارد، به تشکیل ماستیک آسفالتی کمک میکند و بر سختی، چسبندگی، حساسیت رطوبتی و مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی اثر میگذارد. در پروژه بارسلونا، بیوچار به عنوان جایگزین فیلر آهکی سنتی در لایههای منتخب راه وارد مخلوط میشود. به این ترتیب، ماده غنی از کربن بخشی از فاز ماستیک میشود؛ همان جایی که قیر ذرات معدنی و کربنی را میپوشاند و به یک سطح فشرده و پیوسته تبدیل میکند.
ارتباط این فناوری با قیر مستقیم است. قیر همچنان ماده چسباننده اصلی است؛ همان بخشی که رفتار ویسکوالاستیک، چسبندگی، آببندی و توزیع بار در مخلوط آسفالتی را ایجاد میکند. بیوچار وظیفه قیر را انجام نمیدهد و جای قیر را نمیگیرد. نقش آن در سامانه فیلر-قیر تعریف میشود. ذرات بیوچار به دلیل تخلخل و ماهیت کربنی میتوانند رفتار رئولوژیکی ماستیک قیری را تحت تأثیر قرار دهند. مطالعات مربوط به آسفالتهای حاوی بیوچار نشان میدهد که این ماده ممکن است سختی و ویسکوزیته را افزایش دهد، عملکرد دمای بالا را بهبود دهد و مقاومت در برابر شیارشدگی را تقویت کند. همین ویژگیها نیازمند کنترل دقیق هستند، زیرا افزایش بیش از حد سختی میتواند شکنندگی ایجاد کند و مقاومت ترکخوردگی در دماهای پایین را کاهش دهد. به همین دلیل، چنین طرحهایی قبل از خرید گسترده شهری باید در شرایط واقعی آزمایش شوند.
اهمیت پروژه بارسلونا در این است که شهر آن را صرفاً به عنوان یک ماده آزمایشگاهی معرفی نکرده است. این ابتکار با یک برنامه شهری برای کاهش کربن روسازیها پیوند دارد و نام نهادها و مجموعههایی مانند بنیاد BIT Habitat، شرکت زیرساخت شهری BIMSA، دانشگاه پلیتکنیک کاتالونیا ، شرکت AMSA و ELSAN-OHLA در گزارشهای مرتبط با آن دیده میشود. هدف اعلامشده، بررسی این موضوع است که آیا آسفالت بیوچار میتواند همزمان با کاهش انتشار مربوط به لایههای آسفالتی، الزامات عملی راه شهری را برآورده کند یا نه. برخی گزارشها نشان میدهند که جایگزینی فیلر متعارف با بیوچار میتواند انتشار دیاکسیدکربن مرتبط با لایههای آسفالتی مورد نظر را حدود ۷۵ تا ۷۶ درصد کاهش دهد؛ البته این عدد به فرضیات محاسبه، منبع مواد، انرژی تولید و مرزهای ارزیابی چرخه عمر وابسته است.
این عدد مهم است، اما باید درست خوانده شود. معنای آن این نیست که هر خیابانی با این ماده کاملاً بدون کربن ساخته میشود. راهسازی همچنان به سنگدانه، قیر، حملونقل، دمای اختلاط، تراکم، ماشینآلات، برداشت لایههای فرسوده و تعمیرات آینده نیاز دارد. کاهش اعلامشده به لایهها یا اجزای مشخصی از آسفالت، در چهارچوب محاسبات معین مربوط است. نکته اصلی این است که آسفالت علاوه بر نقش سازهای خود، به عنوان بستری برای ذخیره کربن نیز بررسی میشود. اگر کربن موجود در بیوچار پایدار بماند و لایه آسفالتی چندین سال در خدمت باشد و سپس وارد فرایند بازیافت شود، بخشی از کربن زیستی میتواند در زیرساخت شهری باقی بماند.
از منظر بازار، این خبر برای صنعت قیر قابل توجه است. در بسیاری از کشورها، قیر هنوز عمدتاً بر اساس گرید، قابلیت تأمین، قیمت، منشأ و انطباق با مشخصات راهسازی ارزیابی میشود. اما در اروپا، زبان خرید و مناقصه بهتدریج مواردی مانند ردپای کربنی، محتوای چرخهای، سازگاری با مصالح بازیافتی و ارزیابی چرخه عمر را هم وارد پرونده فنی میکند. این یعنی محصولات مرتبط با قیر باید اطلاعات فنی گستردهتری ارائه دهند. پالایشگاهها، پایانههای قیر، تولیدکنندگان آسفالت و پیمانکاران ممکن است ناچار شوند نشان دهند که قیر آنها در مخلوطهای حاوی بیوچار، آسفالت بازیافتی، افزودنیهای گرم، لاستیک، مشتقات پلاستیکی یا سایر مواد ثانویه عملکرد پایدار دارد. آزمون سازگاری میتواند به اندازه تأمین حجمی اهمیت پیدا کند.
خاورمیانه دلیل ویژهای برای دنبال کردن این فناوری دارد. این منطقه هم از مراکز مهم تولید قیر است و هم مصرفکننده گسترده مصالح راه در اقلیمهای بسیار گرم به شمار میرود. گرمای بالا خطر شیارشدگی، پیرشدگی قیر، اکسیداسیون و خرابی سطحی را تشدید میکند. اگر بیوچار در دوز مناسب بتواند سختی کنترلشده ایجاد کند و عملکرد دمای بالا را پشتیبانی کند، میتواند برای برخی لایههای رویه، خیابانهای شهری، مناطق صنعتی، بنادر و برنامههای نگهداری شهری جذاب باشد. با این حال، اجرای آن در شهرهایی مانند ریاض، دبی، مسقط، بصره یا قاهره بدون آزمون محلی منطقی نیست، زیرا دما، نوع سنگدانه، گردوغبار، بار ترافیکی و گرید قیر میتوانند نتیجه را تغییر دهند.
زاویه دیگر، منابع زیستی است. کشورهای مدیترانهای و خاورمیانهای حجم زیادی پسماند کشاورزی تولید میکنند؛ از جمله هسته زیتون، بقایای نخل خرما، پوست خشکبار، پسماند هرس و سایر زیستتودهها. اگر این مواد به بیوچار یکنواخت و دارای گواهی تبدیل شوند، میتوانند بخشی از زنجیره داخلی مصالح راه کمکربن را تشکیل دهند. این موضوع هم به ارزشآفرینی از پسماند کمک میکند و هم مصرف فیلر معدنی بکر را در برخی کاربردها کاهش میدهد. با این وجود، مقیاسپذیری نیازمند استاندارد است. بیوچار مصرفی در آسفالت باید از نظر اندازه ذرات، درصد کربن، خاکستر، رطوبت، آلایندهها و برهمکنش با قیر کنترل شود. بیوچار غیراستاندارد میتواند در مخلوطهای متراکم مشکل کیفی ایجاد کند.
برای شهرداریها، جذابیت اصلی این فناوری عملیاتی است. خیابانها دائماً روکش میشوند و حتی کاهشهای کوچک به ازای هر مترمربع، در مقیاس برنامههای سالانه نگهداری اهمیت پیدا میکند. اگر شهری بتواند روسازیای نصب کند که از نظر ظاهر و عملکرد شبیه آسفالت متعارف باشد و در عین حال ردپای کربنی مصالح را کاهش دهد، مانع اجرایی و سیاسی آن کمتر از فناوریهایی است که روش ساخت را از پایه عوض میکنند. کارخانههای آسفالت نیز احتمالاً با جایگزینی فیلر راحتتر سازگار میشوند تا با یک سامانه کاملاً جدید. با این حال، اثبات نهایی در پایش میدانی مشخص میشود: عمق شیار، مقاومت لغزندگی، ترکخوردگی، ریزش دانه، حساسیت رطوبتی، پیرشدگی، قابلیت بازیافت و هزینه نگهداری باید در چند فصل بررسی شود.
پرونده بارسلونا را باید به عنوان یک آزمایش شهری کنترلشده برای آسفالت ذخیرهکننده کربن شناخت، نه پاسخ نهایی برای همه پروژههای راهسازی. اهمیت آن در مکانیسم و جهتگیری خرید عمومی است. این پروژه قیر را به حسابداری کربن، پسماند کشاورزی را به مهندسی راه و شیمی فیلر را به سیاست زیرساختی وصل میکند. برای بازار قیر، پیام روشن است: تقاضای آسفالت احتمالاً باقی میماند، اما فرمولاسیون اطراف قیر فنیتر میشود. مرحله بعدی رقابت فقط عرضه ماده سیاه چسباننده نیست؛ بلکه اثبات این است که قیر میتواند در ساخت راه مرکزی بماند و همزمان با مخلوطهای کمکربن، ورودیهای بازیافتی و عملکرد قابل اندازهگیری سازگار شود.
