به گزارش نشریه دنیای نفت و قیر، پژوهشگران روش جدیدی برای بازیافت شیمیایی قیر بسیار پیرشده ابداع کرده‌اند که می‌تواند امکان جایگزینی کامل قیر تازه با قیر بازیافتی را فراهم کند. در این روش، قیر استخراج‌شده از پوشش‌های آسفالتی سقف با استفاده از ترکیبات شیمیایی تجدیدپذیر اصلاح می‌شود تا بتوان دوباره از آن در تولید پوشش سقف یا آسفالت جاده‌ها استفاده کرد. تفاوت اصلی این فناوری با روش‌های متداول آن است که قیر قدیمی را فقط نرم نمی‌کند، بلکه ساختار شیمیایی بخشی از ترکیبات آن را تغییر می‌دهد.
این مطالعه که ۸ اکتبر ۲۰۲۶ منتشر شده، بر بازیافت قیر موجود در پوشش‌های آسفالتی سقف، معروف به شینگل آسفالتی، تمرکز دارد. این ضایعات که با عنوان RAS شناخته می‌شوند، با آسفالت بازیافتی جاده‌ها (RAP) تفاوت دارند. قیر موجود در شینگل‌های آسفالتی معمولاً بسیار سخت و اکسیدشده است و استفاده مجدد از آن در ساخت آسفالت، بدون اصلاح مناسب، می‌تواند عملکرد و دوام محصول نهایی را تحت تأثیر قرار دهد.
در روش‌های رایج بازیافت، معمولاً از روغن‌ها، قیر نرم‌تر یا مواد جوان‌ساز برای کاهش سختی قیر قدیمی استفاده می‌شود. این مواد می‌توانند گرانروی قیر را کاهش دهند و بخشی از انعطاف‌پذیری آن را بازگردانند، اما لزوماً تغییرات شیمیایی ناشی از پیرشدگی را اصلاح نمی‌کنند. پژوهش جدید رویکرد متفاوتی دارد. محققان از آمین‌های چرب تجدیدپذیر (Renewable Fatty Amines) استفاده کرده‌اند که با آسفالتین‌های موجود در قیر واکنش می‌دهند و بخشی از آن‌ها را به ترکیبات مالتنی تبدیل می‌کنند.
آسفالتین‌ها از اجزای سنگین قیر هستند که تغییرات آن‌ها در فرآیند پیرشدگی می‌تواند باعث افزایش سختی و شکنندگی قیر شود. در مقابل، مالتن‌ها مجموعه‌ای از ترکیبات سبک‌تر قیر هستند که نقش مهمی در رفتار و انعطاف‌پذیری آن دارند. در فناوری جدید، به‌جای آنکه تنها یک ماده نرم‌کننده به قیر اضافه شود، ساختار شیمیایی بخشی از ترکیبات سنگین آن تغییر می‌کند. همین ویژگی باعث می‌شود این فرآیند با جوان‌سازی معمول قیر تفاوت داشته باشد.
پژوهشگران برای بررسی عملکرد این روش، آزمایش‌هایی روی سه نوع ماده انجام دادند: قیر هوادهی‌شده، قیر استخراج‌شده از شینگل‌های آسفالتی بازیافتی و نمونه‌ای از قیر بسیار پیرشده که با پیرسازی آزمایشگاهی قیر هوادهی‌شده تهیه شده بود. نتایج نشان داد که با تغییر شرایط فرآیند می‌توان محصولاتی با ویژگی‌های متفاوت تولید کرد. در شرایطی که قیر به میزان محدودی نرم شود، محصول بازیابی‌شده خواصی نزدیک به قیر هوادهی‌شده تازه پیدا می‌کند. با افزایش میزان اصلاح شیمیایی، می‌توان قیری با مشخصات مناسب برای راه‌سازی به دست آورد و در صورت ادامه فرآیند نرم‌سازی، حتی محصولی مایع تولید کرد.
نتایج آزمایش‌های شیمیایی نیز نشان داد که تغییر خواص قیر تنها ناشی از رقیق‌شدن یا افزودن مواد نرم‌کننده نیست. آزمایش SAR-AD نشان داد که بخشی از ترکیبات آسفالتینی به اجزای سبک‌تر آروماتیکی و رزینی تبدیل شده‌اند. این تغییر به‌ویژه در گروهی از ترکیبات آروماتیکی موسوم به Aromatics 3 مشاهده شد. همچنین بررسی ترکیبات قیر با روش کروماتوگرافی بر پایه اندازه مولکولی، کاهش قابل توجه تجمعات آسفالتینی را نشان داد.
برای بررسی دقیق‌تر واکنش‌های شیمیایی، محققان آسفالتین‌های استخراج‌شده از قیر بازیافتی سقف را با نوعی آمین چرب به نام Coco Amine آزمایش کردند. نتایج آزمون‌های NMR، FTIR و GC-MS شواهدی از اتصال گروه‌های آلکیل و آلکیل‌آمین به ساختارهای آروماتیکی آسفالتین‌ها ارائه کرد. مجموع این یافته‌ها نشان می‌دهد که روش جدید برخلاف جوان‌سازی معمول، تنها ترکیبات قیر را رقیق نمی‌کند، بلکه ساختار شیمیایی بخشی از آن‌ها را نیز تغییر می‌دهد.
این تغییرات بر عملکرد قیر نیز تأثیر مثبت داشت. آزمایش‌های رئولوژیکی نشان دادند که قیر اصلاح‌شده در دماهای پایین، توانایی بیشتری برای کاهش تنش‌های داخلی و حفظ انعطاف‌پذیری دارد؛ ویژگی مهمی که می‌تواند به کاهش احتمال ترک‌خوردگی آسفالت در هوای سرد کمک کند. نتایج آزمایش با دستگاه رئومتر برشی دینامیکی نیز نشان داد قیر بازیابی‌شده از نظر شکل‌پذیری، عملکرد بهتری نسبت به نمونه‌ای داشته که تنها با افزودن همان آمین چرب نرم شده بود.
یکی دیگر از نتایج مهم این پژوهش، امکان تکرار فرآیند بازیافت است. محققان پس از اصلاح شیمیایی قیر، آن را دوباره در شرایط آزمایشگاهی پیر کردند و سپس همان فرآیند بازیابی را بار دیگر روی آن انجام دادند. موفقیت این آزمایش نشان می‌دهد که قیر اصلاح‌شده ممکن است حتی پس از یک دوره استفاده و پیرشدگی مجدد نیز قابلیت بازیافت داشته باشد.
این ویژگی می‌تواند راه را برای استفاده چندباره از قیر در چرخه تولید هموار کند. بااین‌حال، نتایج فعلی به معنای امکان بازیافت نامحدود قیر نیست و برای مشخص‌شدن تعداد دفعات قابل تکرار و تأثیر آن بر کیفیت محصول، تحقیقات بیشتری لازم است.
مهم‌ترین دستاورد این مطالعه از نگاه صنعت قیر، امکان جایگزینی کامل قیر تازه با قیر بازیافتی است. پژوهشگران براساس نتایج آزمایش‌های انجام‌شده روی قیر به این نتیجه رسیده‌اند که روش جدید می‌تواند امکان استفاده از قیر بسیار پیرشده را به‌جای ۱۰۰ درصد قیر تازه در برخی کاربردها فراهم کند. این موضوع اهمیت زیادی دارد، زیرا در بسیاری از روش‌های متداول بازیافت، برای دستیابی به مشخصات فنی مورد نیاز همچنان باید بخشی از قیر مصرفی از منابع تازه تأمین شود.
البته باید میان جایگزینی کامل قیر تازه و تولید آسفالت با ۱۰۰ درصد مصالح بازیافتی تفاوت قائل شد. نتایج این پژوهش به آزمایش‌های انجام‌شده روی خود قیر مربوط است و به معنای تأیید تولید تجاری آسفالت کاملاً بازیافتی یا اثبات دوام آن در شرایط واقعی جاده نیست. برای استفاده گسترده از این فناوری، لازم است عملکرد مخلوط‌های آسفالتی تولیدشده با قیر بازیابی‌شده در برابر بار ترافیک، تغییرات دما، رطوبت و پیرشدگی طولانی‌مدت نیز بررسی شود.
برای پالایشگاه‌ها، تولیدکنندگان قیر و شرکت‌های فعال در بازیافت مواد آسفالتی، این فناوری می‌تواند کاربرد تازه‌ای برای قیر موجود در ضایعات پوشش سقف ایجاد کند. در صورت توسعه موفق این روش در مقیاس صنعتی، امکان استفاده مجدد از چنین موادی می‌تواند وابستگی به تولید قیر تازه از نفت خام را کاهش دهد و فرصت‌های جدیدی برای تولیدکنندگان مواد جوان‌ساز و قیرهای بازیافتی ایجاد کند.
با وجود این ظرفیت، اقتصادی‌بودن روش هنوز به عوامل مختلفی بستگی دارد. دسترسی به ضایعات مناسب، هزینه استخراج قیر از شینگل‌های آسفالتی، مقدار مواد شیمیایی مصرفی، شرایط فرآوری، کنترل کیفیت و دوام محصول نهایی از جمله موضوعاتی هستند که باید پیش از تجاری‌سازی گسترده بررسی شوند. همچنین نتایج آزمایشگاهی منتشرشده هنوز میزان صرفه‌جویی اقتصادی یا کاهش آثار زیست‌محیطی این فناوری را در مقیاس صنعتی مشخص نمی‌کنند.
اهمیت اصلی این پژوهش در معرفی روشی متفاوت برای بازیافت قیر است؛ روشی که به‌جای نرم‌کردن قیر پیرشده و استفاده محدود از آن، بر تغییر ساختار شیمیایی و بازیابی خواص مورد نیاز برای تولید محصولی باارزش‌تر تمرکز دارد. چنین رویکردی می‌تواند نگاه صنعت به ضایعات آسفالتی را تغییر دهد و امکان استفاده مجدد از موادی را فراهم کند که تاکنون به دلیل سختی و پیرشدگی شدید، بازیافت آن‌ها با محدودیت همراه بوده است.
اگرچه تجاری‌سازی این فناوری همچنان به آزمایش‌ها و بررسی‌های بیشتری نیاز دارد، نتایج مطالعه نشان می‌دهد که حتی قیر بسیار پیرشده نیز ممکن است ظرفیت بازیابی بیشتری نسبت به آنچه روش‌های متداول جوان‌سازی فراهم می‌کنند، داشته باشد. برای صنعت نفت و قیر، این دستاورد می‌تواند گامی مهم در مسیر کاهش مصرف مواد اولیه تازه، افزایش استفاده از منابع بازیافتی و حرکت به سوی چرخه‌ای پایدارتر در تولید و مصرف قیر باشد.
