Η Χαβάη μετατρέπει τα αλιευτικά δίχτυα και τα πλαστικά απόβλητα σε ανθεκτική άσφαλτο

Από το 2020, η Χαβάη έχει υιοθετήσει ευρέως τη χρήση ασφάλτου τροποποιημένης με πολυμερή (Polymer-Modified Asphalt, PMA) στην κατασκευή του οδικού της δικτύου. Σε σύγκριση με τη συμβατική άσφαλτο, η PMA παρουσιάζει αυξημένη ελαστικότητα και ανθεκτικότητα, περιορίζοντας την εμφάνιση ρωγμών και αυλακώσεων και ενισχύοντας την αντοχή του οδοστρώματος απέναντι στη φθορά που προκαλούν, μεταξύ άλλων, οι έντονες και συχνές τροπικές βροχοπτώσεις.

Για την παραγωγή της PMA, σφαιρίδια πρωτογενούς συνθετικού πολυμερούς, και συγκεκριμένα στυρενίου-βουταδιενίου-στυρενίου (SBS), αναμειγνύονται με θερμή πετρελαϊκή άσφαλτο. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα τροποποιημένο ασφαλτικό συνδετικό υλικό, το οποίο στη συνέχεια αναμειγνύεται με τα αδρανή υλικά, όπως χαλίκι και άμμο, πριν από τη διάστρωση του οδοστρώματος. Σε αυτό το πλαίσιο, η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τη χημικό περιβάλλοντος Jennifer Lynch, διευθύντρια του CMDR, έθεσε ένα κρίσιμο ερώτημα: Θα μπορούσε μέρος του παρθένου και εισαγόμενου συνθετικού πολυμερούς να αντικατασταθεί από ανακυκλωμένα πλαστικά που προέρχονται από θαλάσσια απορρίμματα και οικιακά απόβλητα; Και, εφόσον αυτό είναι εφικτό, πώς θα συμπεριφερόταν το νέο υλικό υπό πραγματικές συνθήκες χρήσης;

Μία από τις βασικές ανησυχίες της επιστημονικής κοινότητας σχετικά με τη χρήση ανακυκλωμένων πλαστικών στην οδοποιία είναι το ενδεχόμενο απελευθέρωσης μικροπλαστικών ή τοξικών χημικών ουσιών στο περιβάλλον, είτε λόγω της μηχανικής φθοράς του οδοστρώματος και της τριβής των ελαστικών είτε εξαιτίας της έκπλυσης από τις βροχοπτώσεις. Για να διερευνήσει το ζήτημα, η ομάδα του CMDR, με τη συμμετοχή του ερευνητή Jeremy Axworthy, αξιοποίησε προηγμένες αναλυτικές τεχνικές. Περίπου 11 μήνες μετά τη διάστρωση του πιλοτικού οδοστρώματος στο Οάχου, οι ερευνητές επέστρεψαν στο σημείο και συνέλεξαν δείγματα σκόνης από την επιφάνεια του δρόμου, καθώς και δείγματα νερού απορροής.

Με τη χρήση πυρόλυσης σε συνδυασμό με αέρια χρωματογραφία και φασματομετρία μάζας (Py-GC/MS), αναλύθηκε η χημική σύσταση των σωματιδίων που εντοπίστηκαν στα δείγματα. Τα αποτελέσματα κρίθηκαν ιδιαίτερα ενθαρρυντικά:

• Δεν διαπιστώθηκε πρόσθετη επιβάρυνση: Τα οδοστρώματα που περιείχαν ανακυκλωμένο πλαστικό και υλικό από αλιευτικά δίχτυα δεν εμφάνισαν αυξημένη απελευθέρωση πλαστικών σωματιδίων σε σύγκριση με τα συμβατικά οδοστρώματα.
• Κυρίαρχη πηγή η φθορά των ελαστικών: Η χημική ανάλυση έδειξε ότι το μεγαλύτερο μέρος των σωματιδίων που εντοπίστηκαν στη σκόνη του δρόμου προερχόταν από τη φθορά των ελαστικών των οχημάτων, σε βαθμό που κάλυπτε οποιοδήποτε διακριτό αποτύπωμα από το πλαστικό που είχε ενσωματωθεί στην άσφαλτο.

Η υλοποίηση του εγχειρήματος βασίστηκε σε μια σειρά διαδοχικών και εξειδικευμένων σταδίων, ξεκινώντας από τη συλλογή των αποβλήτων από το θαλάσσιο περιβάλλον:

1. Συλλογή θαλάσσιων αποβλήτων: Μέσω του προγράμματος «Bounty Project» του CMDR, το οποίο παρέχει οικονομικά κίνητρα σε επαγγελματίες αλιείς για την περισυλλογή εγκαταλελειμμένου αλιευτικού εξοπλισμού, έχουν απομακρυνθεί περισσότεροι από 84 τόνοι διχτυών και άλλων βαρέων αλιευτικών αποβλήτων από τον Ειρηνικό Ωκεανό. Τα εγκαταλελειμμένα δίχτυα αποτελούν μία από τις σημαντικότερες κατηγορίες θαλάσσιων απορριμμάτων που καταλήγουν στις ακτές της Χαβάης.

2. Επεξεργασία και κοκκοποίηση: Τα συλλεγέντα αλιευτικά δίχτυα, τα οποία αποτελούνται κυρίως από πολυαιθυλένιο υψηλής αντοχής, καθαρίζονται, διαχωρίζονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία ώστε να μετατραπούν σε σφαιρίδια κατάλληλα για ενσωμάτωση στο ασφαλτικό μίγμα.

3. Πιλοτική εφαρμογή στο Οάχου: Σε συνεργασία με τοπική εταιρεία ασφαλτοστρώσεων, πραγματοποιήθηκε πιλοτική διάστρωση σε τμήματα οικιστικού δρόμου στο νησί Οάχου, με τη χρήση τριών διαφορετικών ασφαλτικών μιγμάτων: (α) συμβατικού μίγματος με παρθένο πολυμερές SBS, (β) μίγματος με ανακυκλωμένο πολυαιθυλένιο από το πρόγραμμα ανακύκλωσης της Χονολουλού και (γ) μίγματος με πολυαιθυλένιο που προερχόταν αποκλειστικά από ανακτημένα αλιευτικά δίχτυα.

Μία από τις βασικές ανησυχίες της επιστημονικής κοινότητας σχετικά με τη χρήση ανακυκλωμένων πλαστικών στην οδοποιία είναι το ενδεχόμενο απελευθέρωσης μικροπλαστικών ή τοξικών χημικών ουσιών στο περιβάλλον, είτε λόγω της μηχανικής φθοράς του οδοστρώματος και της τριβής των ελαστικών είτε εξαιτίας της έκπλυσης από τις βροχοπτώσεις. Για να διερευνήσει το ζήτημα, η ομάδα του CMDR, με τη συμμετοχή του ερευνητή Jeremy Axworthy, αξιοποίησε προηγμένες αναλυτικές τεχνικές. Περίπου 11 μήνες μετά τη διάστρωση του πιλοτικού οδοστρώματος στο Οάχου, οι ερευνητές επέστρεψαν στο σημείο και συνέλεξαν δείγματα σκόνης από την επιφάνεια του δρόμου, καθώς και δείγματα νερού απορροής.

Με τη χρήση πυρόλυσης σε συνδυασμό με αέρια χρωματογραφία και φασματομετρία μάζας (Py-GC/MS), αναλύθηκε η χημική σύσταση των σωματιδίων που εντοπίστηκαν στα δείγματα. Τα αποτελέσματα κρίθηκαν ιδιαίτερα ενθαρρυντικά:

• Δεν διαπιστώθηκε πρόσθετη επιβάρυνση: Τα οδοστρώματα που περιείχαν ανακυκλωμένο πλαστικό και υλικό από αλιευτικά δίχτυα δεν εμφάνισαν αυξημένη απελευθέρωση πλαστικών σωματιδίων σε σύγκριση με τα συμβατικά οδοστρώματα.
• Κυρίαρχη πηγή η φθορά των ελαστικών: Η χημική ανάλυση έδειξε ότι το μεγαλύτερο μέρος των σωματιδίων που εντοπίστηκαν στη σκόνη του δρόμου προερχόταν από τη φθορά των ελαστικών των οχημάτων, σε βαθμό που κάλυπτε οποιοδήποτε διακριτό αποτύπωμα από το πλαστικό που είχε ενσωματωθεί στην άσφαλτο.

Η επιτυχία των πιλοτικών εφαρμογών στη Χαβάη αναδεικνύει μια σειρά από δυνητικά σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη:

• Περιορισμός της θαλάσσιας ρύπανσης: Η αξιοποίηση εγκαταλελειμμένων αλιευτικών διχτυών (ghost nets) στην παραγωγή ασφαλτικών υλικών δημιουργεί μια μακροπρόθεσμη οδό επαναχρησιμοποίησής τους, αποτρέποντας την επιστροφή τους στο θαλάσσιο περιβάλλον, όπου μπορούν να συνεχίσουν να παγιδεύουν και να θανατώνουν θαλάσσιους οργανισμούς για πολλά χρόνια.
• Μείωση των αποβλήτων που οδηγούνται σε ταφή: Πλαστικά οικιακής προέλευσης και χαμηλής εμπορικής αξίας, τα οποία διαφορετικά θα κατέληγαν σε χώρους υγειονομικής ταφής, μπορούν να αποκτήσουν μια νέα χρηστική εφαρμογή ως πρώτη ύλη για την κατασκευή οδοστρωμάτων.
• Περιορισμός του ανθρακικού αποτυπώματος των κατασκευών: Η μερική υποκατάσταση εισαγόμενων πρωτογενών συνθετικών πολυμερών από τοπικά ανακυκλωμένα πλαστικά μπορεί να μειώσει την εξάρτηση από πετρελαϊκές πρώτες ύλες, καθώς και τις εκπομπές που συνδέονται με την παραγωγή και τη μεταφορά τους.

Παρά τα ιδιαίτερα θετικά πρώτα αποτελέσματα, οι ερευνητές και το Υπουργείο Μεταφορών της Χαβάης συνεχίζουν να παρακολουθούν συστηματικά τα πιλοτικά τμήματα του οδικού δικτύου, προκειμένου να αξιολογήσουν τη μακροχρόνια συμπεριφορά του υλικού υπό διαφορετικά κυκλοφοριακά φορτία και μεταβαλλόμενες κλιματικές συνθήκες.

Εφόσον επιβεβαιωθεί ότι η άσφαλτος με ανακυκλωμένο πλαστικό διατηρεί την αντοχή και τη δομική της ακεραιότητα σε βάθος χρόνου, η τεχνολογία θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα στο οδικό δίκτυο της Χαβάης. Μια τέτοια εξέλιξη θα αποτελούσε χαρακτηριστικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η επιστημονική έρευνα και η τεχνολογική καινοτομία μπορούν να μετατρέψουν ένα δύσκολα διαχειρίσιμο απόβλητο σε χρήσιμο υλικό για δημόσιες υποδομές.

ΣΥΥΓΡΑΦΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR