Når fysisk kjemi møter sirkulær økonomi for å løse miljøproblemer: Hvordan ReScA-prosjektet tar sikte på å bruke avfallspyrolyseprodukter for å forbedre og forynge bitumener Del 1

Abstrakt: Håndtering av byavfall er en vanskelig oppgave: mer enn 30 prosent av verdens totale produksjon av kommunalt fast avfall (MSW) blir ikke håndtert tilstrekkelig, og deponering forblir en vanlig praksis. En annen kilde til avfall er veidekkeindustrien: med en levetid på ca. 10–15 år blir asfalten stiv, mottakelig for sprekker, og derfor ikke lenger tilpasset for veidekker, så de blir avfall. For samtidig å løse disse problemene foreslås en sirkulær økonomibasert tilnærming av ReScA-prosjektet, som foreslår bruk av pyrolyse for å behandle MSW (eller dets fraksjoner som Refuse Derived Fuels, RDF), hvis rester (olje og forkulling) kan brukes som verdiskapende ingredienser for asfaltsyklusen. Røye kan brukes til å tilberede asfalter med bedre ytelse og holdbarhet, og olje kan brukes til å regenerere eksosasfalter og unngå deponering. Den foreslåtte tilnærmingen gir en annen og mer nyttig vei i slutten av avfallssyklusen (EoW) av byavfall. Dette konseptet antydes av følgende to observasjoner: (i) Røye består av karbonholdige partikler som er svært kompatible med den organiske naturen til bitumen, slik at tilsetningen kan forsterke den generelle bitumenstrukturen, øke dens mekaniske egenskaper og bremse molekylæren. kinetikk av aldringsprosessen; (ii) olje er rik på hydrokarboner, så den kan berike den dårlige delen av maltenfasen i eksosasfalter. Disse hypotesene har blitt bevist ved å teste restene avledet fra pyrolysen av RDF-er for å forbedre de mekaniske egenskapene til en representativ bitumenprøve og dens regenerering etter aldring. Den foreslåtte tilnærmingen er foreslått av den fysisk-kjemiske studien av materialene som er involvert og har som mål å vise hvordan kjemisk kunnskap om komplekse systemer, som bituminøse materialer, kan hjelpe til med å løse miljøproblemer. Vi håper at denne tilnærmingen vil bli vurdert som en modellmetode for fremtiden.

Glykosid av cistanche kan også øke aktiviteten til SOD i hjerte- og levervev, og redusere innholdet av lipofuscin og MDA i hvert vev betydelig, effektivt rense ulike reaktive oksygenradikaler (OH-, H₂O₂, etc.) og beskytte mot DNA-skader forårsaket av OH-radikaler. Cistanche-fenyletanoidglykosider har en sterk renseevne for frie radikaler, en høyere reduserende evne enn vitamin C, forbedrer aktiviteten til SOD i sædsuspensjon, reduserer innholdet av MDA og har en viss beskyttende effekt på sædmembranfunksjonen. Cistanche-polysakkarider kan øke aktiviteten til SOD og GSH-Px i erytrocytter og lungevev hos eksperimentelt senescent mus forårsaket av D-galaktose, samt redusere innholdet av MDA og kollagen i lunge og plasma, og øke innholdet av elastin, har en god rensende effekt på DPPH, forlenger hypoksitiden hos eldre mus, forbedrer aktiviteten til SOD i serum og forsinker den fysiologiske degenerasjonen av lunge hos eksperimentelt eldre mus. Med cellulær morfologisk degenerasjon har eksperimenter vist at Cistanche har den gode antioksidantevnen og har potensial til å være et medikament for å forebygge og behandle aldringssykdommer. Samtidig har echinacoside i Cistanche en betydelig evne til å rense DPPH-frie radikaler og har evnen til å rense reaktive oksygenarter og forhindre frie radikal-indusert kollagen-nedbrytning, og har også en god reparasjonseffekt på anionskader av tymin frie radikaler.

Klikk på rou cong rong fordeler

【For mer informasjon:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

1. Introduksjon

Rundt 2,01 milliarder tonn kommunalt fast avfall (MSW) produseres over hele verden hvert år, hvorav 33 prosent ikke håndteres tilstrekkelig [1]; i mange land blir byavfallet (husholdnings-, skole-, industri-, sykehusavfall, etc. [2]) fremdeles behandlet av prosesser som mangler gjenbruk eller gjenvinningsaktiviteter. Feil håndtering av fast avfall produserer sosiale og økonomiske problemer, har betydelige miljømessige konsekvenser og øker helserisikoen for mennesker [1].

Ser vi på Europa, ble det i 2019 produsert 224,4 millioner tonn MSW, hvorav 31 prosent ble resirkulert, 27 prosent ble omdannet til energi, 18 prosent gjennomgikk biologiske behandlinger, 24 prosent ble dumpet på et deponi og 1 prosent ble forbrent. I Italia er prosentandelen av avfallsbehandling i tråd med den europeiske trenden, men sammenlignet med tysk ble det bemerket at en bedre avfallshåndteringsprosess er mulig (italienske vs. tyske prosenter: resirkulert 33 prosent vs. 48 prosent; energigjenvinning 21 prosent mot 32 prosent, biologiske behandlinger henholdsvis 23 prosent mot 18 prosent, deponi 23 prosent mot 1 prosent, forbrenning 1 prosent mot 1 prosent) [3].

Deponering av deponier har følgende konsekvenser:

- skjemmende landskapsbilde;

- vedlikeholds- og transportkostnader [4], siden deponier ofte ligger i avsidesliggende områder;

- helseproblemer på grunn av spredning av bakterier og insekter [5];

- forurensning av jord, grunnvann (på grunn av perkolering av væsker fra nedbrytning av organisk materiale), og atmosfære (utslipp av gassformige nedbrytningsprodukter [6] som metan, som er tjue ganger mer skadelig enn CO2 som drivhusgass [7]).

Termokjemiske konverteringsprosesser (pyrolyse, gassifisering, forbrenning eller forbrenning) er praktiske strategier for å produsere drivstoff og energi fra MSW [8]. Mengden MSW for termisk behandling nådde 921 tonn/år i 2010–2015 [8]. Dessverre har forbrenning og forbrenning av avfall en ikke ubetydelig miljøpåvirkning [9–11]. Målet med termisk behandling bør faktisk være å sørge for en total reduksjon i miljøpåvirkningen som kan oppstå fra feil avfallshåndtering.

Pyrolyseprosessen for avfallstransformasjon [8] utføres i fravær av O2 i spesifikt utformede reaktorer, under spesifikke temperaturer og trykk, som muliggjør (i) produksjon av tre merverdiprodukter (bioolje, gass og forkulling) [8,12–14]; (ii) en høyere energigjenvinningseffektivitet, og (iii) reduksjon av forurensende gassutslipp [15].

Selv om det er ubestridte fordeler ved bruken av denne spesifikke termokjemiske prosessen [8,16], og ingen signifikant økning når det gjelder CO2-utslipp forekommer, er den økonomiske avkastningen knyttet til den kondenserbare fraksjonen (bioolje) og fast produkt (kull) ikke helt definert fordi:

- bioolje er en kompleks flytende blanding som inneholder hydrokarboner og oksygenerte arter med et svært bredt utvalg av molekylvekter, som fortsatt er vanskelige å utnytte og bruke;

- Røye er et fast karbonbasert materiale med høy uorganisk fraksjon (avhengig av råstoff) som begrenser dens funksjonelle utnyttelse.

En annen syklus som fortsatt er åpen i flere land er asfaltsyklusen. Etter ~10–15 år blir asfalten eldet, og dermed hard og skjør, og er ikke lenger egnet for veibelegg, så de erstattes med nye siden kostbare kjemiske behandlinger er nødvendige for regenerering. Nylig krevde myndigheter og veimyndigheter at fortausindustrien ble mer bærekraftig ved å redusere forbruket av både kostbare jomfruelige og stadig mer knappe materialer og unngå deponering. I Italia, som andre EU-land, blir bare 20–30 prosent av gjenvunnet asfalt gjenbrukt til nye asfalteringsprosesser, og 8–10 vekttall. prosent av tilgjengelig gjenvunnet asfalt ble deponert i 2018 [17,18]. Gjenbruk av fjernet asfalt kan redusere de totale kostnadene for nye veidekkermaterialer betydelig [18,19]. Bruk av avfallsmaterialer i veiapplikasjoner kan også bidra til kostnadsreduksjon, og en økende trend for bruk for et slikt omfang kan sees [20].

I dette arbeidet er det foreslått en god vei for utnyttelse av pyrolyseavledede rester for å forbedre asfaltytelsen og øke livssyklusen, og dermed redusere deponering til deponier. Gjennomførbarheten av denne ideen er vitne til av den nylige finansieringen av et forskningsprosjekt (ReScA) som tar sikte på en fordelaktig bruk av både faste (kull) og flytende (bioolje) produkter avledet fra pyrolyse av avfall for å produsere mer holdbare og høy- utfører bitumen og asfalt, og garanterer dermed større trafikksikkerhet og lavere avfallsproduksjon.

Dette arbeidet er organisert som følger: først introduseres det fysisk-kjemiske grunnlaget som ligger til grunn for ideen om å bruke pyrolyseavledede rester for å forbedre asfaltens egenskaper (avsnitt 2), deretter gjennomførbarheten av tilnærmingen, samt metodikken og arbeidet som utføres så langt under ReScA-prosjektet er rapportert i seksjoner 3 og 4, forventede virkninger på teknologiske, sosiale og økonomiske felt er rapportert i seksjon 5, og konklusjonene, sammen med noen endelige kommentarer om fremtidsperspektiver, er rapportert i seksjon 6 .

2. Det fysisk-kjemiske grunnlaget for integrering av avfall og asfaltsykluser

Polymerer er vanlige tilsetningsstoffer for å forbedre asfaltegenskaper, men til nå har bruken av dem vært uøkonomisk på grunn av deres høye kostnader [20]. Nyere forskningsfremskritt viste mulig bruk av avfall, eller produkter avledet fra pyrolyse av avfall, som nye bitumen- og asfalttilsetningsstoffer [20–24]. I tillegg har nylig de fysisk-kjemiske grunnlagene for forbedring av asfaltmekaniske egenskaper på grunn av røyetilsetning blitt vurdert [25–30]. Røye viser antioksidant- og antialdringsegenskaper når den brukes som asfalttilsetning, og bioolje kan utøve regenererende egenskaper på gammel asfalt, og gjenopprette maltenfasen med molekyler med lav molekylvekt [27,31].

Partikler i nanostørrelse, takket være deres høye overflate-til-volum-forhold og justerbare kjemiske sammensetning, kan utøve en betydelig effekt på de reologiske egenskapene til bitumen og asfalt, selv når de tilsettes til bitumen i svært små prosenter [32]. Spesielt kan fine partikler øke belastningskapasiteten til dekket og redusere dannelsen av sprekker på grunn av utmatting i løpet av dekkets levetid. Karbonholdige partikler forventes å gi bedre resultater, takket være deres kjemiske kompatibilitet med bitumen (de er begge karbonrike materialer) [25]. Røyen, som er preget av en porøs og fibrøs struktur, er ansvarlig for sterke interaksjoner med bindemidlet [28]. I tillegg har dets høye karboninnhold vist seg å påvirke bitumen hardhet og seighet [33]. Bruken av røye som bitumenmodifikator har blitt testet av forskjellige forfattere [34,35] og i alle tilfellene ble forbedret mekanisk ytelse oppdaget.

Samspillet mellom røye og bitumen kan også ha antialdringseffekter. Det kjemiske resonnementet som støtter denne hypotesen er at interaksjonen mellom den apolare delen av røye og den maltogene fasen av bitumen forventes å begrense sistnevnte til mer begrenset dynamikk. Derfor kan tilstedeværelsen av faste partikler som røye, som hindrer bitumentransformasjonsdynamikk, bremse prosessene som er ansvarlige for aldring, inkludert dynamikken som involverer asfaltenklynger og deres aggregater, ved forskjellige lengdeskalaer og interagerer med forskjellige styrker [36].

Svært nylig har Rajib et al. i 2021 [37] undersøkte fordelene ved å bruke biokull for å forsinke oksidasjon og UV-aldring på både bindemiddel og asfalt, og Kumar et al. [38] evaluerte den termiske lagringsstabiliteten til bindemidler modifisert med pyrolysert plastavfall (PPC). Arbeidet deres viste at pyrolyserestene kan brukes som modifiseringsmidler i bitumen, men det viser seg at mye arbeid fortsatt er nødvendig, spesielt for å møte stabilitetsproblemer [38].

Under aldring kan det oppstå sprekker eller brudd i asfalt [39], siden bitumenkjemiske komponenter blir mindre og mindre mobile under påført belastning. Aldring er det samlede resultatet av flere prosesser, hver av dem preget av sine tidsskalaer:

1. fordampning av lettere komponenter [40], et fenomen som oppstår selv under ny asfaltplassering [41,42];

2. oksidasjon av bitumenbestanddeler ved atmosfærisk oksygen. Oksiderte molekyler er mer polare og kan gi forbedret selvmontering [43];

3. kjemiske reaksjoner som forårsaker polymerisering og dannelse av større strukturer i bitumenet (tiksotropi) [44].

Etter aldring kan bitumenens opprinnelige duktilitet/viskositet på en eller annen måte gjenopprettes ved enkel tilsetning av mykgjørende (vanligvis kalt flussing) midler, som flussolje, soyaolje, slurryolje, smøremasse, etc. [45,46].

Til dags dato har mer sofistikerte metoder for å gjenopprette den opprinnelige kjemien til den ryddige bitumen og dens opprinnelige intermolekylære struktur [36,47] (foryngelse) ved å forsinke oksidasjonene, agglomerasjonene og selvmonteringsprosessene som skjer under hele aldringsprosessen. formulert.

Når det gjelder bruken av bioolje, er det bevist at sammensetningen gjør den til et mulig flussmiddel. Begrunnelsen bak denne applikasjonen ligger i tilstedeværelsen av amfifile molekyler som kan samhandle med de som allerede er tilstede i bitumen. Interaksjonen mellom ulike typer amfifile steder kan være forskjellig, på grunn av den komplekse naturen til slike molekyler, og med markerte effekter, spesielt hvis sure og basiske molekyler kommer i kontakt i systemet, på grunn av en gunstig energisk push mot sterk H-binding dannelse eller til og med en bestemt protonoverføring med dannelse av ladede arter [48]. I dette rammeverket er et nylig eksempel gitt av arbeidet til Ren et al. i 2020 [49], hvor tilsetning av bioolje avledet fra biomassepyrolyse til bitumen har blitt testet for å forbedre ytelsen. Den forbedrede bitumen ble påført på selvklebende og dopede smelteplater. Bioolje ble testet ved FT-IR, GC-MS og Karl Fischer titrering, mens bitumenytelsen ble evaluert ved mykningspunkttester, lavtemperaturfleksibilitetstester, avskallingsstyrketester, viskositet, tetthet, hardhet og varmebestandighetsbestemmelser , og opprettholdt klebrighetstester. Resultater av evalueringen av fysiske egenskaper viser at bio-bitumen er en potensiell erstatning i bitumenbeleggplater.

I neste avsnitt rapporteres detaljer om hvordan disse aspektene utnyttes og analyseres videre innenfor ReScA-prosjektet.

3. Metodikk og foreløpige resultater: ReScA-prosjektet

ReScA-prosjektet fokuserer på gjennomførbar utnyttelse av både bioolje og røye fra pyrolyseprosesser for å produsere bedre og lengre varige asfalter, samt å regenerere dem på stedet når de er eldet eller oppbrukt. Det endelige målet med ReScA er integrering av urbant avfall og asfaltsykluser. Det vil bli utført i henhold til to hovedpilarer (figur 1): (i) justering av pyrolyseproduktkarakteristikkene gjennom prosessoptimalisering; (ii) bruk av pyrolyseprodukter for asfaltformulering og foryngelse når de er eldet eller utmattet.

Den foreslåtte tilnærmingen fører til følgende generelle fordeler:

1. erstatning av petroleumsavledede produkter (f.eks. råolje) med produkter fra pyrolyse av fast byavfall;

2. forbedring av de mekaniske egenskapene og levetiden til asfalter ved bruk av røye;

3. lavkost og på stedet foryngelse av oppbrukt asfalt gjennom bioolje.

De ovennevnte fordelene forventes å ha stor innvirkning på deponering av gammel asfalt på deponier, CO2-utslipp og produksjonskostnader, som en konsekvens av økt asfaltvarighet. Videre tillater ReScA-konseptet, som tar i bruk utnyttelse av pyrolyse fra transformasjon av urbant avfall (med fokus på avfallsdrivstoff, RDF), betydelig energigjenvinning [50] (oppvarmingsverdien er typisk rundt 20 MJ /kg [51]) og reduksjon av deponi, og oppnår det sirkulære økonomiparadigmet som oppfordres til å bli tatt i bruk i overgangen etter COVID-19.

3.1. Metodikk (pyrolyse, reologiske egenskaper av asfalter)

ReScA forfølger ukonvensjonell utnyttelse av faste og flytende produkter (røye og bioolje) for termokonvertering av byavfall for å forbedre og forbedre asfalter, noe som gjør dem mer motstandsdyktige og langvarige (ved bruk av røye) og muliggjør at de kan brukes på stedet. regenerering ved bruk av bioolje. ReScA er et tverrfaglig prosjekt som utnytter samarbeidet mellom kjemikere, fysikere og ingeniører for å sikre både produksjon og karakterisering av tilsetningsstoffer for asfalt ved pyrolyse og karakterisering av de forbedrede asfaltytelsene fra et reologisk synspunkt.

3.1.1. Pyrolysetilnærming som avfallstermokonvertering

Pyrolyseprosessen tillater konvertering av et råstoff, for det meste med høyt karboninnhold (f.eks. lignocelluloseholdige biomasser, RDF-er, plast, dekk), i tre hovedprodukter:

- en kondenserbar fraksjon (bioolje) rik på vann, hydrokarboner og oksygenholdige arter [14,52–54];

- en blanding av gasser (hovedsakelig CO, CO2 og CH4) som kan brukes, takket være oppvarmingsverdien, for å opprettholde prosessen energisk [14,52,55–58];

- en fast karbonrik rest (kull) [52,59].

Områdene for driftstemperatur, oppvarmingshastighet, atmosfære (typologien til inerte gasser) og oppholdstid for damper og faste stoffer i pyrolysekammeret kan justeres basert på ønsket utgang, og samler pyrolyseprosessene i fire brede kategorier: langsom, konvensjonell, rask og hurtig pyrolyse [52]. Oppvarmingshastigheter varierer fra 0.1–1 ◦C/s (langsom pyrolyse) til over 1000 ◦C/s (flash-pyrolyse), mens prosessens temperaturer konvensjonelt ligger mellom 300–600 ◦C.

For å fremheve påvirkningen av driftsparametrene på produktutbyttet, i figur 2, er det rapportert en sammenligning mellom utbyttene av pyrolyseproduktene avledet fra lignocelluloseholdig biomasse oppnådd ved tester utført ved forskjellige slutttemperaturer og forskjellige oppvarmingshastigheter. Som en generell indikasjon er sakte pyrolyseforhold egnet for røyeproduksjon, spesielt ved lave temperaturer, mens for de samme temperaturene er hurtig- eller flashpyrolyseforhold egnet for maksimering av gass- og væskeproduksjon. Spesielt ved høye temperaturer, hvis prosessen utføres ved en tilstand hvor dampens oppholdstid forlenges (ved lav oppvarmingshastighet, f.eks. sakte pyrolyseforhold), når utbyttet av gassfraksjonen et maksimum siden sekundære reaksjoner (f.eks. , cracking) blir aktuelt og røya utvikler seg mot en struktur med redusert oksygeninnhold (kalt primær røye). Motsatt, ved høy oppvarmingshastighet (f.eks. raske og hurtige pyrolyseforhold), synker gassutbyttet for å favorisere en høyere produksjon av væskefraksjonen, siden sekundærreaksjonene (f.eks. dekomponering til små molekyler) er begrenset [52]. Ytterligere detaljer om pyrolysen av lignocellulosebiomassetyper kan finnes i den nylige anmeldelsen av Giudicianni et al. [52], mens detaljer om pyrolysen av MSW kan finnes i anmeldelsen av Hasan [60].

Energiforbruket til de ulike typene prosesser er et annet viktig aspekt som må tas i betraktning ved bruksformål. For å vurdere den økonomiske ytelsen til en gitt prosess bør imidlertid hele produksjonskjeden, inkludert sluttbrukerne av pyrolyseproduktene, tas i betraktning. Livssyklusvurdering (LCA) blir nødvendig i en slik evaluering.

Pyrolyseprosessen er en fleksibel termokonverteringsstrategi siden sammensetningen av hvert pyrolyseprodukt kan justeres ved å handle på passende parametere. Denne optimaliseringen innebærer en detaljert karakterisering av sammensetningen av startråstoffet, som er et av de viktigste trendtemaene i dette brede forskningsområdet [52]. Standardiserte protokoller (ASTM-protokoller) for å definere grunnstoffsammensetningen (C, H, N, S-innhold ved endelig analyse), innholdet av fuktighet, aske, flyktige stoffer og fiksert karbon (ved nærliggende analyse), og oppvarmingsverdien til et råmateriale er konvensjonelt vedtatt [61].

Når det gjelder ReScA-prosjektet, er de utvalgte råvarene (RDF) avledet fra byavfallshåndtering og stabilisert i henhold til gjeldende lovgivning. RDF er den brennbare fraksjonen av MSW karakterisert ved et høyt karboninnhold og en høy brennverdi siden sammensetningen inkluderer: hardplast, emballasjeavfall, tekstiler, tre, metaller og gummi [62]. RDF produseres i mekanisk-biologiske anlegg for MSW-sortering, som den endelige resten av følgende sekvensielle prosesser: (i) gjenvinning av resirkulerbare materialer (f.eks. plast, metaller, glass, papir); (ii) biologisk stabilisering av biologisk nedbrytbart avfall; (iii) separering av inert avfall [62].

RDF er preget av en høy komposisjonsvariabilitet som påvirker dens generelle termiske oppførsel. Den gjennomsnittlige RDF-sammensetningen rapportert av forskjellige forfattere er følgende: 15–35 prosent plast, 15–50 prosent cellulosepapir og papp, 2–10 prosent tre, 5–20 prosent organisk og omtrent 5–10 prosent ikke-brennbart materiale [ 62–64].

Den generelle termiske nedbrytningen av RDF er hovedsakelig påvirket av den termiske nedbrytningen av de to mer rikelig fraksjoner (cellulose- og plastfraksjoner) [64]. RDF brytes ned i et bredere temperaturområde (200–600 ◦C, figur 4), men ved lavere temperatur sammenlignet med karbonrike materialer [65]. Dets lave faste karbon, det svært flyktige stoffet [64] og tilstedeværelsen av ikke-flyktig materiale mellom 10 og 20 prosent (metaller kan katalysere nedbrytning) er ansvarlige for en slik pyrolytisk oppførsel.

Depolymeriserings- og monomerfragmenteringsprosessene til RDF-komponentene regulerer de relative mengdene av faste (kull), flytende (bioolje) og gassformige fraksjoner, spesielt de med lavere molekylvekt.

For en bedre forståelse av fenomenene som oppstår i den termiske nedbrytningen av RDF, og også for å fremheve hvordan oppvarmingshastigheten og slutttemperaturen kan påvirke sistnevnte, massetapet (målt ved termogravimetrisk analyse, TGA) og det differensielle termogravimetriske signalet ( DTG) av en RDF, valgt som en case-studie, er rapportert i figur 3 for to forskjellige oppvarmingshastigheter (5 og 50 ◦C/min). Massetapet som funksjon av temperaturen eller oppholdstiden skyldes samtidige fenomener med nedbrytning, oksidasjon og tap av flyktige stoffer [66]. Forskjellene som ble observert for de to TG-kurvene viste at nedbrytningsmekanismen påvirkes av oppvarmingshastigheten og, som en konsekvens, at de relative mengder av de tre fraksjonene ved utgangen av pyrolyseprosessen (gass, forkulling og bioolje) kan justeres ved å operere på forskjellige parametere (hovedsakelig temperaturområde, oppvarmingshastighet og gassoppholdstid).

Som en siste bemerkning, overlegenheten til pyrolysebehandling av plastavfall for å oppnå generelle miljøytelser som er bedre enn konvensjonelle alternativer, som deponering eller forbrenning, har blitt bevist ved bruk av LCA-tilnærmingen siden 2005 [67]. Mer nylig har Jeswani et al. [10] har utført en dypere LCA-analyse som viser at selv om pyrolysebehandling av blandet plastavfall har 50 prosent lavere klimaendringer og energibruk i livssyklusen enn alternativet for energigjenvinning, vil andre påvirkninger som forsuring, eutrofiering og fotokjemisk og ozondannelse, er høyere enn for mekanisk resirkulering og energigjenvinning på grunn av det relativt høye energibehovet i pyrolyse- og renseprosessene. Derfor ble resultatene til Jeswani et al. [10] understreker behovet for å forbedre forskningsinnsatsen i fremtiden for å øke effektiviteten av karbonkonvertering av avfallspyrolyse for å redusere virkningen ytterligere.

3.1.2. Asfaltforberedelse, aldring, foryngelsestesting og reologisk karakterisering

Et bredt spekter av standard reologiske tester brukes vanligvis for å karakterisere asfaltkomponentene (hovedsakelig bituminøs fraksjon) og asfaltprototypene.

Innenfor ReScA-prosjektet utarbeides bitumenprøver som inneholder forskjellige mengder røye, og evalueringen av deres stabilitet oppnås ved hjelp av forskjellige teknikker: eksperimenter med penetrasjonsgrad (EN 1426: 2015), ring- og kuletester (EN 1427: 2015), NMR-diffusjonseksperimenter, differensialskanningkalorimetri (DSC) målinger, reometrimålinger for G0, G00 og tan delta, spor- og tretthetsparametere, svarte diagramanalyse, mikroskopiavbildning (optisk, AFM) og infrarød spektroskopiske målinger. De forkullingsmodifiserte bitumenene med god stabilitet brukes deretter til å fremstille asfaltprototyper. Utarbeidelsen av asfaltprototyper utføres av standardprotokoller (UNI EN 12697-31) som involverer en roterende komprimator. I detalj er størrelsesfordelingen til de uorganiske partiklene valgt i henhold til de italienske standardspesifikasjonene [19], samtidig som de oppfyller grensene som er pålagt av Superior Performing Asphalt Pavements-metoden under Strategic Highway Research Program (Superpave SHRP) [20 ]. Spesifikke tilslagsgraderinger for produksjonen av asfaltprøver er valgt for å sikre anti-spor-fenomener [21] og følge en blandingsdesignmetode (UNI EN 933-1). Stabilitetsevaluering oppnås ved å bruke standard Marshall Stability Test (ASTM D6927).

For å evaluere antialdringseffektene gitt av forkullingstilsetningen, utføres aldringstester på forkullingsmodifisert bitumen. Simuleringen av aldring utføres ved standardprosedyren for rullende tynnfilmovnstesten (RTFOT) i henhold til standardprotokollen ASTM D2872-04, og trykkaldringsbeholderen (PAV)-testen, i henhold til ASTM D6521 protokoll. Karakteriseringen av de mekaniske egenskapene etter aldringsprosessen utføres med de samme analytiske teknikkene som ble brukt for stabilitetsvurderingene.

For å teste effektiviteten til bioolje som foryngelsesmiddel eller som flussmiddel, blir gamle bitumenprøver karakterisert ved de nevnte teknikkene og deretter behandlet med økende mengder bioolje. Evalueringen av de mekaniske egenskapene til de oppnådde prøvene og sammenligningen av slike resultater med resultatene til jomfruelige og gamle bitumener gjør det mulig å definere effekten av biooljetilsetningen.

Innsamlingen av alle disse karakteriseringsresultatene forventes å styrke forståelsen av mekanismene for interaksjon mellom bitumenbestanddeler og tilsetningsstoffer i form av nanopartikler som er ansvarlige for økningen i ytelse og holdbarhet til bindemidlet og den resulterende asfalten.

Som bevis på den foreslåtte tilnærmingen, rapporteres noen foreløpige resultater på en RDF, råstoff valgt som en casestudie, i neste avsnitt.

【For mer informasjon:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】