В мире ежегодно производится более 400 миллионов тонн пластика , и менее 10% из него перерабатывается. Большая часть остального сжигается, закапывается или уносится течением по водным путям, и эта проблема только усугубляется.
Будучи инженером-строителем , я начал задавать себе простой вопрос: вместо того, чтобы выбрасывать использованный пластик, что если бы мы могли построить из него что-нибудь полезное? Этот вопрос привёл к созданию технологии, в которой небольшое количество переработанного пластика смешивается с асфальтом — чёрным липким материалом, используемым для строительства дорог и парковок .
В результате получается более прочная дорога, которая служит дольше и предотвращает попадание части использованного пластика в окружающую среду.
Вы можете увидеть эти дороги на территории кампуса моего университета в Арлингтоне, где моя команда заасфальтировала тестовые участки на парковках.
Возможно, еще более важно для тестирования этой технологии в масштабах, что мы построили участок дороги длиной в одну милю, пропитанной пластиком, в Рокволле, штат Техас, городе недалеко от Далласа.
Мы также получили предложения из других городов в Техасе и за его пределами. Моя цель — взять одну проблему — загрязнение пластиком — и использовать её для решения другой: ветхости дорог.
Откуда взялась эта идея Я вырос в бедном районе Бангладеш, недалеко от большой свалки. В детстве я заметил, что люди, живущие ближе к кучам мусора, часто болели, в то время как те, кто жил дальше, были здоровее.
В то время я не знала научного объяснения этому — я просто видела, как соседям приходилось выбирать между покупкой лекарств и покупкой ужина.
Это воспоминание оставило у меня неизгладимый след. Спустя годы, став инженером, я понял, что неэффективное управление отходами вредит не только окружающей среде, но и людям.
Это осознание стало основой моей работы. Как работают пластиковые дороги Традиционный асфальт изготавливается из смеси щебня, песка и битума на нефтяной основе, который скрепляет все компоненты.
В процессе работы моей исследовательской группы мы заменяем небольшую часть этого битума — примерно 8–10% — расплавленным пластиком из повседневных предметов, таких как одноразовые пластиковые пакеты и пластиковые бутылки.
Для нашего проекта по строительству дороги из пластика недалеко от Далласа мы использовали 4,5 тонны пластиковых отходов для покрытия почти полутора километров однополосной дороги.
Сначала мы очищаем пластик, затем измельчаем его на мелкие хлопья. Наконец, мы смешиваем его с асфальтом при высоких температурах. Эти шаги обеспечивают полное расплавление и прочное сцепление, не оставляя после себя рыхлого пластика.
Этот процесс похож на добавление арматуры в бетон: пластик придает гибкость и прочность. Дороги с такой смесью лучше выдерживают экстремальные температуры и интенсивное движение.
В жарких местах это означает меньше трещин и выбоин. Во время сильной жары в апреле 2024 года пластиковое покрытие дороги в Дакке, Бангладеш, не имело видимых признаков повреждений или трещин, в то время как на многих дорогах в Бангладеш в тот же период были видны трещины и повреждения.
Это также снижает потребность в новых материалах на основе нефти, поскольку мы повторно используем уже существующий переработанный пластик.
В случае с пластиковыми дорогами битум, уже являющийся компонентом дорожного покрытия на основе нефти, заменяется отходами. Проблема пластиковых отходов За последние несколько десятилетий объем пластиковых отходов резко возрос.
В США количество пластиковых отходов увеличивалось каждый год с 1960-х годов , при этом самый резкий рост наблюдался в период с 1980 по 2000 год.
Только в 2018 году на свалки поступило почти 27 миллионов тонн пластика , что составляет 18,5% от всех твердых бытовых отходов в стране. Это ошеломляющее количество материала, который остается неиспользованным.
Асфальт с добавлением пластика также может сэкономить деньги. Поскольку он служит дольше и устойчив к растрескиванию , города могут тратить меньше средств на ремонт и техническое обслуживание.
Например, в Рокволле, по предварительным оценкам, такие дороги могут продлить срок службы дорожного покрытия на несколько лет. При сильной жаре битум может расплавиться .
В ходе оценки эксплуатационных характеристик участка дороги с пластиковым покрытием в Бангладеш мы обнаружили, что добавление пластика в смесь повышает термостойкость дороги.
Эти результаты особенно полезны для таких штатов, как Техас, где летом часто бывает сильная жара. На наших участках на парковке Техасского университета в Арлингтоне и в Рокволле дорожное покрытие до сих пор оставалось неповрежденным в дни, когда температура превышала 100 градусов по Фаренгейту.
Преодоление трудностей Но проблемы всё ещё остаются. Для масштабирования производства необходимы постоянные поставки чистого, отсортированного пластика , а не во всех городах есть соответствующая инфраструктура.
Некоторые виды пластика нельзя безопасно плавить, или они могут выделять вредные пары при неправильной обработке.
Мы внимательно изучаем эти вопросы, чтобы убедиться в безопасности процесса. Также возникают вопросы о том, что происходит, когда срок службы пластиковых дорог подходит к концу.
Могут ли они выделять микропластик — мельчайшие фрагменты пластика — по мере износа? Предварительные исследования показывают, что риск низок, поскольку пластик связан с асфальтом, но мы продолжаем наблюдение.
Мои собственные лабораторные исследования показывают очень незначительное выделение микропластика, а исследование 2024 года показало, что выделение микропластика из переработанного пластикового асфальта, по оценкам, в тысячу раз меньше, чем выделение частиц резины из изношенных шин.
В конечном итоге, если количество пластиковых отходов начнет сокращаться, нам, возможно, придется искать альтернативные материалы для этих дорог.
Но пока что этот вид отходов по-прежнему легко доступен. Построение устойчивого будущего Наши следующие шаги включают расширение применения этой технологии на другие регионы, тестирование различных типов пластиковых смесей и обеспечение того, чтобы каждая дорога, построенная таким образом, была долговечной, доступной по цене и экологически безопасной.
В настоящее время мы работаем над тестированием и внедрением пластиковых дорог в городах за пределами Техаса и даже в других странах.
Мы также подали заявку на патент на эту технологию и в долгосрочной перспективе планируем в конечном итоге коммерциализировать её.
Когда я вижу, как в Бангладеш строят дороги из пластика — иногда совсем недалеко от того места, где я вырос, — я вспоминаю людей, которые жили рядом с этими свалками.
Эта работа — это не просто дороги или переработка отходов. Это вопрос достоинства и того, чтобы хотя бы часть отходов не попадала в места, где живут люди.
Рубрика: Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.