В настоящее время побочный продукт производства сырой нефти, называемый битумом, является основным липким ингредиентом асфальта и герметиков для крыш. Но нефть – невозобновляемый ресурс. Колебания на рынке нефти затрудняют получение высококачественного битума, вынуждая производителей искать альтернативы, – говорит Тед Слагек, доктор философии.D. Он является старшим научным сотрудником TNO, некоммерческой организации в Нидерландах, которая разрабатывает реальные приложения для научных и технологических достижений.
«В долгосрочной перспективе мы должны перейти на возобновляемые продукты, которые мы можем собирать каждый год», – говорит Слагек. «Логично использовать натуральное органическое сырье вместо сырой нефти."
Слагек объясняет, что лигнин – это возобновляемый ресурс, который составляет до трети сухого материала в деревьях, где он не пропускает воду и связывает другие компоненты биоматериала растений, такие как целлюлоза.
Лигнина также много и, следовательно, он недорогой, потому что он удаляется как отходы в процессе производства бумаги. Ежегодно во всем мире производится более 50 миллионов тонн отходов. Большая часть этого сжигается для выработки электроэнергии для работы бумажных фабрик.
По его словам, сжигание лигнина не только расточительно, но и выделяет сажу и другие загрязнители.
Поскольку лигнин имеет много общих характеристик с битумом, он может стать экологически чистой добавкой, помогающей сократить количество битума, необходимого для строительных работ. Как и битум, лигнин представляет собой большую молекулу с несколькими углеродными кольцами.
Сначала исследователи подумали, что это сходство означает, что они могут просто добавлять лигнин в битум, как и другие полимерные добавки, которые уже используются для улучшения герметиков. Но Слагек говорит, что для того, чтобы смеси работали, лигнин должен быть интегрирован в битум на молекулярном уровне, а не просто смешан с ним. Интегрируя лигнин, он может снизить количество необходимого битума наполовину, хотя он обнаружил, что для получения наиболее эффективных смесей требуется меньше.
Как и другие добавки, лигнин делает герметики еще лучше, но эти полимерные добавки поступают из нефтяных источников, что делает их такими же проблемными, как и битум. Команда Slaghek разработала ряд лигнин-битумных смесей, которые делают асфальт более твердым в теплую погоду, предотвращают образование колей и продлевают срок службы дороги на несколько лет. «С другой стороны, на дорогах с более низкими температурами битум может стать слишком твердым и хрупким, что увеличивает вероятность того, что камни и галька оторвутся и повредят вашу машину», – говорит Слагек. «Мы также разработали смеси лигнина и битума, которые делают битум более липким, поэтому при более низких температурах это по-прежнему хорошая дорога.«Смеси содержат разное количество лигнина, а также лигнина с различными химическими модификациями.
Чтобы продемонстрировать, насколько хорошо эти смеси могут работать в реальном мире, Slaghek и партнеры планируют построить в этом году 100-метровый участок велосипедной дорожки, используя одну из асфальтовых смесей на основе лигнина.
Слагек отмечает, что преимущества лигнина выходят за рамки этих преимуществ в отношении качества, стоимости и производительности.
С ним также безопасно обращаться – и потреблять. «Вы можете быть удивлены, узнав это, но вы едите лигнин каждый день, если едите овощи», – отмечает он.
Исследователи подтверждают получение финансирования от ICOPAL B.V., Ван Гельдер Б.V. и Министерство экономики Нидерландов.