Ученые создали асфальт на основе водорослей для холодного климата

Снег и лед повреждают дорожное покрытие, вызывая морозное пучение и образование выбоин. Это создает опасность для водителей и пешеходов, а ремонт обходится дорого. Исследователи предложили в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering буквально «зеленое» решение для повышения долговечности дорог и тротуаров — вяжущее вещество для асфальта, полученное из водорослей. Результаты показали, что при температурах ниже нуля такое покрытие трескается меньше по сравнению с традиционным на нефтяной основе.

«Соединения, полученные из водорослей, могут улучшить влагостойкость, гибкость и способность к самовосстановлению асфальта, потенциально продлевая срок службы покрытия и снижая затраты на обслуживание, — говорит руководитель исследовательской группы Эльхам Фини. — В долгосрочной перспективе асфальт из водорослей может помочь создать более устойчивые, прочные и экологически ответственные дороги».

Как водорослевое вяжущее улучшает асфальт

В настоящее время асфальт скрепляется битумом — густым клейким веществом, получаемым из сырой нефти. Битум связывает песок и щебень, из которых состоит покрытие, и позволяет асфальту расширяться и сжиматься при жаре и холоде соответственно.

Однако при быстром падении температуры ниже нуля вяжущее становится хрупким и может растрескаться, что приводит к повреждению дорожного полотна. Чтобы повысить гибкость и долговечность асфальта при отрицательных температурах, Фини и коллеги разработали устойчивое и эластичное вяжущее из водорослевого масла.

Предыдущие исследования Фини показали, что масло, извлеченное из водорослей, может создавать продукт, похожий на битум, который особенно прочен при низких температурах.

Тестирование и экологический эффект

Продолжая эту работу, ученые использовали компьютерные модели для оценки масел четырех видов водорослей на предмет их способности производить битумоподобные продукты, которые хорошо смешиваются с твердыми компонентами асфальта и сохраняют функциональность на морозе.

Из четырех видов масло пресноводной зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis показало наибольшую устойчивость к необратимой деформации под смоделированной нагрузкой от движения, а также повышенную устойчивость к повреждениям, вызванным влагой.

В лабораторных испытаниях, имитирующих дорожное движение и циклы замерзания, образцы асфальта с водорослями H. pluvialis, созданные исследователями, показали до 70% лучшее восстановление после деформации по сравнению с покрытием на основе нефтяного вяжущего. Помимо укрепления дорог, команда подсчитала, что замена 1% нефтяного вяжущего на водорослевое сократит чистые выбросы углерода от производства асфальта на 4,5%.

При содержании около 22% водорослевого вяжущего асфальт потенциально может стать углеродно-нейтральным. Исследователи заявляют, что этот подход прокладывает путь к созданию высокопроизводительной, экономичной и устойчивой дорожной инфраструктуры.

Дополнительная информация: Mohammadjavad Kazemi et al, Algae Asphalt to Enhance Pavement Sustainability and Performance at Subzero Temperatures, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2025). DOI: 10.1021/acssuschemeng.5c03860

Источник: American Chemical Society