研究: リサイクル

Jan 19, 2024

ニュース ニュース | 2023 年 4 月 25 日

リノ — 1月にカリフォルニア州道99号線の一部が冠水した後、再生プラスチックを配合したアスファルト舗装が2022年から2023年の冬の大型トラックの交通と大気中の河川にうまく耐えたと当局が火曜日に発表した。

「これは新しいテクノロジーの証拠です」とネバダ大学リノ校の土木・環境工学教授であり、スーパーペイブ・センターの副所長であるエリー・ハッジ氏は語った。 「私たちはこのアスファルト混合物を開発するために、広範な性能テストと環境テストを実施しています。」

研究室でのリサイクルプラスチックの使用に関する研究が継続している一方で、大学の西部地域スーパーペイブセンターと提携したGranite Constructionは、現実世界での新しいアスファルト混合物のテストについてCaltransに打診した。

「私たちはハイウェイ99号線のCaltransプロジェクトのためにオーバーレイを行い、従来の混合物をバインダーの重量の10％のプラスチックに置き換えました」とGranite Constructionの全国アスファルトマネージャーのEdgard Hitti氏は述べました。 「これは、Caltrans が利用した最初の成功した低炭素ミックスでした。」

アスファルト舗装は伝統的に、砕石、砂利、砂などの骨材の混合物であり、アスファルト結合剤（通常は粘着性の黒い液体または半固体の石油）によって結合され、粘着性の混合物を作成します。

この革新的なアスファルト バインダー ブレンドは、単一供給源からのプラスチック、使用済みプリンター カートリッジ トナーを使用しました。 これは、Modified Toner Polymer の略で MTP と名付けられました。 これは、米国で焼却または埋立地に向かった消費後の廃プラスチックです。 多くの公的機関は、アスファルト舗装にリサイクル可能な材料を使用することを義務付けており、このプラスチック源はそれらの要件を満たしています。

「廃プラスチック全体のうち、リサイクルされるのはわずか 9% だけです。そのため、既存のリサイクルの流れからの材料は使いたくありませんでした」とハッジ氏は語った。 「そして、私たちは使用済みポリマー、低炭素または実質ゼロ炭素の製品を望んでいました。」

トナーパウダーとカートリッジは通常、電子廃棄物として分類されているため、リサイクルが難しく、より有効活用する方法がないため、米国では推定で毎年 9,000 ～ 25,000 トン以上の廃棄物が発生しています。

「現在リサイクルされて他の産業で使用されている既存の流れから切り出すのではなく、米国でリサイクルされるプラスチックの総量を改善できるように、現在リサイクルされていない資源を見つけたいと考えました」とヒッティ氏は述べた。 「これは、アスファルト混合物の『栄養価』と呼ばれる、アスファルト混合物の環境製品宣言を改善するための優れたツールでもあります。」

ハイウェイ 99 号線の短い区間でリサイクルされるトナー カートリッジからの廃プラスチックのおおよその量は、住宅用の大型車輪付きリサイクル ボックス 450 個分に相当します。

他の特性に加えて、このプラスチックには液体アスファルトからの二酸化炭素排出量を約 5% 削減する可能性があり、また、液体アスファルトが 1 トン生産されるごとに 200 ポンドのプラスチックが廃棄物の流れから転用されます。

使用済みプリンタ カートリッジのトナーは、機械的特性を向上させるための部分的な代替品としてアスファルト バインダーに添加されます。 改質トナーポリマーバインダーは骨材と組み合わされて、アスファルト舗装表面の構築に使用されるアスファルト混合物を生成します。 ハジ氏は、トナーは他の多くのリサイクル可能品のように酸化されないため、他のプラスチック製品よりも優れていると述べた。

「プラスチックはすべて同じではありません。そのため、トナー カートリッジでは均一で均質な一貫した製品になります」とハッジ氏は言います。 「多くのプラスチックは非常に硬い材料であり、加工が困難です。トナー カートリッジは、融点が低く、従来の硬質プラスチックよりも優れた弾性を備えているため、バインダーの改質に適した、混合された柔らかい使用済みプラスチックであるため、より優れています。」

サクラメントのすぐ南にあるエルクグローブにあるハイウェイ99号線の500フィートのセクションは、前年に混合物の最初のテストがターゲットの店舗の駐車場の舗装用途で成功したことが証明された後、舗装された。 10月に高速道路の区間が舗装され、その後のテストでは、暴風雨による堤防決壊による浸水にもかかわらず、順調に進んでいることが示された。

「ハイウェイ99号線を氾濫させた堤防決壊は、偶然にも低炭素プラスチック部分で起きたが、被害はなく無事に持ちこたえた」とヒッティ氏は語った。

冬が終わった後、ネバダ大学リノ大学、グラナイト大学、カルトランス大学の舗装専門家チームが現場調査のためにプラスチックセクションを訪れ、舗装の観察と性能テストを行いました。 州内や全国に物資を輸送するトラックの大動脈であるため、うだるような暑さ、湿気が多く凍えるような天候の中、数千台の大型トラックが 3 か月以上にわたって高速道路を走行しました。 チームは、舗装が非常に良好に機能しており、ひび割れやわだち掘れがないことを観察しました。

「全体的に、テストセクションの質の高さに非常に感銘を受けました」と工学部教授で舗装工学・科学プログラムディレクターのピーター・セバーリー氏は語った。 「舗装寿命のこの初期段階では、通常、セクション全体の混合の不均一性や表面の開きなど、長期的なパフォーマンスに影響を与える可能性のある問題の兆候を探します。セクションに問題がないことが確認できて本当に良かったです。」問題のいずれかを表示します。」

ネバダ大学リノ校の博士課程候補者であるジュリッサ・ラリオスは、最先端の実験装置と技術を使用して、この革新的なテクノロジーの完全な工学的動作を評価しています。 これまでの実験結果は、MTP (改質トナーポリマー) アスファルトバインダーがトナー含有量に比例して剛性と粘度の増加を示し、その結果永久変形に対する耐性が向上していることを示しています。

このプラスチックバインダーは、ハイウェイ 99 プロジェクトのような交通量の多い用途から、スラリーシールなどの舗装保全用途を含むターゲット プロジェクトのような駐車場まで、あらゆる種類の用途に使用できます。

「2022年10月にサンルイスオビスポのプロジェクトで乳化再生プラスチックを使用するという史上初の試みに成功しました」とヒッティ氏は語った。

このプロジェクトでは、タイプ 2 スラリー シールのバインダーにトナー プラスチックを 5% 混合して使用しました。これは、非常に細かい破砕骨材を使用してアスファルトの寿命を延ばすための材料の薄層の維持処理です。

ハッジ氏は、同大学スーパーペイブセンターのチームは今後も混合物と製品応用の研究を続け、出版に向けた研究の準備をしながら実験を拡大していく予定だと述べた。

「私たちのこれまでの研究は、アスファルトバインダーにおける改質トナーポリマーの効果的な使用に関する洞察を提供し、埋め立てトナーに関連する環境リスクを軽減しながら、アスファルトバインダーの変形特性を改善する有望なアプローチを提供します。」と同氏は述べた。 「アスファルト混合物に対するMTPの影響とその長期性能については、さらに多くのデータが必要であると感じています。そのため、混合物のわだち掘れとひび割れの特性に対するMTPの影響について追加の研究を継続します。」

出典: UNR

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