De toekomst lijkt somber voor de Canadese oliezanden. Maar gezien de voortdurende behoefte van de wereld aan vlotte, veilige wegen, is er hoop voor de industrie. Asfaltbindmiddel gemaakt van oliezandbitumen is de ideale lijm om 's werelds 40 miljoen kilometer aan wegen bij elkaar te houden - en het kan duurzaam, economisch en milieuvriendelijk worden gedaan.

Nu de wereldwijde overgang naar elektrische voertuigen aan de gang is en Canada's toezegging in 2021 om de uitstoot van broeikasgassen tegen 2030 met 40 tot 45 procent te verminderen onder het niveau van 2005 om aan de verplichtingen van de Overeenkomst van Parijs te voldoen, zal Canada minder fossiele brandstoffen gebruiken, met name uit import en verbeterde producten, waaronder die uit de oliezanden van Alberta.

Ongeveer 10 procent van de huidige uitstoot van Canada is afkomstig van de winning en opwaardering van ruw bitumen uit de oliezanden, ongeveer 70 miljoen ton per jaar. Wereldwijd is ongeveer 70 tot 80 procent van de uitstoot van broeikasgassen afkomstig van de verbranding van brandstoffen voor elektriciteit, warmte en transport, en van de industrie.

Onze onderzoeksgroep heeft de afgelopen 30 jaar de levenscyclusprestaties van asfaltwegen onderzocht en heeft een aantal opmerkelijke inzichten opgeleverd over de relatieve voordelen van recht Alberta-bindmiddel, geproduceerd met minimale raffinage en zonder opwaardering. De productie van asfaltbindmiddel uit ruwe bitumen uit Alberta kan de verbranding en de uitstoot van broeikasgassen tijdens de levenscyclus van de oliezanden op realistische wijze met 40 tot 60 procent verminderen.

Asfalt van slechte kwaliteit leidt tot meer reparaties

Alberta-bitumen bevat weinig was, waardoor het zeer wenselijk is voor de productie van asfaltbindmiddelen. Het lage wasgehalte betekent dat de bestrating kan worden gerecycled en opnieuw kan worden gerecycled, waardoor een echte circulaire economie wordt ondersteund.

De levensduur van verhardingen neemt af als gevolg van druk verkeer, extreme temperaturen en het onjuiste gebruik van teruggewonnen materialen om oude wegen te renoveren en opnieuw aan te leggen. Het gebruik van zogenaamde groene technologieën, bijvoorbeeld goedkope, gerecyclede motorolie, biedt tevredenheid op korte termijn ten koste van prestaties op lange termijn.

Overheidstransportbedrijven worden niet gestimuleerd om sterkere bindmiddelen te gebruiken. Toch kan het barsten in de bestrating met maar liefst 30 tot 50 procent worden verminderd door wegen aan te leggen die het gebruik van recht, onvervalst Alberta-bindmiddel maximaliseren.

Hierdoor kunnen eigenaren van gemeentelijke, provinciale en staatsinfrastructuur over de hele wereld de bouw- en renovatiebudgetten verlagen, reisvertragingen en bijbehorende kosten verminderen en de veiligheid verbeteren.

Binders zijn complexe materialen

Twee bindmiddelcomponenten beïnvloeden de levensduur van wegen:asfaltenen en wassen. Asfaltenen zijn grote moleculen die het bindmiddel cohesiesterkte geven (het vermogen van de lijm om zichzelf bij elkaar te houden) en hechtkracht (de sterkte tussen de lijm en een ander materiaal), maar voorkomen dat het bij lage temperaturen gaat vloeien. Paraffinewassen zijn vaak een natuurlijk bestanddeel van asfalt en komen in verschillende hoeveelheden voor, afhankelijk van de bron van de ruwe olie die wordt gebruikt om het bindmiddel te vervaardigen.

Het bindmiddel is een mengsel van vaste asfaltenen en wassen in een olieachtig materiaal. Wanneer het wasgehalte hoog is, hebben asfaltenen de neiging zich van de oliën te scheiden en steviger samen te pakken. Een high-wax bindmiddel is stijver bij koude temperaturen, wat de hechting vermindert en scheurvorming bevordert. Een optimaal bindmiddel heeft minimale was en een min of meer uniforme samenstelling.

Een bindmiddel van slechte kwaliteit is kostbaar

Constructiespecificaties voor asfalt identificeren vaak slecht presterende bindmiddelen niet. Er worden momenteel meer dan een paar ondermaatse bindmiddelen gebruikt in de wegenbouw in Canada. Oilsands-ruwe oliën hebben het laagste wasgehalte van alle bronnen en kunnen bindmiddelen van topkwaliteit produceren.

Alberta bindmiddelen van verschillende kwaliteiten presteren op zichzelf goed, zonder toevoegingen, zolang ze worden gebruikt met goede bestratingsontwerpen. Het toevoegen van PET-vezels (polyethyleentereftalaat) uit gerecyclede plastic flessen kan het asfalt echter drastisch versterken.

Bijvoorbeeld, een 12 jaar oud testgedeelte van asfalt in het noorden van Ontario, gebouwd met bindmiddel van topkwaliteit uit Alberta en gemodificeerd met 0,3 procent gerecyclede PET-vezel, vertoont tegenwoordig vrijwel geen problemen. De uiteindelijke levensduur is naar verwachting circa 38 jaar; een aanzienlijke verbetering vergeleken met historische prestatiecycli van 15 tot 25 jaar.

De productie van asfaltbindmiddel uit Alberta-oliezanden zal niet alleen de uitstoot van broeikasgassen in de industrie met 40 tot 60 procent verminderen, maar kan ook de levensduur van de bestrating met 30 tot 50 procent verlengen.

De vraag naar brandstof en asfalt gaat in tegengestelde richtingen

Tegenwoordig wordt ongeveer twee tot vijf procent van de ruwe olie verwerkt tot asfalt en de rest wordt opgewaardeerd tot brandbare brandstoffen. Naarmate de overheidsregelgeving verschuift naar een lagere uitstoot van broeikasgassen, zullen bedrijven die ruwe olie winnen en/of produceren een lagere vraag zien en gedwongen worden om producten te maken die niet hoeven te worden geraffineerd of niet zullen worden verbrand. Lichte en middelzware ruwe oliën kunnen niet voldoen aan de vraag naar asfaltbindmiddel in een scenario van net nul in 2050, waardoor bitumen een sterke kandidaat is voor gebruik als asfaltbindmiddel.

De wereld telt bijna 40 miljoen kilometer aan wegen, waarvan 65 procent verhard. Geasfalteerde wegen zijn veiliger dan onverharde wegen en zuiniger voor meer verkeer.

Het volume aan onverharde wegen biedt wereldwijd een enorme economische kans. Koolstofprijzen en -credits zullen de bitumentransitie bespoedigen. Door hoogwaardige asfaltbindmiddelen te produceren uit ruwe bitumen uit Alberta, met name die gewonnen door in-situ processen die een kleiner oppervlak vereisen, kan de oliezandindustrie levensvatbaar blijven.

Alberta heeft genoeg bitumen om de wereldwijde wegenbouwindustrie meer dan 100 jaar te voorzien als oliezandbedrijven ongeveer 50 procent van elk vat omleiden voor de productie van asfaltbindmiddel.