De geschiedenis van asfalt

Door al het gepraat over olieraffinage klinkt asfalt misschien als een relatief moderne uitvinding, maar het eerste geregistreerde gebruik van asfalt in een weg vond plaats in Babylon in 615 v.G.T.; Volgens de NAPA werden tijdens het bewind van koning Nabopolassar asfalt en gebrande baksteen gebruikt om een ​​processiestraat te bestraten. De Romeinen gebruikten het om bouwwerken zoals baden en aquaducten af ​​te dichten. Toen de Engelse ontdekkingsreiziger Sir Walter Raleigh in 1595 bij Pitch Lake in Trinidad opdook, gebruikte hij het asfalt om zijn schepen te breeuwen.

"Het is door de geschiedenis heen gebruikt in andere niet-wegfuncties", zegt Willis. Het gebruik ervan als bindmiddel in wegen werd in de 19e eeuw gebruikelijker. John Loudon McAdam, die de Schotse tolweg aanlegde, voegde hete teer toe om stof en onderhoud aan wegen te verminderen. Deze methode verbeterde ook de rijomstandigheden.

In de Verenigde Staten verschenen bitumineuze mengsels (asfaltbeton) voor het eerst in de jaren 1860, en de eerste "echte asfaltverharding" werd in 1870 in Newark aangelegd door Edmund J. DeSmedt, een Belg, volgens NAPA. Het is gemodelleerd naar een snelweg met natuurlijke verharding in Frankrijk. DeSmedt heeft vervolgens de Pennsylvania Avenue in Washington, D.C. geplaveid met asfalt uit Trinidad, wat de duurzaamheid ervan verder bewees.

Ondernemende scheikundigen en uitvinders dienden al snel patenten in voor verschillende mengsels van asfaltbestratingsmengsels, die onder verschillende namen verschenen. Naarmate de industrie groeide, begonnen steden garanties op vakmanschap en materialen te eisen. Tot het begin van de 20e eeuw was bijna al het asfalt afkomstig uit natuurlijke bronnen, maar met de lancering van de eerste moderne asfaltfabriek in East Cambridge, Massachusetts, in 1901 en de toename van het aantal auto's, stimuleerden de verzoeken om betere wegen de asfaltindustrie. In 1907 werd de productie van natuurlijk asfalt ingehaald door geraffineerd petroleumasfalt.

"Mensen begonnen betere transportmiddelen te eisen", legt Willis uit. "De wegen waar mensen het asfalt begonnen te gebruiken om de rotsen bij elkaar te houden, hielden het langer vol dan de conventionele onverharde weg waar mensen aan gewend waren." Rijden op een onverharde weg versus een verharde weg bood een aanzienlijk andere ervaring. Ten slotte hielp de Federal-Aid Highway Act uit 1956 de wegen in de Verenigde Staten te transformeren die nog steeds uit opeengepakt vuil bestonden en creëerde het 78.658 kilometer lange Interstate System in de VS.

Hoe asfaltcement tegenwoordig wordt gebruikt

Hoewel het meestal wordt geassocieerd met wegen, wordt asfalt voor veel doeleinden gebruikt, hoewel wegen het meest uitgebreide gebruik ervan voor hun rekening nemen. Van de ruim 4,3 miljoen kilometer aan verharde wegen in de VS is volgens NAPA 94 procent bedekt met asfalt.

Interessant genoeg bestaat dit alles uit een mengsel van ongeveer 95 procent steen, zand en grind, en slechts 5 procent asfaltcement. Asfalt wordt ook gebruikt voor parkeerterreinen, start- en landingsbanen van luchthavens en racebanen.

"Asfalt is een heel flexibel en veelzijdig product", legt Willis uit. Het kan worden gebruikt voor het bekleden van visvijvers en waterreservoirs of voor sportieve doeleinden zoals tennisbanen. Een paar jaar geleden werd dit gekozen als ondergrond voor het veld van het Minnesota Vikings-stadion in Minneapolis.

Sinds de begindagen van de asfaltproductie is de industrie nieuwe producten blijven innoveren, waarbij ze steeds wetenschappelijker en rigoureuzer zijn geworden, aldus Willis.

"We hebben de manier veranderd waarop we de mixen engineeren", zegt hij. “We bevinden ons vandaag in een tijdperk waarin je een gigantische verschuiving ziet in de manier waarop de industrie en hoe staten werken.” Met behulp van geavanceerde testmethoden hebben asfaltonderzoekers ernaar gestreefd de prestaties te verbeteren. Door nieuwe materialen, additieven en technologieën te gebruiken, proberen ze te leren hoe verschillende recepten zullen presteren in verschillende temperaturen en klimaten.

Een belangrijke update is de creatie van warm asfalt (WMA), dat de productietemperatuur van asfalt in een fabriek verlaagt, waardoor het energieverbruik wordt verminderd en tijd wordt bespaard bij zowel de productie als het wegdek. WMA verbetert ook de arbeidsomstandigheden met verminderde blootstelling aan brandstofemissies, dampen en geuren, aldus het Amerikaanse Department of Transportation Federal Highway Administration.

Hot Mix Asfalt (HMA) wordt geproduceerd bij hoge temperaturen, waardoor het duurzaam en weerbestendig is, maar het heeft een hoger energieverbruik en een hogere uitstoot van broeikasgassen. Warm Mix Asfalt (WMA) wordt daarentegen bij lagere temperaturen gemaakt met behulp van speciale additieven, waardoor de impact op het milieu wordt verminderd. WMA presteert echter mogelijk niet zo goed als HMA onder extreme weersomstandigheden.

Kritiek op asfalt en het aanpassen van asfaltverhardingen

Asfalt is waarschijnlijk niet iets dat u als milieuvriendelijk beschouwt; het zou deels schuldgevoelens kunnen zijn, omdat asfalt van nature in verband staat met grote vervuilers:auto's en de olieproductie. En een deel van de negativiteit is terecht:omdat asfalt een lage reflectiviteit heeft, is vastgesteld dat het een belangrijke bijdrage levert aan het stedelijke hitte-eilandeffect (UHI), schreven Abbas Mohajerani, Jason Bakaric en Tristan Jeffrey-Bailey in een artikel uit 2017 in de "Journaal voor milieubeheer." Iedereen die op een warme zomerdag wel eens in de file op de snelweg heeft gestaan, kan dat beamen.

Wat de bijdragen van asfalt aan de UHI betreft, stelt de Environmental Protection Agency dat conventionele asfaltverhardingen met materialen kunnen worden aangepast of na installatie kunnen worden behandeld om de reflectie te verhogen. Decennia lang wordt dit soms toegepast op oppervlakken zoals parkeerterreinen en snelwegen. De EPA omvat poreus asfalt en rubberasfalt als voorbeelden van doorlatende verhardingen.

Asfalt heeft ook slechte cijfers gekregen omdat het ondoordringbaar is, vanwege de gassen die het produceert als het smelt en de dampen waaraan werknemers worden blootgesteld tijdens het bestraten van wegen en dakbedekking. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) zegt dat deze dampen kunnen leiden tot hoofdpijn, huiduitslag, vermoeidheid en zelfs huidkanker. Hoewel de OSHA-normen niet specifiek betrekking hebben op asfaltdampen, beveelt de regering aan dat het beheersen van de blootstelling kan worden gedaan door middel van "technische controles, administratieve maatregelen en persoonlijke beschermingsmiddelen."

En dan is er natuurlijk nog steeds het feit dat asfalt uit aardolie wordt gemaakt. Maar asfalt heeft ook positieve ecologische eigenschappen.

100 procent recyclinginspanningen

"Wat veel mensen niet weten, zijn alle milieuvriendelijke dingen die de asfaltindustrie feitelijk doet", zegt Willis. Om te beginnen kan asfalt 100 procent recyclebaar zijn, en nog belangrijker:het wordt ook daadwerkelijk gerecycled. In 2018 werd 82,2 miljoen ton (74,5 miljoen ton) teruggewonnen asfaltverharding (RAP) weer in nieuwe mengsels verwerkt. Dat betekent dat elk asfaltmengsel dat in de VS werd aangebracht ongeveer 21 procent RAP bevatte. In feite bedroeg het gecombineerde gewicht van alle items die mensen jaarlijks in de VS recyclen – papier, plastic en aluminium – een fractie van (ongeveer 68 procent) van het gewicht van RAP dat de asfaltindustrie jaarlijks recycleert.

"Dat is slechts één materiaal dat we recyclen", zegt Willis. "Wij zijn de meest actieve recyclingindustrie van het land." Het is ook een van de grootste recyclers van bandenrubber, dat in sommige staten als modificator voor mengsels wordt gebruikt. Dakshingles worden ook gerecycled tot nieuwe asfaltmengsels, en de industrie onderzoekt hoe plastic onderdeel van de discussie kan worden. "Als mensen deze vragen bij ons neerleggen, proberen we oplossingen te vinden."

Bij het aanleggen van een weg komt veel techniek en materiaalkunde kijken. Tegenwoordig zijn asfaltwegen ontworpen rond het concept van ‘eeuwigdurende bestrating’ – of gaan ze tenminste 40 jaar of langer mee. Routineonderhoud bestaat uit het 'frezen' van het asfaltoppervlak, waarbij de bovenste centimeters worden verwijderd, om de 12 tot 20 jaar, en deze wordt vervangen door een nieuwe deklaag. Die bovenste centimeter kan worden gerecycled en de periodieke overlays "verbeteren aanzienlijk de rijkwaliteit en het brandstofverbruik van voertuigen die op deze wegen rijden", aldus de Asphalt Pavement Alliance.

Asfalt van de toekomst

Totdat het tijd is voor hover-auto's, zullen asfaltwegen waarschijnlijk blijven bestaan. En de industrie is van plan te blijven innoveren op het gebied van product en productie. Willis beschrijft recente doorbraken zoals autonome rollen en apparatuur, evenals het toegenomen gebruik van virtual reality voor training.

"Ik zie technologie als een groot deel van de toekomst van de industrie", zegt hij. Naarmate asfaltexperts beter worden in het omgaan met big data, kunnen ze deze gebruiken voor productie en plaatsing om de efficiëntie in realtime te verbeteren. Op een dag kon hij zelfs intelligente trottoirs met nanosensoren in de wegen zien die feedback gaven over hoe het trottoir zich gedraagt ​​en meegaat. "Onze wegen zullen een stuk slimmer worden. We hebben de technologie om de ervaring van het rijdende publiek echt te verbeteren."

Dat is interessant

Boston Logan International Airport heeft 's werelds eerste terminal die een Leadership in Energy and Environmental Design-accreditatie heeft gekregen, deels dankzij de met WMA verharde landingsbaan, die naar verluidt een vermindering van 2.000 ton (1.814 ton) in de CO2-uitstoot in de bouw zou opleveren.