Proekologiczne technologie stosowane w produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych
prof. Wojciech Franus, dr inż. Agnieszka Woszuk
Proekologiczne materiały i technologie są coraz powszechniej stosowane w wielu gałęziach przemysłu. Tego typu rozwiązania często opracowywane są w jednostkach naukowych i cieszą się zainteresowaniem przedsiębiorców, którzy coraz bardziej zwracają uwagę na potrzebę dbania o środowisko naturalne. Jednym z przykładów wdrażania dobrych praktyk jest aplikacja proekologicznych rozwiązań opracowanych w Politechnice Lubelskiej do działalności gospodarczej w firmach branży drogowej.
Zapoczątkowaniem wyżej wymienionych działań było opracowania przez prof. Franusa metody syntezy materiałów zeolitowych z popiołów lotnych – odpadu generowanego rok rocznie w dużych ilościach w elektrowniach i elektrociepłowniach. Korzystne warunki syntezy tych materiałów, z czasem objęte ochroną patentową, umożliwiły produkcję materiałów zeolitowych na skalę półtechniczną . Dzięki temu, we własnym laboratorium, z wykorzystaniem odpadów przemysłowych, naukowcy z Politechniki Lubelskiej wytwarzają materiały, które fascynują swoją unikalną strukturą, a dzięki posiadanym właściwościom znajdują różnorodne zastosowanie w przemyśle, począwszy od rolnictwa, poprzez budownictwo i inżynierię środowiska, na medycynie kończąc (Fig. 1). Ta innowacyjna technologia produkcji zeolitów została wdrożona w firmie BIKO-SERWIS.
Fig. 1. Struktura krystaliczna i mikrofotografie minerałów zeolitowych oraz stanowisko do ich produkcji w skali ½ technicznej. (fot. zasoby własne PL)
Innowacyjność opracowywanych idei i rozwiązań to jeden z głównych aspektów świadczących o jakości pracy naukowej. Drugim istotnym filarem dla naukowca okazuje się odkrywanie potencjału aplikacyjnego dla swoich wynalazków i ich rzeczywiste wdrażanie. Przykładem na to są wieloletnie badania prowadzone w Politechnice Lubelskiej przez prof. Wojciecha Franusa i dr inż. Agnieszkę Woszuk. Wykazały one, że materiały porowate można z powodzeniem stosować do produkcji proekologicznych mieszanek mineralno-asfaltowych. Jest to możliwe, ponieważ zeolity posiadają w swojej strukturze tzw. wodę zeolitową, która jest uwalniana pod wpływem ogrzewania, a bardzo duża porowatość i powierzchnia właściwa tych materiałów pozwala dodatkowo je nasączać stwarzając specyficzny dla wody magazyn/rezerwuar. Te właściwości zostały wykorzystane w celu wywołania efektu spienienia asfaltu co w konsekwencji, umożliwiło obniżenie temperatur produkcji mas bitumicznych, z których budowane są nawierzchnie drogowe.
Obecnie mieszanki mineralno-asfaltowe wytwarzane są w technologii na gorąco, w których asfalt i kruszywa są podgrzewane do bardzo wysokich temperatur, sięgających nawet 200ºC, co sprawia, że proces ten jest bardzo energochłonny i kosztowny. Ponadto, wydziela się wtedy duża ilość szkodliwych gazów cieplarnianych, które wpływają negatywnie na środowisko. Alternatywą są mieszanki mineralno-asfaltowe na ciepło, czyli o obniżonej temperaturze produkcji i wbudowania. Dzięki zastosowaniu takiej technologii produkcji uzyskuje się wiele korzyści środowiskowych, technologicznych i ekonomicznych, między innymi:
- zmniejszenie emisji do atmosfery CO2, a także innych gazów cieplarnianych takich jak: CH4, N2O, HFCs, PFCs i NOx,
- zmniejszenie emisji wyziewów i aerozoli, co bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo
i komfort pracy osób przy produkcji i wbudowywaniu mas bitumicznych w nawierzchnię drogi, - redukcja energochłonności procesu produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych
- poprawa jakości wykonywanych nawierzchni drogowych w wyniku lepszej zagęszczalności oraz ograniczenia procesu starzenia asfaltu, co zmienia jego właściwości.
- wydłużenia drogi transportu gotowej mieszanki od wytwórni do miejsca wbudowywania, co zwiększa zakres zadziałania firmy i podnosi jej konkurencyjność,
- możliwość szybszego oddania drogi do ruchu pojazdów, co ma szczególne znaczenia podczas remontu dróg o dużym natężeniu ruchu,
- wydłużenie okresu wykonywania nawierzchni drogowych oraz skrócenie przestojów ze względu na warunki atmosferyczne.
Prowadzone w Politechnice Lubelskiej wyniki badań z zakresu mieszanek mineralno-asfaltowych na ciepło z zastosowaniem materiałów porowatych stanowiły podstawę do opracowania 19 wynalazków, które uzyskały ochronę patentową Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej. Korzyści z zastosowania tych innowacyjnych rozwiązań zostały także dostrzeżone przez firmy działające w sektorze budownictwa drogowego na terenie całego kraju. Na dzień dzisiejszy 12 firm wdrożyło lub jest w trakcie procesu wdrażania rozwiązań opracowanych w Politechnice Lubelskiej do własnej działalności gospodarczej. Są to m.in.: Centrum Badań Laboratoryjnych CEBEL Sp. z o.o. Lublin, Przedsiębiorstwo Drogowo-Mostowe LIMDROG Sp. z o.o., Limanowa, BIKO-SERWIS sp. z o.o. sp.k. Nowiny k/Kielc, Centrum Budowy Dróg Śląsk, Ruda Śląska, Bitum Logistic sp. z o. o. Wola Batorska, Przedsiębiorstwo Robót Drogowych Sp. z o.o., Zamość, Przedsiębiorstwo Drogowo-Budowlane Sp. z o.o, Brodnica, ANDRO Anna Maria Fijałkowska, Koluszki, Przedsiębiorstwo Wielobranżowe „ZIEJA”, Łomża, Firma Budowlano-Drogowa MTM S.A., Gdynia, Szczepańscy Jerzy, Jacek, Dawid Czystość spółka jawna, Wołomin, P.W. WIKRUSZ Adam Witowski, Miedzna.
Fig. 2. Wytwórnia mas bitumicznych (WMB) w której produkowane są proekologiczne mieszanki mineralno-asfaltowe opracowane w Politechnice Lubelskiej. WMB powstała w efekcie realizacji projektu nr POPW.01.03.01-06-0011/19 w Przedsiębiorstwie Robót Drogowych Sp. z o.o. w Zamościu. (tot.zasoby własne PL)
Szeroki wachlarz korzyści środowiskowych, technologicznych i ekonomicznych sprawia, że opracowane w Politechnice Lubelskiej proekologiczne technologie produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych są atrakcyjną ofertą zarówno dla inwestorów zlecających budowę dróg, jak i dla bezpośrednich wykonawców prac budowlanych. Firmy, które wdrożyły do swojej działalności te innowacyjne rozwiązania zwiększyły ilość realizowanych zamówień i jakość oferowanych usług, poprawiając również rentowność swojej produkcji.
