Los baches son agravantes para conducir, y pueden causar miles de millones de dólares en daños cada año a las ruedas de los automóviles, neumáticos y suspensiones. En la actualidad, Las cuadrillas viales llenan estos agujeros con asfalto que contiene hidrocarburos, pero ese material puede filtrarse, contaminando el medio ambiente. Ahora, Los científicos informan sobre una forma totalmente nueva de reparar carreteras que también es ecológica:mediante el uso de un remanente de tratamiento de aguas residuales llamado arena que generalmente se desecha en los vertederos.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (ACS).

"Tuvimos la idea de desviar la arena de las aguas residuales de los vertederos y convertirla en un producto comercializable, "dice Zhongzhe Liu, Doctor., quien presenta el trabajo. "Lo formulamos en un mortero cerámico que podría usarse como parche para reparar baches". La substancia, conocido como parche asistido por arena (GAP), es, en última instancia, más seguro para el medio ambiente que el asfalto a base de hidrocarburos.

Pero arena Pesado, sólido no biodegradable, requiere procesamiento para convertirse en GAP. Primero, aguas residuales que contienen aguas residuales, Los restos de comida y otros desechos se procesan en plantas de tratamiento. El resultado es agua limpia que se libera en las vías fluviales, pero también sólidos del tratamiento preliminar que son en su mayoría arena y grava, y esto se conoce como arena. Debido a que la arena contiene patógenos e impurezas que la hacen inadecuada para el reciclaje directo, generalmente se lleva a un vertedero y se entierra.

Liu, que está en la Universidad Estatal de California-Bakersfield, y sus colaboradores buscaban formas de hacer útil el valor, quizás como material de carretera. Decidieron incorporarlo a una cerámica de fosfato unida químicamente (CBPC). Los CBPC se utilizan habitualmente para tratar residuos peligrosos o radiactivos para su eliminación, pero nadie lo había usado todavía en productos de aguas residuales.

Debido a que un CBPC contiene ingredientes que inactivarían microbios, los investigadores pensaron que esta podría ser una buena manera de matar patógenos y terminar con un material que podría aplicarse de manera segura a las carreteras. "En el primer paso para hacer un CBPC, mezclamos la arena húmeda con óxido de calcio y óxido de magnesio, que forman una lechada de arena alcalina que previene la proliferación de patógenos, "Dice Liu." El segundo paso es agregar un ácido débil, dihidrógeno fosfato de potasio, en la lechada alcalina minimizada por patógenos para formar el mortero de grano-CBPC ".

El parche de asfalto convencional contiene betún, un pegajoso residuo negro que queda después de la destilación del petróleo. El parche convencional contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos (conocidos como PAH) que son un riesgo para la salud humana. Un parche formulado con arena elimina esta preocupación ambiental porque su matriz está compuesta de óxidos de calcio y magnesio que no son tóxicos para las personas.

Hasta aquí, los investigadores han analizado el rendimiento de GAP en el laboratorio, mostrando que tiene una resistencia a la compresión comparable al pavimento asfáltico, y creen que su longevidad será superior a la de los parches a base de asfalto. El grupo ha presentado una patente para GAP basada en estos hallazgos iniciales. Mientras tanto, están trabajando para mejorar aún más la resistencia a la compresión de GAP, por lo que podría usarse para otras aplicaciones, como la construcción de topes de ruedas al final de los lugares de estacionamiento.

El siguiente paso para poner GAP en el mercado como parche de baches es evaluar su fuerza de unión cuando está en contacto con el pavimento existente y su durabilidad cuando se expone a condiciones ambientales extremas. El equipo está trabajando actualmente en experimentos a escala de demostración para probar en campo GAP en una carretera operativa con tráfico regular. Si necesario, Explorarán aditivos para mejorar aún más las propiedades mecánicas y la durabilidad del nuevo material. Además, planean realizar una comparación lado a lado de GAP y parche convencional para obtener una comprensión profunda de las ventajas que proporciona en términos de huella de carbono y beneficio económico.