Asfalt in de strijd tegen luchtvervuiling?

Gepubliceerd op 08-12-2022 11:59

Luchtkwaliteit is een van de grote aandachtspunten op de agenda. Er is een voortdurende zoektocht aan de gang naar manieren om die te verbeteren. Met klassiekere en met innovatieve ideeën. Zo onderzocht Arne Chantrain in zijn scriptie het potentieel van zuiverend asfalt. “Via fotokatalysatie van titaniumdioxide kan het asfalt roet afbreken. Dat biedt kansen.”

bron foto: Infra Magazine - stalen uit het onderzoek

De Universiteit Antwerpen focust in zijn onderzoek sterk op wegenbouw. Ook industrieel ingenieur Arne Chantrain dook in dit thema voor zijn scriptie. Hij combineerde er de bijzondere eigenschappen van de fotokatalyserende halfgeleider titaniumdioxide met toepassingen in en op asfalt. “Het chemisch proces van titaniumdioxide was al bewezen”, legt Arne uit. “Deze stof zet uv-licht om in chemische energie en zet zo chemische reacties in gang.

Bovendien is deze stof wijd verkrijgbaar en goedkoop. Logisch dus dat er al heel wat toepassingen zijn met titaniumdioxide. Op asfalt was dit evenwel nog nooit onderzocht. Daarom bekeken wij specifiek de mogelijkheden om afvalstoffen in asfalt te verwerken. De grote beschikbare oppervlakken – in België alleen al ligt meer dan 150.000 kilometer aan wegdek – om het zuiverende proces op toe te passen, bood kansen.”

TWEE METHODIEKEN ONDERZOCHT

Dat asfalt een nuttige en efficiënte toepassing was voor titaniumdioxide, was van bij aanvang van het onderzoek al bijna een zekerheid. Hoe het zou worden gebruikt en hoe groot de effecten zouden zijn, bekeek Arne uitvoerig. Globaal genomen zijn er twee opties: de titaniumdioxide wordt in het asfalt gemengd en mee gestort of de stof wordt nadien op het asfalt gesprayd.

“Beide methoden hebben voor- en nadelen”, legt Arne uit. “Titaniumdioxide in het asfalt blijft veel langer zitten en verspreidt zich op een duurzame manier. Tegelijk komt de stof veel minder in contact met uv-licht, waardoor de efficiëntie van de chemische reactie vermoedelijk maar zo’n tien procent is. Een spray op het asfalt interageert dan weer maximaal met het uv-licht en blijkt tot 95 procent effectief. Door de passage van wagens komt de titaniumdioxide wel sneller los. Een voordeel is dan weer dat deze spray gemakkelijk opnieuw kan worden toegepast op een later moment, bij de mengmethode is enkel de (her)aanleg een opportuniteit.”

EXPERIMENTEREN MET PERCENTAGES

Wat is nu de ideale concentratie van titaniumdioxide en hoeveel roet wordt hiermee effectief verwijderd? Om op die vragen een antwoord te geven, vergeleek Arne tal van asfaltstalen gedurende zijn onderzoeksperiode. Eerder onderzoek toonde al aan dat ook andere stoffen, zoals stikstof en diverse sulfaten, afgebroken worden door titaniumdioxide. Toch hield Arne de focus op roet, omdat roetgehaltes eenvoudig opvolgbaar zijn door kleurevoluties. “Roet is zwart, titaniumdioxide is wit. Door de variatie in de grijswaarden op verschillende asfaltstalen, konden we de reactie tussen beide stoffen goed opvolgen. We speelden met de hoeveelheid roet om in kaart te brengen hoeveel roet de titaniumdioxide kon afbreken.”

De resultaten zijn alvast veelbelovend.Het minst goede staal verbeterde nog 60 procent. “En dat moeten we even nuanceren”, weet Arne. “Dat staal bevatte tien keer de realistische roetwaardes van de Vlaamse wegen. Het potentieel is dus overduidelijk. Om dit in de praktijk werkbaar te maken, zijn nog vervolgonderzoeken nodig. Met name of de titaniumdioxide op lange termijn schadelijk is voor het asfalt. Het leverde alvast geen zichtbare schade op bij de stalen. De stof staat ervoor gekend om geen mechanische of statische aspecten te veranderen. Schade aan wagens, huizen of andere elementen in de omgeving van wegen is dus geen risico. Hier zit zeker toekomstmuziek in.”

VAN HET LAB NAAR DE ECHTE WERELD
Onderzoek naar toepassingen van titaniumdioxide is al lang gaande, over de hele wereld. In Nederland testten ze al het gebruik op asfaltwegen, maar dan met het oog op afbraak van stikstofoxide uit de lucht. De resultaten in het labo waren veelbelovend. Op echte wegen bleek het gebruik evenwel minder evident. Het was te koud en de stof kreeg te weinig zonlicht om zijn werk goed te doen. De vraag is dus hoe goed de resultaten uit het interessante onderzoek zich in de praktijk zullen laten vertalen.

foto: Eén van de stalen uit het onderzoek van Arne, bekeken doorheen de tijd: (a) zonder roet; (b) dag 0; (c) dag 1; (d) dag 4; (e) dag 7; (f) dag 14; (g) dag 28; (h) dag 56.

artikel uit infra magazine #4 - 2022 > hier downloaden