Na najbliższym szczycie klimatycznym ONZ, który odbędzie się pod koniec roku w Paryżu, przedstawiciele 200 państw po raz kolejny będą debatować nad tym, jak powstrzymać ocieplanie się klimatu. Wiadomo już, że UE zadeklaruje chęć obniżenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery do 2030 r. o 40 proc. To jasny sygnał dla biznesu: Wspólnota będzie promować rozwiązania, które są bardziej przyjazne naturze. Zazwyczaj w takich przypadkach Komisja Europejska działa dwutorowo. Z jednej strony jest marchewka w postaci przeróżnych funduszy europejskich, w tym wypadku wspierających zielone technologie. Z drugiej – kij, czyli wysokie kary za niespełnienie wymaganych kryteriów.

Właśnie z myślą o redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery rozpoczęto w Kielcach prace nad unowocześnieniem metody produkcji betonu asfaltowego. – Głównym celem naszego wynalazku jest obniżenie wydatku energetycznego. Mniej zużywanej energii to mniej zanieczyszczeń powstających przy produkcji – tłumaczy prof. Marek Iwański z Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach. Wraz z dr inż. Anną Chomicz-Kowalską oraz dr. inż. Grzegorzem Mazurkiem opracował sposób wytwarzania betonu asfaltowego w obniżonej temperaturze.

Tradycyjna metoda produkcji betonu asfaltowego odbywa się w temperaturze 160–180 stopni Celsjusza. W takich warunkach do asfaltu dodawana jest tzw. mieszanka mineralna, czyli różne rodzaje kruszywa. W zakładzie produkcyjnym tak przygotowany beton asfaltowy jest ładowany na ciężarówki i najpóźniej po dwóch godzinach powinien dotrzeć na plac budowy. Gdy transport trwa dłużej, przygotowana mieszanka może za bardzo wystygnąć i wykonana z niej warstwa nawierzchni będzie nieodpowiedniej jakości.

Ale wbrew pozorom to wcale nie podgrzewanie jest największym wydatkiem energetycznym w procesie wytwarzania betonu asfaltowego. Najwięcej energii pochłania wysuszenie kruszywa, które musi być podgrzewane do temperatury aż 300 stopni Celsjusza. Dopiero wtedy zyskuje się pewność, że z jego powierzchni całkowicie wyparuje woda błonkowa, czyli cieniutka (mierzona w mikrometrach) warstwa cieczy gromadząca się w porach kruszywa. Chociaż wydaje się niepozorna i nieistotna, to z punktu widzenia użytkownika dróg, szczególnie polskich, jest kluczowa. To właśnie nieodpowiednie osuszenie kruszywa powoduje, że asfalt nieprawidłowo otacza ziarna i w konsekwencji zimą występuje obniżenie odporności warstwy na oddziaływanie wody i mrozu. W efekcie powstają dziury w drogach.

– My zupełnie pomijamy ten problem. W technologii przez nas opracowanej niewielka ilość wody znajdującej się na powierzchni kruszywa jest wręcz potrzebna – wyjaśnia Iwański. – W zastosowanej w opracowaniu metodzie woda służy do spieniania się asfaltu w odpowiedniego rodzaju urządzeniu. Spienienie asfaltu obniża jego lepkość, a wtedy można go mieszać z kruszywem już w temperaturze 100 stopni Celsjusza – dodaje. Co najbardziej istotne, w tym procesie technologicznym nie trzeba osuszać do końca kruszywa. Olbrzymi wydatek energetyczny na podgrzanie tej masy nie jest więc ponoszony. Problem polegał jednak na tym, że przy takim sposobie wytwarzania dróg mogą tworzyć się na nich koleiny. By rozwiązać tę trudność, do asfaltu jeszcze przed spienianiem dodaje się wosk syntetyczny, który jest pozyskiwany jako produkt uboczny podczas wydobywania specjalnego rodzaju węgla brunatnego w Niemczech (w Polsce pozyskuje się również dużą ilość węgla brunatnego, ale innego rodzaju).

Takie rozwiązanie technologiczne ma kilka podstawowych zalet. Po pierwsze – wydatek energetyczny spada w porównaniu z tradycyjną metodą wytwarzania betonu asfaltowego aż o 20 proc. Oprócz mniejszej energochłonności korzystne dla środowiska jest również to, że sam proces wytwarzania i rozścielania betonu asfaltowego odbywa się w temperaturze ok. 100, a nie 140–160 stopni Celsjusza. Dzięki temu do atmosfery ulatnia się mniej takich związków, jak dwutlenek i tlenek węgla czy dwutlenek siarki. Tu redukcja wynosi nawet 40 proc., a fakt ten szczególnie może ucieszyć tych, którzy mieszkają w pobliżu wytwórni asfaltu – zastosowanie nowej technologii znacznie zmniejsza ich uciążliwość dla okolicznych mieszkańców.

Po drugie – mniejsze zużycie energii oznacza spadek kosztów finansowych. Oszczędności w tym przypadku są mniejsze, dochodzą one do 10 proc., ponieważ trzeba zastosować wosk syntetyczny do modyfikacji asfaltu przed jego spienieniem.

Po trzecie – beton asfaltowy wytwarzany metodą opracowaną w Kielcach ma zalety również dla drogowców. Dzięki temu, że ten asfalt jest mniej „lepki”, to czas wytwarzania mieszanki jest krótszy. Poza tym niższa temperatura wyjściowa mieszanki powoduje, że stygnie ona wolniej niż ta tradycyjna (różnica temperatury z otoczeniem jest mniejsza), przez co wydłuża się dopuszczalny czas transportu. Wydłuża się również sezon drogowy, ponieważ w niższej temperaturze otoczenia (późna jesień) można wykonywać nawierzchnię asfaltową.

Już teraz drogi budowane z betonu asfaltowego nowej generacji, który wytwarzany jest w temperaturze ok. 130–140 stopni Celsjusza, stanowią 30 proc. nowych dróg budowanych w USA. Zwiększa się również liczba dróg, na których nawierzchnię się wykonuje, wykorzystując technologię asfaltu spienionego, który nie jest modyfikowany woskiem syntetycznym. Jest to w dużej mierze związane między innymi z tym, że ropa naftowa wydobywana w Ameryce ma znacznie większą zawartość asfaltenów, przez co łatwiej się pieni i pozwala uzyskać lepszej jakości beton asfaltowy. Ale jest to także znak, że prawdopodobieństwo stosowania polskiej metody na dużą skalę jest znaczne. Obecnie asfalt spieniony przede wszystkim w Europie wykorzystywany jest w technologii recyklingu dróg. Istotne osiągnięcia w tym zakresie mają kraje Beneluksu. Technologia ta polega na tym, że stosowane są w niej recyklery, czyli maszyny, które rozdrabniają nawierzchnię, uszlachetniają ją i od razu rozścielają, budując nową drogę. W Polsce dotychczas jedynie w regionie świętokrzyskim jest ona stosowana i wykorzystując ją, wykonano modernizację kilku dróg. Prawdopodobnie minie jeszcze trochę czasu, zanim będziemy jeździć po drogach, których nawierzchnie wykonane będą z betonu asfaltowego opracowanego w Politechnice Świętokrzyskiej przez zespół naukowców pod kierunkiem prof. Marka Iwańskiego. Z jednej strony firmy mają swoje linie produkcyjne, a przestawienie ich na inną produkcję zawsze generuje koszty. Z drugiej, Komisja Europejska jeszcze nie wyciągnęła kija do wymuszenia redukcji dwutlenku węgla. Gdy rządowi zajrzy w oczy widmo płacenia słonych kar, wtedy będzie się imał wszelkich możliwości, by emisję dwutlenku węgla zredukować. Nowatorska metoda produkcji betonu asfaltowego będzie jedną z nich.