ایمن نگه داشتن رانندگان با جاده ای که می تواند برف و یخ را به خودی خود ذوب کند

16 فوریه 2023 – توسط انجمن شیمی آمریکا -چکیده گرافیکی اعتبار: ACS Omega (2023). DOI: 10.1021/acsomega.2c07212

سر خوردن در جاده های برفی یا یخ زده خطرناک است. نمک و ماسه به ذوب شدن یخ یا ایجاد کشش کمک می کنند، اما استفاده بیش از حد برای محیط زیست مضر است. و گاهی اوقات، یک طوفان غافلگیرکننده می تواند قبل از استفاده از  این مواد صورت گیرد. اکنون، محققانی که در ACS Omega گزارش می دهند، میکروکپسول ها را با مخلوط نمک بدون کلرید پر کرده اند که قبل از آسفالت جاده ها به آسفالت اضافه می شود و قابلیت ذوب برف درازمدت را در یک آزمایش در دنیای واقعی فراهم می کند.

اگر جاده ها به سرعت تمیز نشوند، رانندگی در جاده های برفی در دمای نزدیک به یخ می تواند شرایط ناایمنی ایجاد کند و یخ سیاه و نازک تقریباً نامرئی ایجاد کند. اما رایج‌ترین راه‌ها برای تمیز نگه داشتن جاده‌ها دارای معایب قابل توجهی هستند:

• رسیدگی منظم به تجهیزات پرهزینه نیاز دارد، کار فشرده است و می تواند به روسازی آسیب برساند.
• کاربردهای زیاد نمک یا شن و ماسه می تواند به محیط زیست آسیب برساند.
• استفاده از فناوری‌های روسازی گرم در جاده‌های طولانی بسیار گران است.

اخیراً محققان سیستم‌های ذخیره‌سازی نمک را در «آسفالت ضد یخ» برای حذف برف و جلوگیری از تشکیل یخ سیاه وارد کرده‌اند. با این حال، این روسازی های آسفالتی از نمک های خورنده مبتنی بر کلرید استفاده می کنند و تنها برای چند سال مواد ذوب برف را آزاد می کنند. بنابراین، Yarong Peng، Quansheng Zhao، Xiaomeng Chu و همکارانش می‌خواستند یک افزودنی طولانی‌مدت و بدون کلر بسازند تا به طور موثر پوشش برف را در جاده‌های زمستانی ذوب کرده و از بین ببرد.

محققان یک نمک استات سدیم تهیه کردند و آن را با یک سورفکتانت، دی اکسید سیلیکون، بی کربنات سدیم و سرباره کوره بلند – محصول زائد عملیات نیروگاه – ترکیب کردند تا پودر ریز تولید کنند. سپس ذرات موجود در پودر را با محلول پلیمری پوشانده و میکروکپسول های کوچکی را تشکیل دادند. سپس، تیم مقداری از مواد پرکننده معدنی را در مخلوط آسفالتی با میکروکپسول‌ها جایگزین کردند.

در آزمایش‌های اولیه، یک بلوک روسازی ساخته شده با افزودنی جدید، نقطه انجماد آب را تا -6 فارنهایت کاهش داد. و محققان تخمین زدند که یک لایه آسفالت ضد یخ به ضخامت 5 سانتی‌متر در ذوب برف‌ها به مدت هفت تا هشت سال مؤثر است..

یک نمونه آزمایشی در دنیای واقعی آسفالت ضد یخ زدگی در خارج از رمپ بزرگراه نشان داد که برفی که روی جاده می‌بارد ذوب می‌شود، در حالی که روسازی سنتی نیاز به عملیات حذف اضافی دارد. از آنجایی که این افزودنی از مواد زائد استفاده می‌کند و می‌تواند در بیشتر طول عمر جاده‌ها نمک آزاد کند، محققان می‌گویند که این یک راه‌حل عملی و اقتصادی برای حذف برف و یخ در زمستان است.