Les nids-de-poule s'aggravent à conduire, et ils peuvent causer des milliards de dollars de dommages chaque année aux roues d'automobiles, pneus et suspensions. Actuellement, les équipes de route comblent ces trous avec de l'asphalte contenant des hydrocarbures, mais ce matériau peut s'échapper, polluant l'environnement. Maintenant, les scientifiques rapportent une toute nouvelle façon de réparer les routes qui est également respectueuse de l'environnement, en utilisant un résidu de traitement des eaux usées appelé gravier qui est généralement éliminé dans des décharges.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion et de l'exposition virtuelles de l'automne 2020 de l'American Chemical Society (ACS).

« Nous avons eu l'idée de détourner le gravier des eaux usées des décharges et de le transformer en un produit commercialisable, " dit Zhongzhe Liu, Doctorat., qui présente le travail. "Nous l'avons formulé dans un mortier céramique qui pourrait être utilisé comme patch pour la réparation des nids-de-poule." La substance, connu sous le nom de patch assisté par grain (GAP), est finalement plus sûr pour l'environnement que l'asphalte à base d'hydrocarbures.

Mais courage, un lourd, solide non biodégradable, nécessite un traitement pour devenir GAP. D'abord, eaux usées contenant des eaux usées, les restes de nourriture et autres déchets sont traités dans des usines de traitement. Le résultat est une eau propre qui est rejetée dans les cours d'eau, mais aussi des solides du prétraitement qui sont majoritairement du sable et du gravier, et c'est ce qu'on appelle le grain. Parce que le gravier contient des agents pathogènes et des impuretés qui le rendent impropre au recyclage direct, il est généralement transporté dans une décharge et enterré.

Liu, qui est à la California State University-Bakersfield, et ses collaborateurs cherchaient des moyens de rendre le grit utile, peut-être comme matériau routier. Ils ont décidé de l'incorporer dans une céramique de phosphate chimiquement liée (CBPC). Les CBPC sont couramment utilisés pour traiter les déchets dangereux ou radioactifs en vue de leur élimination, mais personne ne l'avait encore utilisé sur les produits d'épuration.

Parce qu'un CBPC contient des ingrédients qui inactiveraient les microbes, les chercheurs ont pensé que cela pourrait être un bon moyen de tuer les agents pathogènes et de se retrouver avec un matériau qui pourrait être appliqué en toute sécurité sur les routes. "Dans la première étape de la création d'un CBPC, nous mélangeons le grain humide avec de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magnésium, qui forment une boue de sable alcaline qui empêche la prolifération des agents pathogènes, " dit Liu. " La deuxième étape consiste à ajouter un acide faible, phosphate monopotassique, dans la suspension alcaline minimisée par les agents pathogènes pour former le mortier à grains CBPC. »

Le patch d'asphalte conventionnel contient du bitume, un collant, résidu noir laissé après distillation du pétrole. Le patch conventionnel contient des hydrocarbures aromatiques polycycliques (appelés HAP) qui présentent un risque pour la santé humaine. Un patch formulé au grain élimine ce problème environnemental car sa matrice est composée d'oxydes de calcium et de magnésium qui ne sont pas toxiques pour l'homme.

Jusque là, les chercheurs ont analysé les performances du GAP en laboratoire, montrant qu'il a une résistance à la compression comparable à celle d'un revêtement en asphalte, et ils croient que sa longévité sera supérieure à celle des patchs à base d'asphalte. Le groupe a déposé un brevet pour GAP sur la base de ces premiers résultats. En attendant, ils travaillent à améliorer encore la résistance à la compression de GAP, il pourrait donc potentiellement être utilisé pour d'autres applications, comme la construction d'arrêts de roues à la fin des places de stationnement.

La prochaine étape pour mettre GAP sur le marché en tant que patch pour nids-de-poule consiste à évaluer sa force d'adhérence au contact de la chaussée existante et sa durabilité lorsqu'elle est exposée à des conditions environnementales extrêmes. L'équipe travaille actuellement sur des expériences à l'échelle de démonstration pour tester sur le terrain GAP sur une chaussée opérationnelle avec un trafic régulier. Si nécessaire, ils exploreront les additifs pour améliorer encore les propriétés mécaniques et la durabilité du nouveau matériau. En outre, ils prévoient de procéder à une comparaison côte à côte du GAP et du patch conventionnel pour acquérir une compréhension approfondie des avantages qu'il offre en termes d'empreinte carbone et d'avantage économique.