مركب جديد من مواد حيوية منخفضة الكربون يقلل الأبخرة السامة والمخاطر الصحية في الأسفلت ويزيد من الاستدامة

يُعرف الأسفلت في المقام الأول باستخدامه في الطرق، ولكنه يستخدم أيضًا لرصف الملاعب ومسارات الدراجات ومسارات الجري وملاعب التنس وكرة السلة – وجميع المنصات المخصصة للأنشطة التي قد يكون فيها استنشاق الأبخرة السامة خطيرًا، الاستخدام الخارجي في الممرات وأسطح المنازل ومواقف السيارات، يمكن أن يؤدي أيضًا إلى التعرض للأبخرة السامة.

قام فريق من جامعة ولاية أريزونا الأمريكية، بقيادة البروفيسور المشارك إيلي فيني في كلية الهندسة المستدامة والبيئة المبنية (SSEBE)، بتطوير AirDuo، وهو رابط أسفلت جديد في انتظار الحصول على براءة اختراع لا يقلل فقط من الأبخرة السامة من الأسفلت بشكل عام، ولكنها تزيد أيضًا من الاستدامة.

ولكن ربما الأهم بالنسبة لفيني هو أنه يقلل من المخاطر الصحية لأولئك الذين يتعرضون للمناطق ذات الأسطح الإسفلتية، وخاصة بالنسبة لأولئك الذين يقومون بالتركيب.

بدأت أول تجربة محلية لـ AirDuo في أواخر أغسطس كتصحيح في ساحة انتظار السيارات Gammage Auditorium بجامعة ولاية أريزونا.

ويتصور فيني أن المادة الرابطة الحيوية الجديدة منخفضة الكربون سيتم استخدامها في النهاية لجميع منتجات رصف الأسفلت، وليس فقط الرقع.

نصف مليون عامل يتعرضون سنويا للأبخرة المنبعثة من الأسفلت

وتشير إدارة السلامة والصحة المهنية التابعة لوزارة العمل الأمريكية إلى أن نحو نصف مليون عامل يتعرضون سنويا للأبخرة المنبعثة من الأسفلت، مع آثار صحية تشمل الصداع والطفح الجلدي والتعب وتهيج الحلق والعين والسعال وسرطان الجلد.

رابط الأسفلت هو الغراء الذي يجمع الحجارة والرمل والحصى والركام الآخر في أرصفة الأسفلت، يتكون خليط ربط AirDuo من مواد حيوية منخفضة الكربون والتي تعد بديلاً للمنتجات البترولية الأكثر سمية، والمعروفة أيضًا باسم البيتومين. علاوة على ذلك، يعمل AirDuo كمرشح للسموم للمنتج ككل.

بعد وضع المزيج التقليدي من الركام والمواد الرابطة على الطرق، يؤدي الضغط الناتج عن الحرارة والشمس والطقس وحركة المرور إلى إطلاق منتجات الانهيار – وهي جزيئات تتبخر – وبعضها ذو رائحة كريهة أو شديد السمية أو كليهما.

نتنفس 11 ألف لتر من الهواء يوميا

وقال فيني: “نتنفس 11 ألف لتر من الهواء يوميا”، “لكن أنفنا ليس ذكيًا بما يكفي لمعرفة متى قد يكون الهواء خطيرًا على صحتنا، تلك الرائحة التي يحبها الناس في السيارة الجديدة؟ قد لا يكون ذلك جيدًا لرئتيك، نحن نهرب من سلة المهملات ذات الرائحة الكريهة، لكن الرائحة الممتعة يمكن أن تكون الرائحة أو الأبخرة المنبعثة من مواد معينة أكثر سمية بكثير.”

تعاون فيني وجوديث كلاين-سيتارامان، الأستاذ في كلية الحلول الصحية وكلية العلوم الجزيئية بجامعة ولاية أريزونا، في مراجعة الأدبيات المتعلقة بالتأثيرات الصحية لمخاليط الإسفلت المختلفة، ورسم خرائط للتأثيرات على شبكة من المؤشرات الحيوية.

وبالإشارة إلى ملوثات محددة موجودة في الأسفلت، اكتشف الفريق أن جميع الصيغ ليست متساوية، وأن الصيغ المختلفة لها مستويات مختلفة من السمية – ومعظمها لم تتم دراسته بشكل شامل.

ووفقا لكلين-سيتارامان، لم تكن هناك دراسات كافية حول التأثيرات طويلة المدى للسموم المرتبطة بالإسفلت على الجسم.

نتائج صحية ضارة

وقال كلاين سيتارامان: “لتحقيق مدى تعقيد المشكلة، نحتاج إلى رؤية على مستوى الأنظمة للتفاعلات بين مكونات أبخرة الأسفلت وأهدافها البيولوجية”، “هناك الآلاف من الجزيئات الموجودة في الأسفلت، بالإضافة إلى الآلاف من الأهداف الجزيئية الحيوية داخل جسم الإنسان، والتي يمكنها الارتباط بهذه الجزيئات والاستجابة لوجودها بتأثيرات بيولوجية، وبعضها يمكن أن يؤدي إلى نتائج صحية ضارة.”

أجرى فيني بحثًا مستمرًا للتحقيق في الروابط الإسفلتية البديلة، بما في ذلك دراسة منشورة في مجلة ACS للكيمياء والهندسة المستدامة حول كيفية امتصاص الفحم الحيوي الغني بالحديد للمركبات العضوية المتطايرة من الأسطح الإسفلتية، ودراسة ثانية منشورة في الأنظمة المستدامة المتقدمة حول كيفية استخدام الفحم الحيوي كطريقة فعالة. بديل صديق للبيئة وفعال من حيث التكلفة لمكونات البيتومين.

استخدام الطحالب

وقال فيني، الذي تعاون في مكونات الطحالب في المشروع مع بيتر: “عندما نستخدم الطحالب لصنع AirDuo، كما فعلنا من حصاد نوفمبر من العام الماضي من مركز تكنولوجيا الطحالب والابتكار (AzCATI) التابع لجامعة ولاية أريزونا، يمكن أن يكون سلبيًا للكربون”.

وقال لامرز: “إن استخدام الطحالب في رابط AirDuo يوفر فائدة بيئية بالغة الأهمية”، “بما أن عملية التمثيل الضوئي للطحالب تزيل ثاني أكسيد الكربون من الهواء، فإن عملية تصنيع AirDuo تحتفظ بالكربون في منتج أسفلت محسّن مقارنة بالمواد الرابطة المشتقة من النفط”.

زراعة الطحالب في مياه الصرف الصحي

وعن الخطط المستقبلية لاستبدال الطحالب بالمنتجات البترولية في مشاريع الطرق الأخرى قال: “نحن نخطط لتوسيع نطاق العملية من خلال زراعة الطحالب في مياه الصرف الصحي، وبالتالي توفير خدمة إضافية للنظام البيئي”.

تشمل المواد الحيوية الأخرى التي استخدمها الفريق الفحم الحيوي الناتج عن جهود الحد من الحرائق في كاليفورنيا وشمال أريزونا، تعتمد استدامة العملية على مصادر المواد الأولية، وفي حالة AirDuo، استخدام نفايات الكتلة الحيوية من بقايا الغابات، “وهذا يعزز الحفاظ على الموارد وتثمين النفايات، فضلا عن تعزيز الصحة والسلامة العامة – كل ذلك مع توفير مواد رصف أكثر استدامة.”

إنشاء بيئة مبنية مستدامة

وأوضح فيني أن “AirDuo يمثل حزمة استدامة كاملة”، “نحن نستخدم الكتلة الحيوية كمواد خام لدينا – فقد قامت بالفعل بسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء قبل الحصاد، وتساعد AP1 على إنشاء بيئة مبنية مستدامة وتوفر مخاطر صحية أقل لكل من عمال الأسفلت وأولئك الذين يستخدمون المناطق المغطاة بالأسفلت.”

أظهرت الدراسات المعملية التي أجرتها شركة Fini انخفاضًا في الانبعاثات بنسبة 70% تقريبًا عند استخدام AirDuo. على الرغم من أنها ليست ترجمة فردية للميدان، وفقًا لفيني، إلا أنها توضح بوضوح تقليل الأبخرة السامة. كان للمزيج أيضًا رائحة أقل بشكل ملحوظ من أي مزيج آخر مصنوع في النبات.

بدأ البحث عن بدائل رابط الأسفلت البيتوميني بمنحة عام 2019 من مؤسسة العلوم الوطنية بشأن المنتجات المشتقة من الطحالب، وقد دعمت منحة من وزارة الزراعة الأمريكية مع التركيز على خفض الانبعاثات والصحة البيئية البحث وساعدت أيضًا في الانتقال من المختبر إلى السوق.