Framtiden verkar dyster för Kanadas oljesand. Men med tanke på världens pågående behov av smidiga, säkra vägar finns det hopp för branschen. Asfaltbindemedel tillverkat av oljesandsbitumen är det perfekta limet för att hålla ihop världens 40 miljoner kilometer vägar – och det kan göras hållbart, ekonomiskt och miljömässigt.

Med den globala övergången till elfordon på gång och Kanadas åtagande 2021 att minska utsläppen av växthusgaser med 40 till 45 procent under 2005 års nivåer till 2030 för att uppfylla sina skyldigheter i Parisavtalet, kommer Kanada att använda mindre fossila bränslen, särskilt från import och uppgraderade produkter, inklusive de från Alberta oilsands.

Cirka 10 procent av Kanadas nuvarande utsläpp kommer från utvinning och uppgradering av råbitumen från oljesanden, ungefär 70 miljoner ton per år. Globalt kommer cirka 70 till 80 procent av utsläppen av växthusgaser från förbränning av bränslen för el, värme och transporter och från industrin.

Vår forskargrupp har undersökt livscykelprestandan för asfaltvägar under de senaste 30 åren, och gett några anmärkningsvärda insikter om de relativa fördelarna med rak Alberta-bindemedel, producerad med minimal raffinering och utan uppgradering. Att producera asfaltbindemedel från Alberta råbitumen kan realistiskt minska förbrännings- och livscykelutsläppen av växthusgaser från oljesanden med allt från 40 till 60 procent.

Asfalt av låg kvalitet leder till fler reparationer

Albertabitumen är låg i vax, vilket gör det mycket önskvärt för tillverkning av asfaltbindemedel. Den låga vaxhalten innebär att beläggningen kan återvinnas – och återvinnas igen – vilket stöder en sann cirkulär ekonomi.

Beläggningarnas livslängd minskar på grund av tung trafik, extrema temperaturer och felaktig användning av återvunnet material för att rehabilitera och rekonstruera gamla vägar. Användningen av så kallad grön teknik – till exempel billig, återvunnen motorolja – ger kortsiktig tillfredsställelse på bekostnad av långsiktig prestanda.

Statliga transportbyråer är inte motiverade att använda starkare pärmar. Ändå kan trottoarsprickor minskas med så mycket som 30 till 50 procent genom att bygga vägar som maximerar användningen av rakt, oförfalskat Alberta-bindemedel.

Genom att göra det kan kommunala, provinsiella och statliga infrastrukturägare runt om i världen minska bygg- och rehabiliteringsbudgetar, minska reseförseningar och tillhörande kostnader och förbättra säkerheten.

Pärmar är komplexa material

Två bindemedelskomponenter påverkar vägarnas livslängd:asfaltener och vaxer. Asfaltener är stora molekyler som ger bindemedlet kohesionsstyrka (limmets förmåga att hålla ihop sig) och vidhäftningsstyrka (hållfastheten mellan limmet och annat material), men hindrar det från att flyta vid kalla temperaturer. Paraffinvaxer är ofta en naturlig komponent i asfalt, som förekommer i varierande mängder beroende på källan till råoljan som används för att tillverka bindemedlet.

Bindemedlet är en blandning av fasta asfaltener och vaxer i ett oljigt material. När vaxhalten är hög tenderar asfaltener att separeras från oljorna och packas ihop tätare. Ett bindemedel med hög vax är styvare vid kalla temperaturer, vilket minskar vidhäftningen och främjar sprickbildning. Ett optimalt bindemedel har minimalt med vax och har en mer eller mindre enhetlig sammansättning.

Dålig kvalitet pärm är dyrt

Konstruktionsspecifikationer för asfalt misslyckas ofta med att identifiera dåligt presterande bindemedel. Mer än ett fåtal undermåliga pärmar används för närvarande vid vägbyggen i Kanada. Oilsands crudes har det lägsta vaxinnehållet av alla källor och kan producera bindemedel av högsta kvalitet.

Alberta-pärmar av olika kvaliteter fungerar bra på egen hand, utan tillsatser, så länge de används med bra beläggningsdesign. Men tillsats av PET-fibrer (polyetylentereftalat) från återvunna plastflaskor kan dramatiskt förstärka asfalten.

Till exempel visar en 12-årig testsektion av asfalt i norra Ontario, konstruerad med högkvalitativt bindemedel från Alberta, och modifierad med 0,3 procent återvunnen PET-fiber praktiskt taget ingen nöd idag. Den förväntas ha en ultimat livslängd på cirka 38 år; en betydande förbättring jämfört med historiska 15- till 25-åriga prestationscykler.

Att producera asfaltbindemedel från Albertas oljesand kommer inte bara att minska industrins utsläpp av växthusgaser med 40 till 60 procent, utan kan också förlänga beläggningens livslängd med 30 till 50 procent.

Bränsle- och asfaltbehovet går i motsatta riktningar

Idag görs cirka två till fem procent av råoljan till asfalt och resten uppgraderas till brännbara bränslen. När statliga regler övergår till lägre utsläpp av växthusgaser kommer företag som utvinner och/eller producerar råolja att se en minskad efterfrågan och tvingas att skapa produkter som inte behöver förädlas eller som inte kommer att brännas. Lätt och medelstor råolja kan inte möta efterfrågan på asfaltbindemedel i ett scenario med nettonoll 2050, vilket gör bitumen till en stark kandidat för användning som asfaltbindemedel.

Världen har nästan 40 miljoner kilometer vägar, varav 65 procent är asfalterade. Asfaltbelagda vägar är säkrare än oasfalterade vägar och är mer ekonomiska för en större trafikvolym.

Mängden obanade vägar globalt utgör en enorm ekonomisk möjlighet. Koldioxidprissättning och krediter kommer att påskynda bitumenövergången. Att producera högpresterande asfaltbindemedel från Alberta råbitumen – särskilt de som utvinns genom in-situ processer som kräver en mindre yta – kan positionera oljesandsindustrin för att förbli livskraftig.

Alberta har tillräckligt med bitumen för att försörja den globala vägbyggnadsindustrin i mer än 100 år om oljesandföretag avleder cirka 50 procent av varje fat för att producera asfaltbindemedel.