Varje år i USA, miljontals ton plastavfall slängs och återvinns inte, leder till allvarliga miljöproblem. I ett försök att hjälpa till att förhindra att detta avfall hamnar i miljön, ingenjörer vid University of Missouri samarbetar med Dow och Missouri Department of Transportation (MoDOT) för att testa att blanda plastavfall i asfaltbeläggningsblandningarna för eventuell användning på amerikanska vägar och broar.

Asfaltbeläggningsblandningar skapas vanligtvis av en blandning av asfalt och andra material som kallas "aggregat, "som sten, sand eller grus, sa Bill Buttlar, Glen Barton-stolen i flexibla trottoarer vid institutionen för civil- och miljöteknik. Han sa att plastens kemiska sammansättning hjälper det att bli en bra produkt för vägbeläggningsblandningar.

"Plast utvecklades för att vara hållbar och har en hållbarhet på hundratals år, Buttlar sa. "Asfalt och plast är också kemiskt lika eftersom de båda kommer från råolja, så att de kan blandas ihop. De är inte helt kompatibla, men det är tillräckligt nära för att ingenjörer och kemister kan arbeta tillsammans för att hitta en fungerande lösning."

Inuti Mizzou Asphalt Pavement and Innovation Lab, eller MAPIL, belägen på MU College of Engineering, ingenjörer och studenter bestämmer sig för hur olika typer av engångsbruk, polyetenbaserat plastavfall till asfaltbeläggning, inklusive dricksflaskor, matkassar och sugrör. Buttlar, labbets chef, sa att idén att använda plastavfall i trottoar utvecklades genom en serie samtal han hade med Mizzou alumn Jim Fitterling, ordförande och VD för Dow, ett globalt materialvetenskapsföretag på 39 miljarder dollar, efter en rundtur som Fitterling hade i MAPIL-labbet under ett nyligen besök på college.

Fitterling ser fram emot att samarbeta med sin alma mater.

"Jag gick med i Dow för mer än 35 år sedan, två veckor efter examen från Mizzou, ", sa Fitterling. "Både det här företaget och det här universitetet har varit en integrerad del av mitt liv. Så, Jag uppskattar alltid möjligheten att föra de två samman. Men, ännu mer än så, genom detta projekt, Mizzou och Dow samarbetar om en innovativ lösning som kommer att förbättra vår planet. Detta projekt passar perfekt i skärningspunkten mellan både Dow och University of Missouris syfte och uppdrag. På Dow, vi arbetar för att ta oss an några av de tuffaste utmaningarna som vår värld står inför, som att sluta med plastavfall. Dessa utmaningar kommer att kräva stora problemlösare och starka partnerskap. Jag vet att vi får båda när vi arbetar med University of Missouri College of Engineering."

Ett verkligt test

MoDOT är glada över att börja se användningen av återvunnen plast i asfaltbeläggningar, sa Dave Ahlvers, statlig bygg- och materialingenjör.

"Återvunnet material är en viktig del av att leverera en hållbar och ekonomisk produkt, ", sa Ahlvers. "Vi använder för närvarande återvunnen asfalt, trottoar, återvunnen asfaltshingel och slipat däckgummi i våra blandningar. Att expandera till att använda plast minskar mängden jungfruligt material som behövs, vilket är en vinnande situation för miljön och den totala kostnaden."

MU:s ingenjörer och studenter får testa sin laboratorieutvecklade blandning i en verklig miljö när den appliceras som en trottoarbeläggning, eller ett nytt lager asfalt, till en försämrad del av vägytan, längs en sträcka av Stadium Boulevard i Columbia från College Ave. till U.S. Highway 63 där trafiken i genomsnitt är cirka 36, 000 fordon om dagen. Buttlar sa att han skulle bekräfta resultaten, teamet kommer att behöva observera det nästan två mil långa testområdet i minst ett år, inklusive en sommar- och en vintersäsong. Han sa att en trottoarbeläggning borde hålla i minst ett decennium, eller ca 12-15 år, innan de behöver bytas ut, och återvunnet material som plast och däckgummi kan också förlänga beläggningens livslängd genom att öka både dess styrka och seghet. Buttlar planerar också att genomföra långtidsövervakning av Stadium Boulevard och framtida demonstrationsprojekt i samarbete med MoDOT.

Testsektionerna på Stadium Boulevard kommer också att innehålla en kontrollsektion, eller område med en aktuell beläggningsblandning som vanligtvis används och godkänns av MoDOT, samt en ytterligare testsektion som använder en beläggningsblandning inklusive en kemiskt modifierad, återvunnet markskrot däckgummi. Gummitestet för markdäcken genomförs i samarbete med ytterligare en projektpartner, Asfalt Plus, LLC. Denna produkt förlänger livslängden, minskar vägbyggnadskostnaderna, och skulle kunna förhindra bortskaffandet av miljontals skrotade däck i USA och Europa.

Uppfyller rätt specifikationer

Innan en beläggningsblandning kan appliceras i kommersiell skala för att användas av entreprenörer vid anbudsgivning på vägprojekt, den måste först ha en viss specifikation som är godkänd av MoDOT, eller en annan stats transporttillsynsmyndighet. Denna process börjar i utvecklingsstadiet, när labb som MAPIL hjälper till med att skapa en produkt, och kan även fortsätta när ett fältdemonstrationsprojekt har slutförts och entreprenörer kan bedriva ytterligare innovation i sina egna laboratorier.

"Specifikationerna är en uppsättning krav och parametrar som är placerade i kontraktet så att en konsekvent produkt kan produceras och bjudas på av alla entreprenörer, "Ahlvers sa. "Innovation gör att MoDOT kan använda vår finansiering mest effektivt, och vi är hoppfulla att vi kan göra skillnad när det gäller att minska plasten som hamnar på deponier."

Att tänka på miljön

En nyckelaspekt i detta projekt är att se till att den slutliga produkten inte orsakar en skadlig inverkan på miljön. Så Buttlar samarbetar med en av sina kollegor på College of Engineering, Baolin Deng, att studera projektets miljöpåverkan. Deng, professor vid institutionen för bygg- och miljöteknik, har redan hjälpt Buttlars team med elektronmikroskopi och testning av vattenkvalitet, och Buttlar sa hittills, resultaten tyder på att miljöpåverkan bör vara försumbar.

"Alla har en känsla av att det här är en riktigt stor sak, " sade Buttlar. "Å ena sidan, vi uppskattar plast och vi drar nytta av dem, ändå simmar vi i plastavfall just nu. Detta är helt klart kritiskt, global utmaning där det inte finns många hållbara lösningar tillgängliga för närvarande. I detta fall, trottoaren måste vara hållbar, ekonomiskt och verkligen hållbart. Vi är nu fokuserade på att studera livscykeln för plastavfall i trottoarer för att säkerställa att det är en renare, mer hållbart förhållningssätt, och jag tror att alla känner att detta är en möjlig lösning."