Hvordan Canadas oliesand kan hjælpe med at bygge bedre veje

Fremtiden ser sort ud for Canadas oliesand. Men i betragtning af verdens vedvarende behov for glatte, sikre veje, er der håb for industrien. Asfaltbindemiddel lavet af oliesands bitumen er den ideelle lim til at holde verdens 40 millioner kilometer veje sammen – og det kan gøres bæredygtigt, økonomisk og miljømæssigt.

Med den globale overgang til elektriske køretøjer i gang og Canadas 2021-forpligtelse til at reducere drivhusgasemissionerne med 40 til 45 procent under 2005-niveauet inden 2030 for at opfylde sine forpligtelser i Parisaftalen, vil Canada bruge mindre fossile brændstoffer, især fra import og opgraderede produkter, bl.a. dem fra Albertas oliesand.

Omkring 10 procent af Canadas nuværende emissioner kommer fra udvinding og opgradering af råbitumen fra oliesand, omkring 70 millioner tons om året. På verdensplan kommer omkring 70 til 80 procent af drivhusgasemissionerne fra afbrænding af brændstoffer til elektricitet, varme og transport og fra industrien.

Vores forskergruppe har undersøgt asfaltvejes livscyklusydeevne i de sidste 30 år, hvilket har givet nogle bemærkelsesværdige indsigter i de relative fordele ved lige Alberta-bindemiddel, produceret med minimal raffinering og uden opgradering. Fremstilling af asfaltbindemiddel fra Alberta råbitumen kan realistisk reducere forbrænding og livscyklusdrivhusgasemissioner fra oliesand med alt fra 40 til 60 procent.

Asfalt af lav kvalitet fører til flere reparationer

Alberta bitumen har et lavt indhold af voks, hvilket gør det yderst ønskeligt til fremstilling af asfaltbindemidler. Det lave voksindhold betyder, at belægningen kan genbruges - og genbruges igen - hvilket understøtter en ægte cirkulær økonomi.

Belægningernes levetid er faldende på grund af tung trafik, ekstreme temperaturer og forkert brug af genvundne materialer til at rehabilitere og genopbygge gamle veje. Brugen af ​​såkaldte grønne teknologier - for eksempel billig, genbrugt motorolie - giver kortsigtet tilfredsstillelse på bekostning af langsigtet ydeevne.

Offentlige transportbureauer er ikke tilskyndet til at bruge stærkere bindemidler. Alligevel kan fortovets revner reduceres med så meget som 30 til 50 procent ved at bygge veje, der maksimerer brugen af ​​lige, uforfalsket Alberta-bindemiddel.

Dette gør det muligt for kommunale, provinsielle og statslige infrastrukturejere over hele verden at reducere bygge- og rehabiliteringsbudgetter, mindske rejseforsinkelser og tilhørende omkostninger og forbedre sikkerheden.

Bindere er komplekse materialer

To bindemiddelkomponenter påvirker vejens levetid:asfaltener og voks. Asfaltener er store molekyler, der giver bindemidlet kohæsionsstyrke (limens evne til at holde sammen) og adhæsiv styrke (styrken mellem limen og et andet materiale), men forhindrer det i at flyde ved kolde temperaturer. Paraffinvoks er ofte en naturlig bestanddel af asfalt, der forekommer i varierende mængder afhængigt af kilden til den råolie, der bruges til at fremstille bindemidlet.

Bindemidlet er en blanding af faste asfaltener og voks i et olieagtigt materiale. Når voksindholdet er højt, har asfaltener en tendens til at adskilles fra olierne og pakkes tættere sammen. Et højvoksbindemiddel er stivere ved kolde temperaturer, hvilket reducerer vedhæftningen og fremmer revner. Et optimalt bindemiddel har minimalt med voks og har en mere eller mindre ensartet sammensætning.

Dårlig kvalitet bindemiddel er dyrt

Konstruktionsspecifikationer for asfalt identificerer ofte dårligt ydende bindemidler. Mere end et par substandard bindemidler bliver i øjeblikket brugt i vejbyggeri i Canada. Oilsands crudes har det laveste voksindhold af alle kilder og kan producere bindemidler af højeste kvalitet.

Alberta-bindere af forskellige kvaliteter klarer sig godt alene, uden tilsætningsstoffer, så længe de bruges med et godt belægningsdesign. Men tilsætning af PET-fibre (polyethylenterephthalat) fra genbrugsplastikflasker kan forstærke asfalten dramatisk.

For eksempel viser en 12 år gammel testsektion af asfalt i det nordlige Ontario, konstrueret med bindemiddel i topkvalitet fra Alberta og modificeret med 0,3 procent genanvendt PET-fiber stort set ingen nød i dag. Det forventes at have en ultimativ levetid på omkring 38 år; en væsentlig forbedring sammenlignet med historiske 15- til 25-årige præstationscyklusser.

At producere asfaltbindemiddel fra Alberta oliesand vil ikke kun reducere industriens drivhusgasemissioner med 40 til 60 procent, men kan også forlænge belægningens levetid med 30 til 50 procent.

Brændstof- og asfaltbehov er på vej i modsatte retninger

I dag bliver omkring to procent til fem procent af råolien lavet til asfalt, og resten opgraderes til brændbare brændstoffer. Efterhånden som regeringsbestemmelser skifter til lavere drivhusgasemissioner, vil virksomheder, der udvinder og/eller producerer råolie, se en lavere efterspørgsel og blive presset til at skabe produkter, der ikke skal raffineres eller ikke vil blive brændt. Let og medium råolie kan ikke imødekomme efterspørgslen efter asfaltbindemiddel i et netto-nul 2050-scenarie, hvilket gør bitumen til en stærk kandidat til brug som asfaltbinder.

Verden har næsten 40 millioner kilometer veje, hvoraf 65 procent er asfalteret. Asfaltbelagte veje er sikrere end ikke-asfalterede veje og er mere økonomiske for en større trafikmængde.

Mængden af ​​ikke-asfalterede veje globalt udgør en enorm økonomisk mulighed. Kulstofpriser og kreditter vil fremskynde bitumenovergangen. At producere højtydende asfaltbindemidler fra Alberta råbitumen - især dem, der udvindes gennem in-situ processer, der kræver et mindre overfladeareal - kan positionere oliesandsindustrien til at forblive levedygtig.

Alberta har nok bitumen til at forsyne den globale vejbygningsindustri i mere end 100 år, hvis oliesandvirksomheder omdirigerer omkring 50 procent af hver tønde for at producere asfaltbindemiddel.