США тратят 5 миллиардов долларов в год на ремонт дорожной инфраструктуры, поврежденной в результате зимних операций по борьбе со снегом и льдом, а также использования традиционных антиобледенителей. Группа исследователей из WSU разрабатывает более устойчивое решение, используя кожуру винограда и другие сельскохозяйственные отходы.
Исследователи, в том числе аспирант Мехди Хонарвар Назари и Сяньмин Ши, доцент кафедры гражданского и экологического строительства, определили, что их антиобледенитель, содержащий экстракт винограда, превосходит по эффективности обычно используемые антиобледенители, включая дорожную соль и то, что считается более экологически безопасным. дружелюбная смесь солевого рассола и свекольного сока. Они опубликовали свои результаты в декабрьском номере Journal of Materials in Civil Engineering.
Каждый год около 27 миллионов тонн хлорида натрия, широко известного как дорожная соль, используется на дорогах США для зимнего ремонта. Хлориды не разлагаются в окружающей среде и могут представлять долгосрочную опасность для окружающей среды. Коммерческие антиобледенители обычно содержат химические вещества, вызывающие коррозию металлов, асфальта, бетона и представляющие некоторый риск для водных организмов.
Свекольный сок стал обычной добавкой, используемой дорожными службами и городами для повышения эффективности антиобледенителей при одновременном снижении их коррозионного воздействия. Однако когда свекольный сок попадает в водоемы, он может истощать кислород и подвергать опасности водные организмы.
Работая над созданием экологически чистой добавки, исследователи WSU получили химические вещества из отходов виноградной кожуры путем химического разложения и естественной ферментации. Ши сказал, что их новый процесс создания формулы не производит никаких отходов.
Исследователи обнаружили, что их раствор на основе виноградного экстракта растапливает лед быстрее, чем другие антиобледенители, и наносит значительно меньший ущерб бетону и асфальту, двум наиболее распространенным материалам, используемым в мостах и дорогах. Решение также представляет меньший риск для близлежащих водоемов.
«Мы предложили более устойчивое решение, потому что мы вносим меньше хлоридов в дорожные работы и достигаем сопоставимых или лучших результатов», - сказал Ши. «Это один шаг в правильном направлении».
Ши впервые задумался об использовании биотехнологии для получения противообледенительных добавок из сельскохозяйственных отходов несколько лет назад, когда Департамент транспорта Аляски поручил разработать рецептуры рассола для защиты от обледенения с улучшенными характеристиками из местных источников. Его группа также успешно применила эту технологию для отходов листьев пиона, листьев сахарной свеклы, листьев одуванчика и отходов от яблок и винограда.
"Прелесть этого подхода в том, что он позволяет нам диверсифицировать", - сказал он. «Мы можем использовать одну и ту же платформу в разных регионах страны, но выбирать другой сельскохозяйственный продукт в зависимости от того, какой источник отходов доступен».
Работа была поддержана Национальным научным фондом, Министерством транспорта Вашингтона и Министерством транспорта США.