도로 건설에 가장 적합한 앨버타 역청

화석 연료에서 전기 및 기타 에너지원으로의 전환이 가속화됨에 따라 캐나다의 석유 산업은 기어를 바꾸고 있습니다.

앨버타에서는 주정부 자금 지원을 받는 Alberta Innovates 이니셔티브의 파생물인 Bitumen Beyond Combustion 프로그램이 역청을 사용하는 방법을 연구하고 있습니다. 이미 검증된 제품 중 하나는 도로용 아스팔트 바인더입니다.

30년 전에 아스팔트 바인더 연구를 시작한 Queen's University의 화학 교수인 Simon Hesp는 “우리는 이것이 매우 잘 작동한다는 것을 알고 있습니다.”라고 말합니다.

"앨버타 바인더의 좋은 점은 오일을 추가하여 재활용하고 활력을 되찾을 수 있으며 30년 더 사용할 수 있다는 것입니다."

Alberta Innovates가 자금을 지원한 그의 연구는 앨버타와 베네수엘라 역청이 도로 건설에 가장 적합하다는 결론을 내렸습니다.

앨버타 제품이 뛰어난 이유는 왁스 함량이 낮기 때문입니다. 이는 역청으로 만든 아스팔트를 성공적으로 재활용할 수 있음을 의미합니다.

도로 수명에 영향을 미치는 두 번째로 중요한 바인더 성분은 아스팔텐입니다. 이들은 바인더에 응집력과 접착력을 부여하고 저온에서 흐르는 것을 방지하는 큰 분자입니다.

파라핀 왁스는 아스팔트의 천연 성분인 경우가 많으며, 바인더 제조에 사용되는 원유의 공급원에 따라 다양한 양으로 발생합니다. 왁스 함량이 높으면 아스팔텐이 오일에서 분리되어 더 단단하게 결합되는 경향이 있습니다.

왁스 함량이 높은 바인더는 추운 온도에서 더 단단해지기 때문에 접착력이 감소하고 균열이 촉진됩니다. Alberta 제품과 같은 최적의 바인더는 왁스가 최소화되고 다소 균일한 구성을 갖습니다.

Hesp는 파쇄로 얻은 석유는 왁스 분자 함량이 매우 높다고 덧붙였습니다. 미국 석유는 열등하고 러시아 원유는 아스팔트 바인더에 대한 적합성에 있어서 중동 및 중국과 마찬가지로 형편없습니다.

앨버타 역청으로 만든 아스팔트 바인더는 고급이지만 재활용 플라스틱 병에서 추출한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 섬유를 사용하면 수명을 더욱 늘릴 수 있습니다.

Hesp는 앨버타 바인더와 0.3% PET 섬유를 사용하는 온타리오 북부의 12년 된 테스트 섹션에서는 아무런 문제도 나타나지 않았다고 말했습니다. 해당 지역의 도로 수명이 15~25년인 것과 달리 약 38년 정도 지속될 것으로 예상된다.

Alberta Innovates의 청정 기술 개발 수석 관리자는 Alberta 석유에 많은 잠재력이 묻혀 있다고 말합니다.

Bitumen Beyond Combustion의 공동 리더이기도 한 Paolo Bomben은 “역청을 보면 그것은 자연이 앨버타에 준 선물입니다.”라고 말합니다. "다양한 응용 분야에 사용할 수 있는 유기물입니다."

앨버타 역청으로 만든 아스팔트 바인더의 경우, 현재 앨버타에서는 매일 40,000~60,000 배럴(1 배럴에 159 리터 포함)이 생산됩니다(로이드민스터 및 에드먼턴 정유소). 이는 앨버타 석유 생산량의 약 3~5%에 해당하며 나머지는 연료로 가공됩니다.

대부분의 바인더는 철도를 통해 또는 가열 탱크(바인더는 뜨거운 상태로 유지되어야 함)가 있는 특수 제작 트럭을 통해 미국 북서부와 캐나다, 온타리오 서부까지 동쪽으로 이동됩니다. 철도 차량이 목적지에 도달하는 데 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 아스팔트가 주변 온도까지 냉각된 경우 재료를 내리기 전에 최대 24시간의 재가열이 필요할 수 있습니다.

이것이 바로 Bitumen Beyond Combustion 연구의 핵심 부분 중 하나가 바인더를 뜨겁게 유지할 필요 없이 바인더를 이동하는 방법을 찾는 것이라고 Bomben은 말합니다. 그는 3년 안에 답이 나올 것으로 기대하고 있다. “그러면 많은 기회가 열릴 것입니다.”라고 그는 말합니다.

앨버타 아스팔트 바인더는 높은 가격에 판매되지만 도로에 부여하는 수명과 균형을 이루어야 합니다. Hesp는 1톤의 바인더로 20톤의 아스팔트 혼합물을 생산하는 데 미터톤당 약 800~900달러의 비용이 든다고 말합니다.

한 가지 과제는 아스팔트를 북미와 남미로 운송할 수 있을 만큼 저렴한 비용으로 생산되는 해외 정유소와 경쟁하는 것이라고 Hesp는 말합니다.

그러나 품질이 낮은 아스팔트 바인더로 건설된 도로는 수년 내에 움푹 들어간 곳과 균열이 발생할 수 있습니다. 수명은 15년 이하일 수 있으며, 특히 기온이 급격하게 오르락 내리락하는 지역, 즉 캐나다 인구 밀집 지역의 대부분에서는 더욱 그렇습니다.