I pendolari dell'auto che si lamentano dello stress da traffico potrebbero abbassare lo sguardo di tanto in tanto. Perché c'è uno che ha più difficoltà: L'asfalto sopporta il caldo torrido, il freddo e la pressione dall'alto. Dovrebbe anche essere il più silenzioso possibile e, in futuro, ovviamente, più ecologico.

Formato da una miscela di roccia calda e dal legante bitume a circa 160 gradi, l'asfalto provoca elevate emissioni di CO2 - attraverso la produzione, i lunghi percorsi di trasporto e la pavimentazione. Per migliorare il bilancio ambientale, il vecchio asfalto viene riciclato già oggi; in futuro, finirà in nuove pavimentazioni su larga scala. Inoltre, vi si possono "smaltire" il calcestruzzo riciclato o altri materiali residui, come i pneumatici usati delle auto, di cui la Svizzera è ricca.

Un progetto Innosuisse guidato dal dipartimento "Calcestruzzo e asfalto" dell'Empa ha esplorato l'uso che questa idea potrebbe avere nel nostro Paese. Nello specifico: le particelle di gomma possono sostituire i polimeri nel bitume modificato con polimeri per asfalti ad alto carico? Dopotutto, composti come il diffusissimo stirene-butadiene-stirene conferiscono alla pavimentazione una maggiore plasticità, un migliore recupero e una vita utile più lunga.

Il progetto si è concentrato sulla pratica: dopo alcuni test preliminari, le miscele di asfalto per gli esperimenti sono state create presso i produttori FBB e Weibel AG. I tipi erano orientati verso il vero: "SDA 4-12", un manto superficiale "whisper" in cui molti vuoti d'aria riducono le emissioni acustiche. E "AC B22 H", che è adatto per un cosiddetto strato di binder sottostante - in questo caso contemporaneo al 30% di asfalto riciclato. Anche i granulati di gomma selezionati provengono dalla Svizzera, dal produttore Tyre Recycling Solutions (TRS) di Préverenges, nel cantone di Vaud.

Bagnato o asciutto?

L'asfalto di gomma può essere prodotto con due metodi. Nel metodo "a umido", il granulato di gomma viene aggiunto al bitume caldo; quindi la miscela viene mescolata con l'aggregato definito - composto da sabbia e pietre di dimensioni diverse, a seconda della pavimentazione. L'inghippo: la miscela bitume-gomma diventa meno viscosa con il tempo e la gomma inizia a decomporsi; può essere lavorata solo per circa 48 ore. Nel processo "a secco", invece, le particelle di gomma penetrano prima nella miscela di rocce riscaldata. Il bitume viene aggiunto successivamente. Poiché i produttori svizzeri sono preparati per questo, è stato scelto questo metodo.

L'esperienza produttiva è stata positiva presso il produttore di materiali da costruzione FBB a Bauma. "Nessun problema", dice Christian Gubler, presidente della direzione, "è stato facile". Le particelle sono state gettate attraverso un'aletta nella miscela di rocce - in sacchetti che si dissolvono ad alta temperatura. "Proprio come facciamo quando aggiungiamo dei coloranti, ad esempio per l'asfalto rosso", spiega Gubler. Anche alla Berner Weibel AG non ci sono state difficoltà. "La movimentazione è avvenuta senza problemi", afferma Samuel Probst, responsabile degli impianti per materiali edili e pavimentazioni bituminose.

Stress test in acqua, a freddo e a pressione

Un team dell'Empa guidato dalla specialista dell'asfalto Lily Poulikakos ha esaminato i prodotti finiti dalla micro alla grande scala. Oltre ai test standard sul contenuto di bitume e sui vuoti d'aria, le immagini scattate con un microscopio elettronico hanno mostrato se e come le particelle di gomma si dissolvono e si distribuiscono nella matrice dell'asfalto.

Nella prova di trazione a ripartizione, i provini scoppiano sotto pressione dall'alto - uno bagnato e uno asciutto - per determinare la loro sensibilità all'acqua. I test di strappo a meno 12 gradi hanno mostrato il comportamento del materiale nel freddo invernale. Infine, il fattore traffico: nel test "Hamburg Wheel Tracking", i campioni hanno sopportato 10.000 passaggi di una ruota d'acciaio del peso di ben 70 chilogrammi in acqua riscaldata a 50 gradi - una prova difficile per i solchi. Il simulatore dell'Empa ha puntato nella stessa direzione: ha sottoposto i tamponi lunghi 1,20 metri a 60.000 corse lente con carichi elevati in otto ore.

Le analisi hanno dimostrato che le sottigliezze sono decisive. Ad esempio, la durata ottimale tra la miscelazione e la stesura della strada dipende fortemente dal tipo e dalla quantità di granulato di gomma scelto. Rispetto al noto asfalto bituminoso polimerico, gli asfalti per manti superficiali con lo 0,7% o l'1% di gomma hanno soddisfatto i requisiti nella maggior parte dei casi. La resistenza alla fessurazione dovuta al freddo è risultata significativamente maggiore con l'1% di gomma rispetto all'asfalto bituminoso polimerico. In termini di sensibilità all'acqua, i materiali da costruzione hanno soddisfatto i requisiti svizzeri, ma con un'eccezione. Inoltre, nel simulatore di carico dei pneumatici dell'Empa, sono apparsi solchi piccoli ma più profondi negli asfalti in gomma rispetto alla pavimentazione in bitume polimerico.

Conclusione: nonostante alcuni svantaggi, l'asfalto di gomma ha soddisfatto i requisiti in modo sicuro. "È sicuramente adatto a ulteriori indagini per l'uso nella costruzione di strade", riassume il ricercatore dell'Empa Poulikakos. Anche il produttore TRS è soddisfatto dei risultati: "Abbiamo ricevuto una conferma professionale", afferma Sonia Megert, Chief Operating Officer. "È stata un'ottima collaborazione. L'Empa ha anche trovato rapidamente una soluzione quando sono sorti dei problemi".

Naturalmente, tutti i partner sono consapevoli che questo è solo un primo passo. Nonostante gli sforzi, il laboratorio non corrisponde alle condizioni reali, spiega Poulikakos. Gli esperimenti danno un'impressione dettagliata, ma come gli anni di stress influenzeranno la realtà "è un'altra questione", dice lo specialista. "Alla fine, la verità sta nella strada.

Tre percorsi di prova

Proprio lì sono già stati compiuti altri passi. Nei cantoni di Giura e Vaud, Weibel AG ha realizzato due tratti di prova su strade cantonali con asfalto in granulato di gomma. "Un asfalto ruvido su una strada con un carico medio", spiega Samuel Probst, "e un asfalto superficiale su una strada con un carico relativamente elevato". Dopotutto, dovevano essere delle vere e proprie prove di resistenza".

A differenza delle precedenti esperienze con il processo di produzione "a umido", l'installazione è andata "assolutamente liscia", secondo il direttore responsabile. I dipendenti in loco non hanno dovuto sopportare gli odori della gomma riscaldata. Inoltre, la consistenza e la lavorazione dell'asfalto erano paragonabili a quelle di un asfalto modificato con polimeri. Certo, mostrerà il suo vero carattere solo dopo anni. La pavimentazione è stata realizzata l'estate scorsa; il marciapiede è quindi ancora agli inizi.

Proprio come un altro asfalto di prova che è stato posato come strato superiore in un incrocio molto trafficato a Zurigo. I suoi valori di laboratorio non erano irreprensibili: Quando il bitume è stato sottoposto a un test di durezza con un ago penetrante, i risultati sono stati molto variabili e in alcuni casi significativamente superiori ai valori target. "Questo indica che potrebbe essere troppo morbido", afferma lo specialista in pavimentazioni Martin Horat dell'Ufficio del Genio Civile della Città di Zurigo. "Vediamo se ci sono deformazioni quando fa caldo in estate".

Hans-Peter Beyeler, direttore dell'associazione "Eurobitume" in Svizzera, non è particolarmente preoccupato. "Ne ho già sentito parlare. Per il momento non mi preoccuperei", afferma l'esperto, che in passato ha lavorato per quasi 13 anni come specialista di pavimentazione presso l'Ufficio federale delle strade (Astra). Quando si mescolano gomma e bitume, si crea un nuovo materiale, il cui comportamento non corrisponde più agli ingredienti originali. La sua valutazione: "Il test dell'ago potrebbe semplicemente non fornire alcuna informazione utile.

Naturalmente, Beyeler sa, per esperienza personale, che nell'industria c'è anche una certa resistenza a considerare l'asfalto come uno "scivolo per i rifiuti" per i materiali riciclati e uno scetticismo nei confronti della gomma nelle strade. Circa 15 anni fa, ha sperimentato come un test sulla A1 in Argovia con bitume modificato in gomma, aggiunto come granulato, sia andato completamente storto: Il materiale non era sufficientemente disciolto nella miscela; si sono formati grumi nell'asfalto. Si sono dispersi sulla superficie della carreggiata; hanno dovuto essere perforati e riempiti con asfalto mastice.

La verità è in strada

Da allora, però, sono successe molte cose, quindi perché non riprovarci, pensa Beyeler. Dopotutto, ci sono anche buone esperienze, non solo negli Stati Uniti, dove la tecnologia è in uso da molto tempo, ma anche in Baviera. Lì, gli asfalti modificati in gomma fanno già parte delle norme edilizie - in altre parole, sono lo stato dell'arte. I vantaggi, soprattutto per gli strati d'usura porosi: maggiore resistenza all'abrasione, più lenta ossidazione del bitume nei numerosi vuoti d'aria e quindi infragilimento ritardato. In breve: una vita utile più lunga.

In ogni caso, ci sarebbe abbastanza materia prima. Ogni anno in Svizzera vengono prodotte circa 70.000 tonnellate di pneumatici usati. Una piccola parte viene riciclata, ma la maggior parte viene utilizzata termicamente - negli impianti di incenerimento dei rifiuti e, in gran parte, nei cementifici, dove i pneumatici sostituiscono il carbone come combustibile, migliorando così il bilancio di CO2.

Un beneficio per il clima?

Il ricercatore dell'Empa Zhengyin Piao sta studiando l'impatto ambientale dell'utilizzo di vecchi pneumatici per il manto stradale nell'ambito della sua tesi di laurea in collaborazione con l'Istituto di Ingegneria Ambientale del Politecnico di Zurigo. Piao ha analizzato l'intero ciclo di vita di due pavimentazioni con asfalto in gomma. I suoi calcoli su un modello di un tratto di strada di un chilometro mostrano che queste pavimentazioni hanno prestazioni simili a quelle dell'asfalto bituminoso polimerico in termini di consumo energetico. Ma le emissioni di CO2 sono nettamente inferiori, soprattutto grazie ai polimeri presenti nel prodotto di confronto.

Quindi i granuli di gomma nelle strade contribuirebbero alla protezione del clima? Risposta di Piao: Dipende dalla situazione. In Svizzera, i cementifici risparmiano così tante emissioni di CO2 bruciando pneumatici usati che, a conti fatti, l'asfalto con la gomma ha prestazioni leggermente inferiori rispetto a quello con i polimeri. Ma se nei prossimi anni i cementifici riusciranno a ridurre ulteriormente le loro emissioni di CO2, come previsto, o addirittura a neutralizzarle parzialmente con tecnologie di "cattura del carbonio", compreso lo stoccaggio sotterraneo: Le carte verrebbero rimescolate, possibilmente a favore dell'equilibrio climatico dell'asfalto di gomma.

La diffusione dell'idea in Svizzera dipende ovviamente dal mercato. Secondo l'esperto Samuel Probst del produttore Weibel AG, hanno un vantaggio: almeno per il momento, sono più economici degli asfalti bituminosi polimerici. Tuttavia, formula la sua conclusione con cautela: "Potrei immaginare che un giorno si svilupperà un mercato", dice, "se le piste di prova si svilupperanno positivamente a lungo termine".

Inquinanti nel mirino

Per valutare i rischi per la salute derivanti dagli additivi di gomma nell'asfalto stradale, i chimici del dipartimento Advanced Analytical Technologies dell'Empa hanno esaminato da vicino i componenti con potenziale di rischio.

I risultati dei test di lisciviazione che simulano gli effetti di un acquazzone hanno mostrato che i livelli di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono più bassi nella gomma che nell'asfalto. Questo vale anche per gli IPA, che possono causare il cancro.

Per quanto riguarda i metalli pesanti, lo zinco fungeva da elemento conduttore; ne veniva lavato pochissimo. Il piombo e altri metalli pesanti nocivi erano presenti solo in tracce innocue.

Ma i test hanno dimostrato che i benzotiazoli, che accelerano la vulcanizzazione durante la produzione dei pneumatici, entrano nell'ambiente rapidamente e in dosi relativamente elevate. Il consiglio degli esperti: prima di installare le particelle di gomma nell'asfalto, questi composti devono essere rimossi, ad esempio lavandoli con acqua, che viene poi smaltita correttamente.

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