ORLEN zmienia asfalt. Technologia na drodze do dekarbonizacji

Nawierzchnie asfaltowe stają się dziś jednym z realnych pól zmian – nie deklaratywnych, tylko technologicznych i operacyjnych. W Grupie ORLEN prace nad tym obszarem prowadzi Biuro Projektów B+R Downstream, które łączy kompetencje rafineryjne i petrochemiczne z potrzebami rynku infrastrukturalnego. To nie tylko pojedyncze usprawnienia, ale zmiana podejścia do materiałów, które od dekad wydawały się ustabilizowane technologicznie.

Droga do dekarbonizacji

Jadąc autostradą na wakacje lub przemierzając trasę z pracy do domu, jesteśmy skupieni na drodze, ale raczej nie w sensie technicznym. Rzadko zastanawiamy się, jak powstaje nawierzchnia i jaki to ma wpływ na środowisko, a jeśli już poświęcamy jej jakąś uwagę, to głównie wtedy, gdy nie spełnia naszych oczekiwań.

Wszechobecny „asfalt” [1] jest po prostu elementem naszej codzienności, a właśnie w tej niepozornej warstwie infrastruktury dokonują się przełomowe zmiany.

Restrykcyjne unijne regulacje, dążenie do neutralności emisyjnej oraz rosnące oczekiwania społeczne sprawiają, że tradycyjne gałęzie przemysłu starają się określić na nowo. Nie inaczej jest z sektorem drogowym, który musi w coraz większym stopniu uwzględniać emisje CO2 w całym cyklu życia inwestycji. Obejmuje to zarówno produkcję lepiszczy asfaltowych, jak i wytwarzanie mieszanek mineralno-asfaltowych, transport materiałów, budowę, a także późniejszą eksploatację i recykling.

Tradycyjny asfalt, mimo swojej trwałości i funkcjonalności, oznacza wysokie zużycie energii w procesie produkcji. Dlatego rozwój nowych technologii nie polega już na samej poprawie parametrów użytkowych, ale na obniżaniu temperatur produkcji, zwiększaniu udziału surowców wtórnych i wydłużaniu życia nawierzchni.

Kluczowym punktem odniesienia staje się gospodarka o obiegu zamkniętym (GOZ). Za tym terminem kryje się prosta, intuicyjna zasada – odejście od liniowego modelu „produkcja–użycie–odpady” na rzecz systemu, w którym materiały krążą możliwie długo, a ich wartość nie jest tracona po pierwszym cyklu użytkowania.

W przypadku infrastruktury drogowej ma to szczególne znaczenie, ponieważ asfalt jest jednym z niewielu materiałów infrastrukturalnych, który można odzyskiwać i ponownie wykorzystywać w bardzo wysokim stopniu. W teorii – nawet w całości. W praktyce barierą przez lata były ograniczenia technologiczne i regulacyjne, a nie sam potencjał materiału.

Drugie życie asfaltu

Tradycyjna metoda remontu drogi kojarzy się z frezowaniem starej, zniszczonej nawierzchni, która potem zalega na składowiskach. Tymczasem eksperci podkreślają, że nawierzchnie asfaltowe można poddać recyklingowi nawet w 100 proc. Aby jednak było to możliwe na masową skalę i bez utraty parametrów technicznych, potrzebne były nowatorskie rozwiązania materiałowe.

Odpowiedzią na to wyzwanie stały się asfalty do recyklingu, oznaczone symbolem RC, opracowane w Grupię ORLEN, które doskonale wpisują się w założenia GOZ.

Głównym problemem starego lepiszcza asfaltowego w zużytych nawierzchniach asfaltowych, które w terminologii branżowej nazywają się destruktem asfaltowym lub RAP (od angielskiego Reclaimed Asphalt Pavement), jest jego stopniowa degradacja. Przez lata działania słońca, deszczu, mrozu i ogromnych obciążeń, asfalt twardnieje, utlenia się i traci swoją pierwotną elastyczność. Gdybyśmy po prostu wrzucili go z powrotem do produkcji nowej drogi bez żadnych modyfikacji, nowa nawierzchnia byłaby krucha i podatna na pęknięcia.

Dzięki specjalnej recepturze ORLENU, w skład której wchodzą między innymi zaawansowane środki odświeżające, nowe lepiszcza asfaltowe RC radzą sobie z tym problemem. Celem tzw. rejuvenatorów jest chemiczne i fizyczne przywrócenie pierwotnych właściwości starego asfaltu w mieszance z destruktem. Pozwala to na zastosowanie do budowy dróg nawet do 50 proc. destruktu z recyklingu starych nawierzchni. Efektem są wysokiej jakości warstwy asfaltowe, które pozwalają szerzej wykorzystywać materiały z recyklingu bez pogarszania parametrów użytkowych nawierzchni.

Badania laboratoryjne i terenowe prowadzone przez Grupę ORLEN potwierdziły skuteczność nowego rozwiązania. Lepiszcza RC stosowane w mieszankach zawierających RAP poprawiają jednorodność materiału i zwiększają jego zagęszczalność. Okazało się także, że w większym stopniu uodparniają asfalt na ponowne starzenie, co bezpośrednio przekłada się na dłuższą żywotność nowej drogi.

Kierowca poruszający się po takiej trasie nie odczuje żadnej różnicy w komforcie czy bezpieczeństwie jazdy. Różnicę odczuje jednak środowisko oraz finanse publiczne.

Równolegle ORLEN rozwija technologię Warm Mix Asphalt (WMA), czyli mieszanek asfaltowych produkowanych w obniżonych temperaturach. W klasycznym procesie produkcji mieszanki mineralno-asfaltowe wymagają wysokiej temperatury, co w oczywisty sposób zwiększa zużycie energii i emisję. W przypadku pojedynczej inwestycji efekt użycia asfaltu WMA może nie być aż tak widoczny, ale przy skali infrastruktury drogowej w całym kraju staje się istotnym elementem bilansu emisyjnego.

Kolejnym obszarem badawczym w Grupie ORLEN są asfalty z dodatkiem biokomponentów, które mogą wspierać właściwości lepiszcza i jednocześnie zmniejszać zależność od surowców kopalnych. W tych innowacjach nie chodzi o gwałtowne zastąpienie dotychczasowych rozwiązań, lecz o ich stopniowe udoskonalanie. Właśnie dlatego prace badawcze koncentrują się na stabilności parametrów i kompatybilności z istniejącą infrastrukturą produkcyjną.

Regulacje doganiają technologię

Nawet najbardziej obiecujący wynalazek laboratoryjny nie zmieni świata, jeśli na drodze do jego wdrożenia staną bariery formalno-prawne. Istotnym momentem dla rozwoju recyklingu asfaltu w Polsce były zmiany regulacyjne wprowadzone pod koniec 2021 roku, które określiły warunki utraty statusu odpadu dla destruktu asfaltowego. Uporządkowanie tych zasad umożliwiło szersze wykorzystanie RAP w inwestycjach drogowych.

Dodatkowo, projekty realizowane w kolejnych latach w ramach Programu Rozwoju Innowacji Drogowych (RID), przy wsparciu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju i Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad, doprecyzowały wytyczne dotyczące ponownego wykorzystania destruktu w konkretnych technologiach nawierzchniowych. W efekcie recykling stał się również elementem systemu prawnego.

Z perspektywy inwestycyjnej wykorzystanie materiałów z recyklingu oraz nowoczesnych technologii asfaltowych wpływa nie tylko na emisje, ale również na koszty całego cyklu życia infrastruktury. Mniejsze zapotrzebowanie na surowce pierwotne, ograniczenie transportu i możliwość wielokrotnego wykorzystania materiału przekładają się na większą przewidywalność kosztów.

Jednocześnie gospodarka o obiegu zamkniętym zwiększa odporność systemu na zakłócenia łańcuchów dostaw, co w ostatnich latach stało się realnym czynnikiem ryzyka w dużych inwestycjach infrastrukturalnych.

Eksperci ORLENU podkreślają, że nawierzchnie asfaltowe już dziś mogą być projektowane tak, aby w całości wracały do obiegu. Doświadczenia z wykorzystaniem mieszanek z udziałem RAP i lepiszczy RC pokazują, że przy użyciu właściwych technologii możliwe jest zachowanie parametrów użytkowych porównywalnych z tradycyjnymi rozwiązaniami, przy jednoczesnym obniżeniu śladu środowiskowego.

Dekarbonizacja asfaltu nie sprowadza się do jednego wynalazku. To równoległe działania obejmujące produkcję, projektowanie mieszanek, recykling, logistykę i regulacje. Kluczowe jest łączenie różnych rozwiązań, a wszystko po to, by stopniowo przesuwać cały sektor w stronę mniejszej energochłonności i większego wykorzystania materiałów wtórnych.

Nie jest to zmiana natychmiastowa, ale jej kierunek jest już wyraźnie określony przez technologie i regulacje, które w końcu zaczynają działać wspólnie.

[1] „Asfalt”- przywołany w artykule to potoczne określenie mieszanek mineralno-asfaltowych (mma), z których budowane są nawierzchnie drogowe. W mma ponad 90% stanowią kruszywa, które sklejone są ze sobą lepiszczem asfaltowym, To właśnie innowacyjne lepiszcza asfaltowe są bohaterami tego artykułu.

Tekst: Kamil Niemyjski, Kierownik, Dział Badań Petrotechnologii i Zagospodarowania CO2, Agnieszka Kędzierska, Ekspert, Dział Badań Petrotechnologii i Zagospodarowania CO2, Marcin Konkol, Dyrektor Biura Projektów B+R Downstream.