رئیس مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در گفت‌و‌گو با «ایران اقتصادی» خبر داد
افزایش 4 برابری عمر رویه آسفالتی با استفاده از فناوری‌های نوین
یکی از محصولات جانبی تصفیه نفت‌و‌گاز، گوگرد است. این ماده ارزشمند به وفور در پالایشگاه‌های کشورهای نفت‌خیز جهان تولید می‌شود. براساس آمار، در سال 2023 ایران با 1.6 میلیون تن تولید گوگرد در سال در جایگاه دوازدهم در جهان قرار دارد. در حال حاضر، رشد تولید گوگرد در ایران و دنیا بیش از رشد مصرف آن است و تنها سهم اندکی از گوگرد در صنعت استفاده می‌شود و عمده آن به صورت خام صادر و یا در محوطه‌های پالایشگاهی انباشته می‌شود. این موضوع ضمن خام‌فروشی، کاهش فضای تولید در پالایشگاه‌ها را به همراه خواهد داشت و به‌عنوان یک معضل زیست‌محیطی توسعه پایدار مناطق را به خطر انداخته است. از آنجا که یکی از شاخص‌های توسعه‌یافتگی کشورها، میزان ارزش افزوده به گوگرد خام است، متأسفانه به‌دلیل عدم ایجاد زنجیره ارزش گوگرد در صنایع مختلف، کشور از مزایای این محصول نیز محروم مانده است. یکی از کاربردهای گوگرد، استفاده در پروژه‌های عمرانی به عنوان بتن گوگردی، پوشش گوگردی و آسفالت گوگردی است. محمدمهدی حیدری، رئیس مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی با بیان اینکه دانش پایدارسازی گوگرد جهت استفاده در صنعت عمران مسأله‌ای بسیار مهم برای کشور به شمار می‌رود می‌گوید: این فناوری دراختیار تعداد محدودی از شرکت‌های مطرح جهانی نظیر شرکت شل انگلستان، گازپروم روسیه، استارکریت امریکا، توتال فرانسه، تیوتیوب بلژیک و ماربتویل لهستان است. اهمیت این موضوع سبب شد تا دستیابی به این فناوری در دستور کار مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی و برخی از دانشگاه‌ها و شرکت دانش‌بنیان صاحب فناوری قرار گیرد و پس از 12 سال پژوهش، ایران در جمع 8 کشور جهان و چند شرکت مطرح جهانی، صاحب این فناوری است که پس از طی فرایندهای آزمایشگاهی و اجرای میدانی در مناطق مختلف کشور، با حمایت ویژه دولت در حال توسعه و به‌کارگیری در پروژه‌های مختلف است.
عمر آسفالت و روکش‌های آسفاتی در راهسازی کوتاه است و این موضوع هزینه سنگینی را سالانه بر بخش حمل و نقل و بودجه عمومی تحمیل می‌کند. استفاده از فناوری‌های جدید چقدر به حل این معضل کمک می‌کند؟
افزایش عمر روکش‌های آسفالتی در کشور یکی از دغدغه‌های جدی جامعه فنی و مدیریتی است که مطابق با طراحی روسازی باید در حدود ۱۲ تا ۱۵ سال باشد. کاهش عمر روسازی‌ها هزینه‌های کلان راهسازی را به کشور تحمیل می‌کند و عدم نگهداری بموقع موجب خواهد شد تا به دلیل اضمحلال روسازی، این هزینه هر سال به صورت تصاعدی افزایش یابد. این مسأله در نقاط مختلف کشور خصوصاً در مناطق گرمسیر و با ترافیک زیاد معضل بزرگی را ایجاد می‌کند.
با توجه به افزایش روزافزون میزان تردد وسایل نقلیه، تنوع شرایط اقلیمی و لزوم تطابق خصوصیات قیرهای تولیدی با معیارهای عملکردی مخلوط آسفالتی از قبیل شیارشدگی، خستگی، ترک‌های برودتی و تغییر شکل‌هایی که در اقلیم‌های مختلف صورت می‌گیرد، افزایش خصوصیات مکانیکی مخلوط آسفالتی با مواد پلیمری مورد انتظار است. با توجه به محدودیت عملکرد رویه‌های آسفالتی تولید شده با قیرهای معمولی تحت بارهای محوری سنگین و تغییرات دمایی و آب و هوایی در پهنه گسترده کشور ایران، ضروری است تا با روش‌های مختلفی عملکرد رویه‌های آسفالتی راه‌های درون شهری و برون شهری را بهبود بخشید. یکی از مؤثرترین شیوه‌های بهبود خصوصیات عملکردی و کاهش هزینه‌های تولید و اجرای مخلوط آسفالتی استفاده از افزودنی گوگرد فرآوری شده است.
این فناوری چگونه وارد چرخه تولید کشور شده است؟ آیا با استفاده از آن هزینه‌های عمرانی بالا نمی‌رود؟
افزودنی گوگرد فرآوری شده برخلاف اغلب پلیمرها، نیازی به پیش اختلاط با قیر و نصب تجهیزات تولید و نگهداری قیر پلیمری نداشته و به‌صورت مستقیم در حین فرآیند اختلاط سنگدانه و قیر به میکسر تولید آسفالت اضافه خواهد گردید. این امر باعث ایجاد سهولت در استفاده از افزودنی گوگرد فرآوری شده در کارخانجات تولید آسفالت شده و نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه جهت خرید و نصب تجهیزات تولید قیر پلیمری در کارخانجات آسفالت را حذف می‌نماید. علاوه بر تمام مزایای ذکر شده این افزودنی جایگزین تا ۴۰ درصد قیر مصرف شده یا در نهایت بسته به نوع پروژه، بین ۱۵ تا ۲۰ درصد در قیمت تمام شده آسفالت صرفه‌جویی اقتصادی دارد. این محصول به‌طور محدود در برخی از مسیرهای کشور در یک دهه اخیر در فرایند آسفالت‌کاری استفاده شده است. با توجه به برداشت میدانی از پروژه آسفالت گوگردی اجرا شده در سال ۱۳۹۲ در محور اردکان به نائین، عملکرد این محصول فناورانه پس از ۱۱ سال براساس شاخص PCI و استاندارد ۶۴۳۳D ASTM در محدوده رضایتبخش (۷۵ درصد) قرار گرفته است که با توجه به میانگین شاخص مزبور برای روسازی آسفالتی معمولی در کشور، استفاده از این محصول سبب افزایش بیش از ۴ برابری عمر رویه آسفالتی شده است.
عمر مفید آسفالت گوگردی در مقایسه با آسفالت معمولی چه تفاوتی دارد؟
پایش میدانی از پروژه‌های آسفالت گوگردی انجام شده در شریان‌های اصلی و پرتردد کشور نشان می‌دهد عمر مفید این رویه حدوداً ۴ برابر آسفالت معمولی رایج در کشور است. بنابراین با در نظر گرفتن یک بازه ۲۰ ساله و میانگین تورم ۳۰ درصدی در حوزه عمرانی کشور، هزینه تولید و اجرای آسفالت معمولی در انتهای دوره بیست ساله حدود ۳ برابر آسفالت گوگردی (با احتساب خسارات وارده به وسایل نقلیه و تلفات فوتی و جرحی) خواهد شد. از آنجا که شرکت ساخت و توسعه زیربناهای حمل‌ونقل کشور سالانه حدود ۷۵۰ کیلومتر بزرگراه احداث می‌کند، در صورتی که ۲۵ درصد از حجم آسفالت مصرفی در احداث راه‌ها به آسفالت گوگردی اختصاص یابد، از محل صرفه‌جویی حاصله ناشی از افزایش عمر مفید می‌توان هزینه ساخت ۵ سال بزرگراه (معادل ۳۷۵۰ کیلومتر) را تأمین کرد.
آسفالت گوگردی مزایای دیگری نیز دارد. مزایای مخلوط آسفالتی گوگردی صرفه اقتصادی و کاهش ۱۵ تا ۲۰ درصدی قیمت تولید آسفالت به دلیل قیمت پایین‌تر این محصول در مقایسه با قیر است. همچنین کاهش هزینه‌های نگهداری و ارتقای مشخصات عملکردی مخلوط آسفالتی دوام و عمر بیشتر، کاهش شیارشدگی و ترک‌خوردگی آسفالت اصلاح شده، کاهش هزینه‌های تولید و اجرا، کاهش دمای اختلاط و تراکم آسفالت اصلاح شده و در نتیجه کاهش هزینه‌های تولید و اجرا، افزایش تراکم‌پذیری در طی پروسه پخش آسفالت، از دیگر مزایای استفاده از آسفالت گوگردی است.
از نظر ملاحظات زیست‌محیطی آسفالت گوگردی چه برتری‌ای نسبت به قیر معمولی دارد؟
نتایج مطالعات زیست محیطی انجام شده توسط مرکز تحقیقات حاکی از آن است که میزان تصاعد گازهای خطرناک بسیار پایین‌تر از حدود استاندارد بین‌المللی است. طبق اندازه‌گیری انجام شده روی گاز گوگرد دی‌اکسید و هیدروژن سولفید در محیط کارخانه آسفالت و خارج از فضای کارخانه، میزان آنها کمتر از حد مجاز استاندارد است. درصورتی که دمای تولید آسفالت در مرحله پخش و تراکم از میزان مشخصی تجاوز نکند، انتشار این گازها به میزان قابل‌توجهی کاهش یافته و نگرانی زیست محیطی و سلامت برای عوامل اجرایی نخواهد داشت.
محصولات گوگردی در زیرساخت‌های عمرانی کشور چه کاربردهای دیگری دارد؟
با توجه به شرایط خاص اقلیم مناطق جنوبی کشور، بیشترین میزان املاح نمک (یون کلر) در دنیا در سواحل خلیج فارس است که سبب شده تا عمر مفید سازه‌های بتنی در این ناحیه به کمتر از ۱۵سال برسد. براساس مطالعات بین‌المللی، سالیانه ۷۵ صدم درصد از GDP (تولید ناخالص ملی)، خسارتی است که فقط به زیرساخت‌های کشورهای حوزه خلیج فارس و دریای عمان (شامل اسکله‌ها، موج‌شکن‌ها، سایر سازه‌های دریایی، مسکونی، اداری در جوار ساحل، پل‌ها، قطعات بتنی غیرسازه‌ای و...) وارد می‌شود (خسارت وارده به تجهیزات و تأسیسات حدود ۶ برابر این مقدار است). از سوی دیگر در مناطق سردسیر، پدیده ذوب و یخبندان، سالیانه خسارت‌های متعددی به قطعات بتنی در معرض شرایط محیطی مهاجم (نظیر پایه پل‌ها، حفاظ‌های بتنی راه (نیوجرسی)، جداول بتنی در شهرها و...) وارد می‌آورد که عمر این قطعات را به کمتر از ۵ سال کاهش می‌دهد.
از دیگر معضلات موجود در صنایع مختلف نظیر فولاد، مس، استحصال فلزات و... که برای تولید محصولات خود از اسیدهای مختلف استفاده می‌کنند، خوردگی بتن حوضچه‌های آنهاست که سبب شده سالیانه خسارت زیادی را به این صنایع تحمیل کند و حتی در برخی موارد موجب تعطیلی آنها شده است. از آنجا که مواد محافظ اسید بسیار گرانقیمت بوده و در برخی از شرایط خاص، محصولی مناسب وجود ندارد، این معضل آسیب جدی به تولید زده و هزینه‌های تمام شده محصولات صنعتی را افزایش می‌دهد.
پوشش‌های گوگردی و بتن گوگردی از جمله محصولاتی است که می‌تواند معضلات مطرح شده را تا حد زیادی رفع کند و ضمن رقابت بسیار محسوس با محصولات مشابه خارجی، مشکلات زیست‌محیطی ناشی از انباشت گوگرد مازاد و همچنین آفت خام‌فروشی را مرتفع ساخته و زنجیره ارزش گوگرد را در صنعت عمران تکمیل می‌کند. استفاده از این محصولات، ضمن افزایش عمر بیش از ۳ برابری، خصوصیات عملکردی و مکانیکی محصول را افزایش داده است. در بتن و پوشش گوگردی، سیمان و آب به‌طور کامل حذف شده و گوگرد فرآوری شده جایگزین آن خواهد شد و خاصیتی ضدرطوبت، ضد نمک و ضد اسید در کلاس‌های مختلف محصول ایجاد می‌کند. با توجه به عدم استفاده از آب در تولید و نگهداری، این نوع بتن می‌تواند در مناطق خشک و کویری و در کل در مکان‌هایی که مشکل کمبود آب وجود دارد، استفاده شود. همچنین با توجه به اینکه مقاومت فشاری بتن گوگردی با فوریت حاصل می‌شود، در سازه‌های سریع‌الاحداث نیز کاربرد مضاعف دارد.
از جمله کاربردهای محصولات بتن و پوشش گوگردی در کشور می‌توان به اجرای سازه‌های مدفون مقاوم در برابر خوردگی جهت حفاظت پدافندی از تجهیزات، زاغه مهمات، مخازن سوخت، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و کانال‌های انتقال آن، ساخت برخی از سازه‌ها از بتن گوگردی (بدون نیاز به آب و سیمان و مصالح سنگی مرسوم) در جزایر جنوبی کشور با استفاده از مصالح بومی و بدون انتقال مصالح سنگی از دوردست، کانال‌های عبور اسید و کفپوش‌های ضد اسید، حوضچه‌های لجن اسید در صنایع شیمیایی و استحصال فلزات (لیچینگ)، تراورس راه آهن، فونداسیون دستگاه‌های صنعتی و دکل‌های برق در زمین‌های نمکی و سولفاتی، انبار و محل نگهداری حیوانات و مواد زائد کشاورزی، بناهای کارخانجات تولید کودهای شیمیایی، پوشش اسکله‌ها و پایه‌های بتنی در مقابله با نفوذ یون کلر در حاشیه خلیج‌فارس و دریای عمان، پوشش سازه‌های بتنی (ساختمان‌های مسکونی، اداری و بیمارستانی) در سواحل جنوب کشور و جزایر در مقابله با نفوذ یون کلر، پوشش جداول بتنی، نیوجرسی، کالورت‌ها، تیرهای بتنی برق در شرایط محیطی مهاجم از قبیل یخ‌زدگی، نفوذ یون کلر و... پوشش پایه‌ها و کوله‌های پل‌های بتنی در مناطق سردسیر اشاره کرد.
برای استفاده از این محصولات و حمایت از تولید آن چه تسهیلاتی در نظر گرفته شده است؟
مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در طول بیش از یک دهه تلاش به منظور شناسایی قابلیت‌های فنی محصولات گوگردی، الزامات و ضوابط و دستورالعمل‌های فنی را در این حوزه تدوین نموده و پیگیری مضاعفی را برای به‌کارگیری این محصولات در زیرساخت‌های عمرانی کشور در دستور کار خود قرار داده است. در همین راستا با امضای تفاهمنامه همکاری با معاونت مهندسی، پژوهش و فناوری وزارت نفت و استفاده از ظرفیت‌ها و همکاری و همراهی این وزارتخانه در تأمین گوگرد و توسعه محصولات مختلف، اقدامات مؤثری را در دست انجام قرار داده‌ایم. مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی همچنین با همکاری معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، درخصوص استقرار اولین شرکت تولیدکننده محصولات گوگردی در مجموعه پارک علم و فناوری پالایشگاه تهران با ۲ خط تولید، حمایت‌های لازم را انجام داده است.