Performance Optimization and Sustainability Assessment of Reclaimed Asphalt Pavement Modified with Waste Engine Oil for Flexible Pavement Applications

Sempre que uma estrada é construída, ela depende de dois ingredientes principais: pedra britada e um ligante preto e pegajoso feito de petróleo bruto. Este ligante, conhecido como betume, mantém as pedras unidas para criar uma superfície lisa para os veículos. Durante décadas, a indústria da construção civil tem dependido de pedra fresca e de óleo novo para construir estas estradas flexíveis. No entanto, esta abordagem está a tornar-se cada vez mais dispendiosa e ambientalmente prejudicial. O mundo está a ficar sem petróleo bruto de fácil acesso e escavar nova pedra esgota os recursos naturais. Ao mesmo tempo, quando as estradas antigas são destruídas, o material resultante, chamado pavimento asfáltico reciclado, acaba frequentemente em aterros sanitários. Isto cria um problema duplo: estamos a desperdiçar um recurso valioso enquanto continuamos a consumir mais matérias-primas.

Para resolver isto, os engenheiros estão a procurar formas de reciclar estes materiais rodoviários antigos. O desafio é que o betume nas estradas antigas envelheceu e endureceu com o tempo, tornando-se quebradiço e propenso a fissuras. Se os construtores simplesmente misturarem este material antigo e quebradiço com pedra nova, a estrada resultante provavelmente falharia rapidamente. Para corrigir isto, os investigadores começaram a testar um método de "rejuvenescimento" do ligante antigo. Eles utilizam óleo de motor usado, um poluente comum proveniente de carros e maquinaria, para suavizar o betume endurecido. A ideia é transformar dois produtos de resíduos — pedaços de estradas antigas e óleo usado — numa nova superfície rodoviária de alta qualidade. Um estudo recente realizado por investigadores do Ajay Kumar Garg Engineering College, na Índia, explorou exatamente quão bem esta combinação funciona, visando encontrar a receita perfeita que equilibra a resistência da estrada com os benefícios ambientais.

Os investigadores propuseram-se a criar um novo tipo de mistura rodoviária utilizando pavimento asfáltico reciclado e óleo de motor usado. Começaram por reunir os seus materiais: betume padrão utilizado para estradas novas, pedra britada e o pavimento asfáltico reciclado retirado de estradas antigas e danificadas. Também recolheram óleo de motor usado, que planeavam utilizar como agente rejuvenescimento para restaurar a flexibilidade do ligante envelhecido. A equipa preparou várias diferentes quantidades de misturas rodoviárias. Algumas eram misturas tradicionais feitas inteiramente de materiais novos, enquanto outras continham quantidades variáveis de o asfalto reciclado antigo. Nas misturas com asfalto reciclado, adicionaram uma pequena quantidade de óleo de motor usado, especificamente dois por cento em peso, para ver se conseguiria suavizar o ligante antigo o suficiente para tornar a nova mistura trabalhável.

Para testar estas misturas, a equipa utilizou um procedimento de engenharia padrão conhecido como desenho de mistura Marshall. Isto envolve aquecer os materiais, misturá-los e prensá-los numa forma específica para criar uma amostra de teste. Em seguida, colocaram estas amostras numa máquina que as pressiona para baixo para medir quanto peso conseguem suportar antes de partirem, uma propriedade chamada estabilidade. Também mediram o quanto a amostra se deforma sob essa pressão, conhecida como fluxo, e verificaram a quantidade de pequenas bolsas de ar presas no interior da mistura. Ao testar diferentes quantidades de betume e diferentes percentagens de asfalto reciclado, foram capazes de mapear qual a combinação que criava a superfície rodoviária mais forte e durável.

Os resultados mostraram que a mistura rodoviária tradicional, feita com materiais novos, teve um excelente desempenho, mas os investigadores descobriram uma forma de igualar esse desempenho utilizando materiais reciclados. Determinaram que a quantidade ideal de betume para a sua mistura era de pouco mais de cinco por cento. Quando introduziram o asfalto reciclado e o óleo de motor usado, descobriram uma receita específica que funcionava melhor. Uma mistura contendo vinte por cento de asfalto reciclado e dois por cento de óleo de motor usado provou ser o ponto ideal. Esta mistura específica alcançou uma estabilidade de 1006 quilogramas, que é quase idêntica à resistência da mistura tradicional. A quantidade de ar retida no interior da mistura também foi perfeita, situando-se em pouco mais de quatro por cento, que é o alvo para uma superfície rodoviária densa e durável.

Talvez a descoberta mais significativa não tenha sido apenas sobre a resistência, mas também sobre o custo e a sustentabilidade. Os investigadores calcularam que, ao utilizar esta mistura de vinte por cento de asfalto reciclado e dois por cento de óleo de motor usado, o custo de construção de um metro cúbico de estrada caiu mais de quatorze por cento. Esta poupança advém do uso de menos pedra nova e de menos betume novo. Além disso, o estudo destacou que esta abordagem ajuda a resolver dois problemas ambientais de uma só vez: mantém os materiais rodoviários antigos fora dos aterros sanitários e evita que o óleo de motor usado contamine o solo e as águas subterrâneas. O óleo residual atuou como uma ponte química, repondo os óleos perdidos no ligante envelhecido e permitindo que os materiais antigos e novos trabalhassem juntos de forma harmoniosa.

O estudo não se limitou a construir a mistura; os investigadores também utilizaram ferramentas estatísticas para garantir que as suas descobertas eram fiáveis. Utilizaram a análise de regressão, um método de encontrar padrões em dados, para prever o melhor conteúdo de betume, e as suas previsões coincidiram quase perfeitamente com os seus experimentos físicos. Também criaram um índice de desempenho que pesou a força da estrada, a sua flexibilidade e o seu custo uns contra os outros. Nesta classificação abrangente, a mistura com vinte por cento de asfalto reciclado e dois por cento de óleo de motor usado ficou no topo. Ofereceu o melhor equilíbrio entre ser forte o suficiente para suportar o tráfego, flexível o suficiente para resistir a fissuras e barato o suficiente para fazer sentido económico.

Embora os resultados sejam promissores, os investigadores foram cuidadosos ao notar os limites do seu trabalho. Confirmaram que esta mistura específica funciona bem nas condições que testaram, mas reconheceram que as estradas do mundo real enfrentam muitos mais desafios, tais como o tráfego pesado de camiões, o clima extremo e o envelhecimento a longo prazo. O estudo não testou como esta mistura resistiria ao longo de muitos anos no terreno, nem analisou as mudanças químicas microscópicas no ligante em detalhe extremo. Estas são áreas para investigações futuras. No entanto, os resultados atuais fornecem uma base sólida, sugerindo que é possível construir estradas que não são apenas mais baratas e fortes, mas também mais amigáveis para o ambiente.

Em última análise, esta investigação demonstra um caminho prático para uma economia circular na construção rodoviária. Em vez de ver as estradas antigas e o óleo usado como resíduos, o estudo mostra que eles podem ser recursos valiosos. Ao misturar cuidadosamente vinte por cento de asfalto reciclado com uma pequena quantidade de óleo de motor usado, os engenheiros podem criar uma superfície rodoviária que tem o desempenho de uma feita de materiais virgens. Esta abordagem reduz a necessidade de escavar nova pedra e perfurar em busca de novo petróleo, enquanto simultaneamente limpa duas grandes correntes de resíduos. O trabalho sugere que o futuro da construção de estradas pode não residir na procura de novos recursos, mas em formas mais inteligentes de utilizar aqueles que já possuímos.