Son araştırmalara göre, asfalt toksik bileşiklerin kaynağıdır, ancak bilim insanları karbon ayak izini en aza indirirken bunu iyileştirmeye çalışmaktadır.
Dünya genelinde milyonlarca kilometrelik asfalt malzeme yolların yanı sıra yürüyüş yolları, çatılar, otoparklar ve diğer açık alanlar bulunmaktadır. İnşaat ve imalatın yanı sıra su ve ses yalıtımı için de kullanılmaktadır. Ayrıca ekonomiktir, onarımı kolaydır ve tamamen geri dönüştürülebilir.
Ancak, yeni asfaltlanmış bir yolda yeni asfalt kokusu aldıysanız ve hayatınızın birkaç gün kısaldığını hayal ettiyseniz, bu gerçekten çok uzak olmayabilir.
Asfalttan kaynaklanan uçucu emisyonlar üzerine yapılan son araştırmalara göre, yollar insan sağlığının yanı sıra çevreyi de doğrudan etkileyebilecek maddeler salmaktadır.
Asfalt tek bir bileşenden oluşmaz. Çeşitli bütçeler, trafik hacimleri, ortamlar, iklim koşulları ve önceden var olan yüzey yapıları için yapılmış birçok farklı asfalt karışımı vardır. Asfalt çok sayıda kimyasalın bir karışımıdır. Fosil yakıtlardan üretildiği ve üretim sırasında 350 °C’ye varan sıcaklıklar gerektirdiği için malzemenin azımsanmayacak bir karbon etkisi vardır.
Bir ticaret kuruluşu olan Ulusal Asfalt Kaplama Birliği, 2009 ile 2019 yılları arasında ABD’de asfalt karışımı üretiminden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının yılda ortalama 20 milyon metrik ton karbondioksit eşdeğeri veya ABD’deki tüm bu tür emisyonların yaklaşık %0,3’ü olduğunu tahmin etmektedir. Asfaltın yaşam döngüsünün nakliye, montaj ve bertaraf gibi diğer aşamaları bu hesaplamada dikkate alınmamıştır.
Asfaltın insan sağlığı üzerindeki etkileri halen araştırılmaktadır. Son çalışmalara göre, asfalt yüzeyler partikül hava kirliliğinin yanı sıra insanlar için zararlı olan uçucu maddeler de salabilmektedir. Asfalt on binlerce bileşiğin karmaşık bir karışımından oluştuğu için maruziyet ve sağlık etkileri arasındaki korelasyonların ölçülmesi zordur.
Geleneksel olarak, otoyolların ve diğer asfalt yüzeylerin zararlı etkilerini azaltmaya yönelik stratejiler geliştirilirken yalnızca çevresel unsurlar göz önünde bulundurulmuştur. Ancak artık asfalt ve insan sağlığı arasındaki bağlar kurulduğuna göre, bazı araştırmacılar yeni nesil asfaltın geliştirilmesinde karbon ayak izinin azaltılması, dayanıklılığın artırılması ve yollarda çalışan veya yolların yakınında yaşayanlar için olumsuz sağlık etkilerinin önlenmesi arasında bir denge kurulması gerektiğini düşünüyor. Araştırmacılar, uçucu kirleticilerin soluduğumuz havaya karışmasını önlemek için fosil kaynaklı olmayan bileşenler gibi asfalt katkı maddelerini araştırıyor ve trafiğin ve doğanın onlara atabileceklerine dayanabilecek karışımlar geliştiriyorlar.
Benzin, dizel, jet yakıtı ve diğer kimyasallar rafine işlemi sırasında ham petrolden çıkarıldığında geride kalan varil dibi kalıntıları olan asfaltenler ve daha hafif olan maltenler geleneksel olarak asfalt bağlayıcı yapımında kullanılmaktadır.
Asfaltlama malzemelerinden genellikle “asfalt” olarak söz etsek de, yollara dökülen simsiyah bulamacın sadece %5’i aslında asfalttır. Çakıl ve diğer agregalardan oluşan diğer %95’lik kısım ise asfalt tarafından bağlanmaktadır.
Bu kimyasal karışım yollara uygulandıktan sonra, daha küçük, daha hafif moleküllere ayrılana kadar ısıya, güneş ışığına ve diğer hava unsurlarına ve trafiğin ağırlığına maruz kalır. Bu moleküller ısındığında buharlaşıp uçabilir ve bilindik kokuyu yayabilir.
Emisyonlar, benzofuran, benzoik asit, dibenzotiyofen, hekzanetiyol ve polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH’lar) gibi oksijen veya sülfür taşıyan aromatikler gibi tehlikeli olma potansiyeline sahip uçucu organik bileşikleri (VOC’ler) içerir.
Amerikan Akciğer Derneği’ne göre, bazı VOC’ler gözleri, burnu ve boğazı tahriş edebilir, nöronlara ve diğer organlara zarar verebilir ve muhtemelen kansere neden olabilir. Ek olarak kan ve karaciğer sorunlarıyla bağlantılı olan PAH’lardır.
Carnegie Mellon Üniversitesi’nde kimya mühendisi olan Albert Presto’ya göre, “asfalt ürünlerinden bir dizi sıcaklıkta emisyonlar var”, hatta “oldukça mütevazı” olanlar bile. Presto’nun ekibi, Yale Üniversitesi’nden Drew Gentner’in ekibiyle birlikte, kentsel hava kalitesi tahminlerinde göz ardı edilen bir kirlilik kaynağı olarak asfalt emisyonlarını değerlendirdi.
Taze asfaltı çeşitli derecelerde ısıtıp simüle edilmiş güneş ışığına maruz bırakan araştırmacılar, malzemenin PAH’lar, alkanlar ve aromatik kimyasallardan oluşan bir karışım yaydığını keşfetti.
Asfaltı orta derecede güneş radyasyonuna maruz bıraktıklarında, VOC emisyonlarında %300’lük bir artış gözlemlediler ve ayrıca ortam sıcaklığındaki her 20 °C’lik artış için bu emisyonlarda %70’lik bir artış gözlemlediler.
En belirgin risk mesleki maruziyettir çünkü ekipler sıklıkla yüksek konsantrasyonlu emisyonlara maruz kalmakta ve VOC’ler yeni döşenmiş kaplamadan dışarı yayılmaktadır. Ancak Presto’ya göre, “daha geniş anlamda, bütün bir şehirde, uzun süre düşük seviyede emisyon yayan çok sayıda [asfalt] yüzeyiniz var”. Bu da sonunda, havaya karıştıktan sonra oksitlenmeye devam eden ve partikül madde oluşturmak üzere bir araya toplanan organik bileşiklerden oluşan ikincil aerosollere neden oluyor.
Bu yüzeylerin genel aerosol yüküne katkıları asgari düzeyde olsa da, uzun süre dayandıkları ve potansiyel olarak büyük bir etkiye sahip olabilecekleri için izlenmeleri gerekir. İnsanların ne kadar asfalta maruz kaldığını ölçmek meselenin sadece yarısıdır. Ayrıca, Arizona Eyalet Üniversitesi’nden hesaplamalı protein biyokimyası konusunda uzman Judith Klein-Seetharaman’a göre, ne araştırmacılar ne de düzenleyiciler, malzemenin sayısız bileşeninin tek başına veya toplu olarak sağlık üzerindeki tüm potansiyel etkilerinin tam olarak farkında değildir.
Şu anda, asfaltta bulunan kimyasalların çoğuna sağlıksız maruziyeti belirlemek için referans bileşiklerin bir listesi ve bunların kabul edilen maruziyet sınırları kullanılmaktadır.
Ancak bazı durumlarda 1990’ların başlarında bu sınırlar spektrografik, kromatografik ve yüzey örnekleme prosedürleri kullanılarak kolayca tespit edilebilenlere göre belirleniyordu. Klein-Seetharaman’a göre, bu yöntemlerle sağlanan bilgiler, bu bileşiklerin birbirleriyle nasıl etkileşime girebileceği konusunda yargıda bulunmak için yetersizdir.
Analizler, asfalt emisyonlarının, bazıları sağlık üzerindeki etkileri bile değerlendirilmemiş binlerce bileşen içerdiğini göstermiştir, bu nedenle “aşırı basitleştirme” teriminin uygunsuz olduğunu iddia etmektedir.
Vücudun bu maddeleri uzun süre biriktirmesini dikkate alan çalışmalar da Klein-Seetharaman’ın ilgilendiği bir konu. VOC’lerin bir kişinin vücuduna ilk olarak solunum yoluyla girebileceği ve daha sonra kan dolaşımı yoluyla diğer organlara geçebileceği ikincil sistemik etkilerin potansiyelinden bahsetmektedir.
Bu kirleticilerden bazıları lipid damlacıklarının içinde gizlenerek oyalanabilir ve yıllar sonra lipidler parçalandığında kan dolaşımına karışarak uzun süreli hasara yol açabilir.
Klein-Seetharaman ve meslektaşları, etkileşim ağını daha iyi anlamak için bilinen asfalt bileşiklerinin ve ilişkili hücresel göstergelerin etkisi üzerine literatürü inceledi. Bu kirleticiler, değiştirdikleri çok sayıda gen ve cilt bozuklukları, karaciğer hasarı, astım, kronik obstrüktif akciğer hastalığı ve kardiyovasküler hastalık gibi olası sağlık etkileri arasındaki ilişkilerin haritasını çıkardılar.
Birçok akademisyene göre asfalt emisyonlarının çoğunun yol yapımı sırasında ortaya çıktığı düşünülse de Klein-Seetharaman’ın Arizona State’teki meslektaşı Elham Fini, her yıl yaz aylarında çölde asfalt dumanı kokladığını belirtiyor.
Bu da asfalt yüzeylerin kalitesinin düştüğünü gösteriyor.
Buna bir çare bulmak amacıyla Fini’nin laboratuvarı, daha az tehlikeli kimyasal emisyona sahip bir asfalt bağlayıcı geliştiriyor. Ekibi bunu yaparken asfaltın karbon ayak izini en aza indirmeyi umuyor. Araştırmacılar biyokütleden elde edilen düşük karbonlu katkı maddeleri üzerinde çalışıyor. Bunlar doğal karbon yutakları olduklarından VOC’leri havaya karışmadan önce tutabilirler.
Yosun ve gübre gibi atık biyokütlenin termokimyasal dönüşümünün bir ürünü, demir açısından zengin biyokömür üretir. Karbonlu bir madde olan biyokömür, gaz ve ağır metal bileşiklerini toplayabilen çok gözenekli yapısı nedeniyle CO2 yakalama ve çevresel iyileştirme için kullanılmaktadır.
VOC emisyonlarını yalnızca %59 oranında azaltan geleneksel biyokömürün aksine, Fini ve meslektaşları asfalta demir açısından zengin bir biyokömür türünün eklenmesinin VOC emisyonlarında %76’lık bir azalmaya neden olduğunu bulmuşlardır. Bilim insanları bilgisayar simülasyonları aracılığıyla demir-azot bağlarına sahip fonksiyonel grupların VOC’leri katalitik olarak adsorbe etme ve parçalama yeteneğine sahip olduğunu keşfetti.
Ekip, sıvılaştırılmış alg biyokütlesinden yapılan bir katkı maddesini asfaltla karıştırarak VOC’lerin ve ikincil aerosol kirleticilerin öncüleri olan organik molekülleri havaya karışmadan önce yakalamaya çalışıyor. Biyokütle üretme prosedürüne araştırmacılar tarafından AirDuo adı verildi çünkü iki adım içeriyor: araştırmacılar önce havadan CO2 toplamak için karbon yakalama teknolojisini kullanıyor ve ardından bu CO2 ‘yi alglere veya diğer biyolojik malzemelere besliyorlar.
Ortaya çıkan bağlayıcı, asfalta eklendiğinde, çeşitli reaktif kirleticileri ve bunların öncüllerini seçici olarak emer ve tutar. Başka bir deyişle, asfalt kendi atıklarının icabına bakar.
AirDuo, rafineriler veya araç egzozu gibi asfalt dışındaki kaynaklardan gelen uçucu maddeleri gidermek üzere yapılandırılabilir. Fini’ye göre karbonu hapsedebileceğiniz ve atmosfere geri dönmesini engelleyebileceğiniz her yer faydalıdır. Bu teknoloji ekibi tarafından büyütülüyor.
Hava kalitesini düzenlemenin yanı sıra, laboratuvar testleri Fini’nin katkı maddelerinin yolları daha dayanıklı hale getirdiğini ortaya koyuyor. Yeni asfalt karışımları oluşturulurken göz önünde bulundurulması gereken bir başka faktör de budur: yollar daha dayanıklı olursa, bozulma yavaşlatılabilir ve sık sık yeniden asfaltlanmaları gerekmez.
Sonuç olarak, daha az asfalt kullanılır ve bu da daha az VOC ve PAH salınımına neden olabilir.
Kaynak: cen.acs.org/environment/
