生物沥青

随着传统化石能源的不断消耗以及世界范围内人们对于低碳和环保的要求，国内外已经开始了对于生物沥青这一新型材料的研究，并且美国、荷兰以及挪威等国家已经铺筑了生物沥青实验路段。生物沥青是指以林业资源、城市垃圾以及动物排泄物等经过液化以及分离制备的沥青类材料，也是生物质原料加工生产生物基材料（糠醛、糠醇、二甲基呋喃、生物柴油等）过程中剩余的高分子碳水化合物。其具有来源广泛、成本低廉、绿色无污染以及可再生的特点。

图1 生物沥青性状图

现阶段，国内外学者已经尝试了以松木，柳木、废弃电路板、猪粪以及稻壳等为原料制备生物沥青。生物沥青制备的核心是生物重油的制备，主要是通过生物质裂解技术制备得到。生物质裂解过程主要是在充满惰性气体的裂解炉内高温加热，产生固体生物炭、部分可燃性气体和生物油，再对生物油作蒸馏等一系列处理得到生物重油。在生物重油与基质沥青混合之前，先把基质沥青加热至120℃左右，把生物重油通过水浴加热至大约90～100℃，生物油与基质沥青按照预先设计量进行混合。然后通过高速剪切设备进行高速搅拌，转速约为5000转/时，在110℃下搅拌约15分钟，使二者充分均匀混合即可得到生物沥青。

生物沥青主要用于加工生产燃料、沥青添加剂、铸造粘结剂、沥青涂料、防水材料等。而生物沥青主要有 3 种应用方式：直接替换石油沥青（替代率 100%）；作为石油沥青的稀释液（替代率25%～75%）以及作为石油沥青的改性剂（替代率小于 10%）。

通过对生物沥青性能研究，测得其各项技术指标，主要试验包括软化点试验、针入度试验、延度试验及黏度试验。可以看出，相对石油沥青而言，生物沥青的软化点有所提高，说明生物沥青高温性能较好;针入度、延度和黏性等级都有显著的降低，说明在常温下黏度较大，塑性较差，有硬脆的不足。除了以上主要的性能特征外，生物沥青的比重、温度敏感性、抗老化性与流变性能在相同环境下与石油沥青也有明显的区别。

生物沥青是传统沥青的良好替代品，具有可再生、高性价比和环保等优点。我国已经开始研究生物沥青并且已有能源企业规模化生产，技术方面逐渐变得成熟。通过对国内外生物沥青发展研究可以看出生物沥青能够降低石油沥青的黏度、提高低温性能、降低传统沥青温度敏感性，与基质沥青有很好的相溶性;但也有高温下易老化、低温下易脆、延性较低、长时间放置后会表现出非均匀性等问题。