Qu’est-ce que l’asphalte ?
L’asphalte est un matériau noir composé principalement d’hydrocarbures obtenus par raffinage du pétrole brut.
Il est également connu sous le nom de bitume de terre ou de bitume broyé. Il est solide ou semi-solide à température ambiante, mais fond facilement en liquide à haute température.
La plupart des bitumes utilisés aujourd’hui sont dérivés du pétrole. Toutefois, il existe également des bitumes naturels. On peut également faire une distinction entre l’asphalte et les produits transformés obtenus en mélangeant de l’asphalte avec du sable ou des pierres, que l’on appelle des mélanges d’asphalte.
Le béton est un produit similaire à l’asphalte. Le béton est une substance très différente car il s’agit d’une poudre qui est solidifiée en ajoutant du sable et de l’eau au ciment et en utilisant une réaction de polymérisation.
Utilisations de l’asphalte
Les principales utilisations de l’asphalte sont le revêtement des routes, les carburants et les matériaux de construction.
1. Revêtement routier
L’asphalte est utilisé pour paver les routes. Au Japon, plus de 90 % des routes sont recouvertes d’asphalte. Il est utile pour plusieurs raisons, l’une d’entre elles étant son faible prix.
Comparé au béton, il peut être posé à un coût unitaire inférieur. Une autre raison de son utilisation pour le revêtement des routes est qu’il peut être construit en peu de temps et que sa perméabilité peut être contrôlée.
Récemment, des revêtements d’asphalte ayant des propriétés de rétention d’eau et de barrière thermique et silencieuse ont été développés pour lutter contre le phénomène d’îlot de chaleur urbain.
2. Matériaux de construction
L’asphalte est également utilisé comme matériau de construction. Les bâches de toiture, par exemple, peuvent être fabriquées à partir d’asphalte et sont appelées toitures en asphalte. La couverture en asphalte sous les éléments de toiture sert à empêcher la pénétration de l’eau de pluie.
Ces dernières années, des toitures en asphalte modifié, dans lesquelles l’asphalte est mélangé à du caoutchouc ou à de la résine synthétique, ont été développées.
3. Carburant
L’asphalte est solide à température ambiante et constitue un matériau difficile à manipuler en tant que combustible. Cependant, il est utilisé comme combustible pour les chaudières de production d’électricité en raison de son faible coût et de son approvisionnement par rapport au fioul lourd.
Le produit naturel, moins visqueux, est broyé en une fine poudre et soufflé dans un four de combustion équipé d’un brûleur fin pour la combustion. Les résidus lourds, provenant par exemple de la distillation du pétrole lourd, sont très visqueux et sont chauffés pour les rendre fluides, par exemple pendant le transport. Lorsqu’ils sont utilisés, ils sont chauffés à l’aide de la vapeur excédentaire de la chaudière afin de maintenir leur fluidité, puis ils sont soufflés dans le processus de combustion à l’aide d’un brûleur.
Dans les deux cas, la teneur en carbone résiduel et en cendres métalliques après combustion est plus élevée que celle du fioul lourd, et les résidus après combustion doivent être traités.
Principe de l’asphalte
L’asphalte est obtenu par distillation du pétrole brut et ses principaux composants sont les paraffines, les naphtènes et les hydrocarbures aromatiques. Le produit est mélangé à du sable et à des agrégats. Ces mélanges sont chauffés et utilisés sous forme liquide, mais se solidifient à température ambiante, ce qui rend la construction difficile.
Des substances appelées émulsifiants sont utilisées pour réduire la viscosité. Les émulsions d’asphalte dispersent l’asphalte sous forme de particules, ce qui réduit sa viscosité et permet de l’installer à température ambiante. Il existe trois types d’émulsifiants : les émulsions cationiques, les émulsions anioniques et les émulsions non ioniques, mais les émulsions cationiques sont actuellement les plus utilisées.
L’émulsifiant utilisé modifie les propriétés, mais le filler mélangé au bitume influence également les propriétés. Le filler est un matériau pulvérisé tel que le calcaire. Le mélange de filler est censé améliorer la viscosité.
Un mélange bitumineux à granulométrie dense utilisé sur une route typique a une composition de 55% de granulats grossiers, 35% de granulats fins, 5% de filler et 5% de bitume. Une plus grande quantité de granulats grossiers est utilisée pour une perméabilité plus élevée et une plus grande quantité de granulats fins pour une perméabilité plus faible. La composition peut être modifiée pour obtenir les propriétés souhaitées.
Autres informations sur l’asphalte
Problèmes en tant que carburant
L’utilisation de l’asphalte comme combustible pose deux problèmes principaux. Il s’agit de l’usure et de la pollution des équipements du système de combustion et de la pollution de l’air par les gaz de combustion. Quant aux impuretés présentes dans le bitume, elles sont dues aux différents métaux lourds et à la teneur en soufre du bitume.
Parmi les différents métaux lourds, les composés de vanadium ont un point de fusion plus bas que les autres oxydes métalliques, de sorte qu’ils forment un brouillard dans le four et se déposent. Les dépôts fondus empêchent le transfert de chaleur tout en provoquant la corrosion, ce qui réduit les performances de la chaudière. Celle-ci doit donc être nettoyée régulièrement.
La majeure partie du soufre contenu dans la chaudière est gazéifiée sous forme d’oxydes de soufre. Étant donné qu’ils provoquent une pollution de l’air s’ils sont laissés tels quels, des équipements de désulfuration des gaz de combustion ou des installations de traitement des gaz de combustion sont nécessaires. En fonction de la quantité de gaz de combustion, des installations à grande échelle peuvent être nécessaires. Ces dernières années, son utilisation comme combustible est devenue de plus en plus difficile en raison de réglementations environnementales plus strictes et de l’augmentation des coûts d’entretien des équipements.