Betume

Betume natural do Mar Morto

Bitumen refinado

A Universidade de Queensland pitch drop experimento, demonstrando a viscosidade de betume

Betumes (,) é um líquido pegajoso, preto, altamente viscoso ou uma forma semi-sólida de petróleo. Nos EUA, é comumente referido como asfalto. Pode ser encontrado em jazidas naturais ou pode ser um produto refinado, sendo classificado como breu. Antes do século 20, o termo asfalto também era usado. A palavra é derivada do grego antigo ἄσφαλτος ásphaltos. O maior depósito natural de betume do mundo, estimado em 10 milhões de toneladas, é o Lago Pitch, no sudoeste de Trinidad.

O principal uso (70%) do betume é na construção de estradas, onde é usado como cola ou aglutinante misturado com partículas de agregado para criar concreto asfáltico. Seus outros usos principais são para produtos betuminosos de impermeabilização, incluindo a produção de feltro para telhados e para vedação de telhados planos.

Nas ciências e engenharia de materiais, os termos "asfalto" e "betume" são frequentemente usados de forma intercambiável para significar formas naturais e manufaturadas da substância, embora haja variação regional quanto a qual termo é mais comum. Em todo o mundo, os geólogos tendem a favorecer o termo "betume" para o material que ocorre naturalmente. Para o material manufaturado, que é um resíduo refinado do processo de destilação de óleos crus selecionados, o "betume" é o termo predominante em grande parte do mundo; no entanto, no inglês americano, "asphalt" é mais comumente usado. Para ajudar a evitar confusão, as frases "asfalto líquido", "aglutinante asfáltico" ou "cimento asfáltico" são usados coloquialmente nos EUA, várias formas de asfalto às vezes são chamadas de "tar", como no nome de La Brea Tar Pits, embora o alcatrão seja um material diferente.

Betumes de ocorrência natural às vezes são especificados pelo termo "betume bruto". Sua viscosidade é semelhante à do melaço frio, enquanto o material obtido da destilação fracionada de petróleo bruto fervendo a 525 °C (977 °F) às vezes é chamado de "betume refinado". A província canadense de Alberta tem a maior parte das reservas mundiais de betume natural nas areias betuminosas de Athabasca, que cobrem 142.000 quilômetros quadrados (55.000 milhas quadradas), uma área maior que a Inglaterra.

Terminologia

Etimologia

A palavra "betume" é do latim e passou do francês para o inglês. A palavra latina remonta à raiz proto-indo-européia *gʷet- "pitch"; veja esse link para outros cognatos.

A palavra "asfalto" é derivado do inglês médio tardio, por sua vez do francês asphalte, baseado no latim tardio asphalton, asphaltum, que é a latinização do grego ἄσφαλτος (ásphaltos, ásphalton), uma palavra que significa "asfalto/betume/piche", que talvez deriva de ἀ-, "não, sem", ou seja, o alfa privativo e σφάλλειν (sphallein), "fazer cair, confundir, (em passivo) errar, (em passivo) ser impedido de". O primeiro uso do asfalto pelos antigos foi na natureza de um cimento para fixar ou unir vários objetos, e assim parece provável que o próprio nome expressasse essa aplicação. Especificamente, Heródoto mencionou que o betume foi trazido para a Babilônia para construir seu gigantesco muro de fortificação. Do grego, a palavra passou para o latim tardio e daí para o francês (asphalte) e o inglês ("asphaltum" e "asphalt"). Em francês, o termo asfalto é usado para depósitos naturais de calcário encharcado de asfalto e para produtos manufaturados especializados com menos vazios ou maior teor de betume do que o "concreto asfáltico" usado para pavimentar estradas.

Terminologia moderna

O betume misturado com argila era geralmente chamado de "asfalto", mas o termo é menos usado atualmente.

No inglês americano, "asphalt" é equivalente ao "betume" britânico. No entanto, "asfalto" também é comumente usado como uma forma abreviada de "concreto asfáltico" (portanto equivalente ao britânico "asfalto" ou "tarmac").

No inglês canadense, a palavra "betume" é usado para se referir aos vastos depósitos canadenses de petróleo bruto extremamente pesado, enquanto "asfalto" é usado para o produto da refinaria de petróleo. O betume diluído (diluído com nafta para fazê-lo fluir nos dutos) é conhecido como "dilbit" na indústria de petróleo canadense, enquanto o betume "atualizado" ao petróleo bruto sintético é conhecido como "syncrude", e o syncrude misturado com betume é chamado de "synbit".

"Betumes" ainda é o termo geológico preferido para depósitos naturais da forma sólida ou semi-sólida do petróleo. "Rocha betuminosa" é uma forma de arenito impregnado com betume. As areias betuminosas de Alberta, no Canadá, são um material semelhante.

Nenhum dos termos "asfalto" ou "betume" deve ser confundido com alcatrão ou alcatrão de hulha. O alcatrão é o produto líquido espesso da destilação seca e da pirólise de hidrocarbonetos orgânicos provenientes principalmente de massas de vegetação, fossilizadas como carvão ou recém-colhidas. A maior parte do betume, por outro lado, formou-se naturalmente quando vastas quantidades de materiais orgânicos de origem animal foram depositadas pela água e enterradas a centenas de metros de profundidade no ponto diagenético, onde as moléculas desorganizadas de hidrocarbonetos graxos se juntaram em longas cadeias na ausência de oxigênio. . O betume ocorre como um líquido sólido ou altamente viscoso. Pode até ser misturado com depósitos de carvão. O betume e o carvão usando o processo Bergius podem ser refinados em gasolina, como a gasolina, e o betume pode ser destilado em alcatrão, e não o contrário.

Composição

Composição normal

Os componentes do betume incluem quatro classes principais de compostos:

• Aromáticos naftenos (naftaleno), constituídos por compostos aromáticos policíclicos parcialmente hidrogenados
• Aromática polar, composta por fenóis de alto peso molecular e ácidos carboxílicos produzidos por oxidação parcial do material
• Hidrocarbonetos saturados; a porcentagem de compostos saturados no asfalto correlaciona com seu ponto de amolecimento
• Asfaltoenos, constituído por fenóis de alto peso molecular e compostos heterocíclicos

O betume contém tipicamente, elementarmente 80% em peso de carbono; 10% de hidrogênio; até 6% de enxofre; e molecularmente, entre 5 e 25% em peso de asfaltenos dispersos em 90% a 65% de maltenos. A maioria dos betumes naturais também contém compostos organossulfurados, níquel e vanádio são encontrados em <10 partes por milhão, como é típico de alguns petróleos. A substância é solúvel em dissulfeto de carbono. É comumente modelado como um colóide, com asfaltenos como a fase dispersa e maltenos como a fase contínua. "É quase impossível separar e identificar todas as diferentes moléculas de betume, porque o número de moléculas com diferentes estruturas químicas é extremamente grande".

O asfalto pode ser confundido com alcatrão de hulha, que é um material termoplástico preto visualmente semelhante, produzido pela destilação destrutiva do carvão. Durante o início e meados do século 20, quando o gás de cidade foi produzido, o alcatrão de hulha era um subproduto prontamente disponível e amplamente utilizado como aglutinante para agregados rodoviários. A adição de alcatrão de carvão às estradas de macadame levou à palavra "asfalto", que agora é usada na linguagem comum para se referir a materiais de construção de estradas. No entanto, desde a década de 1970, quando o gás natural substituiu o gás de cidade, o betume superou completamente o uso de alcatrão de hulha nessas aplicações. Outros exemplos dessa confusão incluem La Brea Tar Pits e as areias betuminosas canadenses, ambas contendo betume natural em vez de alcatrão. "Pitch" é outro termo às vezes usado informalmente para se referir ao asfalto, como em Pitch Lake.

Aditivos, misturas e contaminantes

Por razões econômicas e outras, o betume às vezes é vendido combinado com outros materiais, muitas vezes sem ser rotulado como algo além de simplesmente "betume".

De particular interesse é o uso de fundo de óleo de motor re-refinado - "REOB" ou "REOBs" – o resíduo de óleo de motor automotivo reciclado coletado dos fundos das torres de destilação a vácuo do rerrefino, na fabricação de asfalto. O REOB contém vários elementos e compostos encontrados no óleo de motor reciclado: aditivos ao óleo original e materiais acumulados de sua circulação no motor (normalmente ferro e cobre). Algumas pesquisas indicaram uma correlação entre essa adulteração do betume e o pavimento de desempenho inferior.

Ocorrência

Afloração betuminosa do Puy de la Poix, Clermont-Ferrand, França

A maioria do betume usado comercialmente é obtido do petróleo. No entanto, grandes quantidades de betume ocorrem na forma concentrada na natureza. Os depósitos de betume que ocorrem naturalmente são formados a partir dos restos de antigas algas microscópicas (diatomáceas) e outras coisas outrora vivas. Esses depósitos naturais de betume foram formados durante o período Carbonífero, quando florestas pantanosas gigantes dominavam muitas partes da Terra. Eles foram depositados na lama do fundo do oceano ou lago onde os organismos viviam. Sob o calor (acima de 50 °C) e a pressão do enterro nas profundezas da terra, os restos foram transformados em materiais como betume, querogênio ou petróleo.

Depósitos naturais de betume incluem lagos como o Lago Pitch em Trinidad e Tobago e o Lago Bermudez na Venezuela. Escoamentos naturais ocorrem em La Brea Tar Pits e McKittrick Tar Pits na Califórnia, bem como no Mar Morto.

O betume também ocorre em arenitos não consolidados conhecidos como "areias betuminosas" em Alberta, Canadá, e as similares "areias betuminosas" em Utah, EUA. A província canadense de Alberta possui a maior parte das reservas mundiais, em três enormes depósitos cobrindo 142.000 quilômetros quadrados (55.000 sq mi), uma área maior que a Inglaterra ou o estado de Nova York. Essas areias betuminosas contêm 166 bilhões de barris (26,4×10^⁹ m³) de reservas de petróleo estabelecidas comercialmente, dando ao Canadá a terceira maior reserva de petróleo do mundo. Embora historicamente tenha sido usado sem refino para pavimentar estradas, quase toda a produção agora é usada como matéria-prima para refinarias de petróleo no Canadá e nos Estados Unidos.

O maior depósito de betume natural do mundo, conhecido como areias betuminosas de Athabasca, está localizado na Formação McMurray, no norte de Alberta. Esta formação é do início do Cretáceo e é composta por numerosas lentes de areia oleosa com até 20% de óleo. Estudos isotópicos mostram que os depósitos de petróleo têm cerca de 110 milhões de anos. Duas formações menores, mas ainda muito grandes, ocorrem nas areias betuminosas de Peace River e nas areias betuminosas de Cold Lake, a oeste e sudeste das areias betuminosas de Athabasca, respectivamente. Dos depósitos de Alberta, apenas partes das areias betuminosas de Athabasca são rasas o suficiente para serem adequadas para mineração de superfície. Os outros 80% devem ser produzidos por poços de petróleo usando técnicas aprimoradas de recuperação de petróleo, como drenagem por gravidade assistida por vapor.

Depósitos muito menores de óleo pesado ou betume também ocorrem na Bacia de Uinta, em Utah, EUA. O depósito Tar Sand Triangle, por exemplo, tem aproximadamente 6% de betume.

O betume pode ocorrer em veias hidrotermais. Um exemplo disso está na Bacia de Uinta, em Utah, nos Estados Unidos, onde existe um enxame de veios extensos lateral e verticalmente compostos por um hidrocarboneto sólido denominado Gilsonita. Esses veios se formaram pela polimerização e solidificação de hidrocarbonetos que foram mobilizados dos xistos betuminosos mais profundos da Formação Green River durante o soterramento e a diagênese.

O betume é semelhante à matéria orgânica dos meteoritos carbonáceos. No entanto, estudos detalhados mostraram que esses materiais são distintos. Considera-se que os vastos recursos de betume de Alberta começaram como material vivo de plantas e animais marinhos, principalmente algas, que morreram há milhões de anos quando um antigo oceano cobriu Alberta. Eles foram cobertos por lama, enterrados profundamente ao longo do tempo e suavemente cozidos em óleo pelo calor geotérmico a uma temperatura de 50 a 150 °C (120 a 300 °F). Devido à pressão do aumento das Montanhas Rochosas no sudoeste de Alberta, 80 a 55 milhões de anos atrás, o petróleo foi levado para o nordeste por centenas de quilômetros e preso em depósitos de areia subterrâneos deixados por antigos leitos de rios e praias oceânicas, formando assim as areias betuminosas. .

História

Tempos antigos

O uso de betume natural para impermeabilização e como adesivo data pelo menos do quinto milênio aC, com um cesto de armazenamento de colheita descoberto em Mehrgarh, da civilização do Vale do Indo, forrado com ele. No terceiro milênio aC, o asfalto de rocha refinado estava em uso na região e foi usado para impermeabilizar o Grande Banho em Mohenjo-daro.

No antigo Oriente Médio, os sumérios usavam depósitos de betume natural para argamassa entre tijolos e pedras, para cimentar partes de esculturas, como olhos, no lugar, para calafetar navios e impermeabilizar. O historiador grego Heródoto disse que o betume quente era usado como argamassa nas paredes da Babilônia.

O Túnel do Eufrates de 1 quilômetro (0,62 mi) sob o rio Eufrates, na Babilônia, na época da rainha Semiramis (c. 800 aC) teria sido construído com tijolos queimados cobertos com betume como agente impermeabilizante.

O betume era usado pelos antigos egípcios para embalsamar múmias. A palavra persa para asfalto é moom, que está relacionada com a palavra inglesa múmia. Os egípcios' A principal fonte de betume era o Mar Morto, que os romanos conheciam como Palus Asphaltites (Lago de Asfalto).

Em aproximadamente 40 DC, Dioscórides descreveu o material do Mar Morto como Judaicum betume, e observou outros lugares na região onde poderia ser encontrado. Acredita-se que o betume de Sidon se refira ao material encontrado em Hasbeya, no Líbano. Plínio também se refere ao betume encontrado no Épiro. O betume era um recurso estratégico valioso. Foi o objeto da primeira batalha conhecida por um depósito de hidrocarbonetos – entre os selêucidas e os nabateus em 312 aC.

No antigo Extremo Oriente, o betume natural era lentamente fervido para se livrar das frações mais altas, deixando um material termoplástico de maior peso molecular que, quando colocado em camadas sobre objetos, tornava-se duro ao resfriar. Isso foi usado para cobrir objetos que precisavam de impermeabilização, como bainhas e outros itens. Estatuetas de divindades domésticas também foram fundidas com esse tipo de material no Japão e provavelmente também na China.

Na América do Norte, a recuperação arqueológica indicou que o betume às vezes era usado para aderir pontas de projéteis de pedra a hastes de madeira. No Canadá, os aborígines usavam o betume que vazava das margens do Athabasca e de outros rios para impermeabilizar as canoas de casca de bétula e também o aqueciam em potes de fumeiro para afastar os mosquitos no verão.

Europa Continental

Em 1553, Pierre Belon descreveu em sua obra Observações que o pissasphalto, uma mistura de piche e betume, era usado na República de Ragusa (atual Dubrovnik, Croácia) para alcatrão de navios.

Uma edição de 1838 da Mechanics Magazine cita um uso inicial de asfalto na França. Um panfleto datado de 1621, por "um certo Monsieur d'Eyrinys, afirma que ele havia descoberto a existência (de asfalto) em grandes quantidades nas proximidades de Neufchatel", e que se propunha a usá-lo em uma variedade de maneiras - "principalmente na construção de celeiros à prova de ar e na proteção, por meio de arcos, dos cursos d'água na cidade de Paris da intrusão de sujeira e sujeira", que naquela época tornava a água inutilizável. "Ele discorre também sobre a excelência deste material para formar terraços nivelados e duráveis" em palácios, "a noção de formar tais terraços nas ruas dificilmente passaria pela cabeça de um parisiense daquela geração".

Mas a substância foi geralmente negligenciada na França até a revolução de 1830. Na década de 1830, houve uma onda de interesse e o asfalto tornou-se amplamente usado "para pavimentos, telhados planos e revestimento de cisternas, e em Inglaterra, algum uso dele foi feito para propósitos semelhantes'. Sua ascensão na Europa foi "um fenômeno repentino", depois que depósitos naturais foram encontrados "na França em Osbann (Bas-Rhin), o Parc (Ain) e o Puy-de-la-Poix ( Puy-de-Dôme)", embora também possa ser feito artificialmente. Um dos primeiros usos na França foi a colocação de cerca de 24.000 metros quadrados de asfalto Seyssel na Place de la Concorde em 1835.

Reino Unido

Entre os usos anteriores do betume no Reino Unido estava a corrosão. O Polygraphice de William Salmon (1673) fornece uma receita para o verniz usado na gravura, consistindo em três onças de cera virgem, duas onças de mástique e uma onça de asfalto. Na quinta edição em 1685, ele incluiu mais receitas de asfalto de outras fontes.

A primeira patente britânica para o uso de asfalto foi "Cassell's patente asfalto ou betume" em 1834. Então, em 25 de novembro de 1837, Richard Tappin Claridge patenteou o uso do asfalto Seyssel (patente nº 7849), para uso em pavimentação asfáltica, tendo-o visto empregado na França e na Bélgica ao visitar Frederick Walter Simms, que trabalhou com ele em a introdução do asfalto na Grã-Bretanha. O Dr. T. Lamb Phipson escreve que seu pai, Samuel Ryland Phipson, um amigo de Claridge, também foi "instrumental na introdução do pavimento asfáltico (em 1836)".

Claridge obteve uma patente na Escócia em 27 de março de 1838 e obteve uma patente na Irlanda em 23 de abril de 1838. Em 1851, extensões para a patente de 1837 e para ambas as patentes de 1838 foram solicitadas pelos curadores de uma empresa formada anteriormente por Claridge . Claridge's Patent Asphalte Company – formada em 1838 com o objetivo de introduzir na Grã-Bretanha "asfalto em seu estado natural da mina de Pyrimont Seysell na França", – &# 34;colocou um dos primeiros pavimentos de asfalto em Whitehall". Testes foram feitos no pavimento em 1838 na calçada em Whitehall, o estábulo em Knightsbridge Barracks, "e posteriormente no espaço ao pé da escada que leva de Waterloo Place a St. James Park". "A formação em 1838 da Claridge's Patent Asphalte Company (com uma lista distinta de patronos aristocráticos e Marc e Isambard Brunel como, respectivamente, administrador e engenheiro consultor), deu um enorme ímpeto ao desenvolvimento de uma indústria britânica de asfalto". "No final de 1838, pelo menos duas outras empresas, a Robinson's e a Bastenne Company, estavam em produção", com asfalto sendo colocado como pavimentação em Brighton, Herne Bay, Canterbury, Kensington, o Strand e uma grande área de piso em Bunhill-row, enquanto a pavimentação de Claridge's Whitehall "continua (d) em boas condições". A Bonnington Chemical Works fabricava asfalto usando alcatrão de hulha e em 1839 o instalou em Bonnington.

Em 1838, houve uma enxurrada de atividades empresariais envolvendo o betume, que tinha usos além da pavimentação. Por exemplo, o betume também pode ser usado para pisos, impermeabilização de edifícios e para impermeabilização de vários tipos de piscinas e banhos, que também proliferaram no século XIX. Um dos primeiros exemplos sobreviventes de seu uso pode ser visto no Cemitério de Highgate, onde foi usado em 1839 para selar o telhado das catacumbas do terraço. No mercado de ações de Londres, houve várias reivindicações quanto à exclusividade da qualidade do betume da França, Alemanha e Inglaterra. E inúmeras patentes foram concedidas na França, com números semelhantes de pedidos de patentes sendo negados na Inglaterra devido à sua semelhança entre si. Na Inglaterra, "Claridge's era o tipo mais usado nas décadas de 1840 e 50".

Em 1914, a Claridge's Company entrou em uma joint venture para produzir macadame com alcatrão, com materiais fabricados por meio de uma empresa subsidiária chamada Clarmac Roads Ltd. Dois produtos resultaram, a saber Clarmac, e Clarphalte, sendo o primeiro fabricado pela Clarmac Roads e o último pela Claridge's Patent Asphalte Co., embora o Clarmac fosse mais amplamente utilizado. No entanto, a Primeira Guerra Mundial arruinou a Clarmac Company, que entrou em liquidação em 1915. A falência da Clarmac Roads Ltd teve um efeito de fluxo para a Claridge's Company, que foi liquidada compulsoriamente, encerrando as operações em 1917, tendo investido uma quantia substancial de fundos no novo empreendimento, tanto no início quanto em uma tentativa subsequente de salvar a Clarmac Company.

Pensava-se que o betume na Grã-Bretanha do século 19 continha substâncias químicas com propriedades medicinais. Extratos de betume eram usados para tratar o catarro e algumas formas de asma e como remédio contra vermes, especialmente a tênia.

Estados Unidos

O primeiro uso de betume no Novo Mundo foi feito por povos indígenas. Na costa oeste, já no século 13, os povos Tongva, Luiseño e Chumash coletaram o betume natural que se infiltrou na superfície acima dos depósitos de petróleo subjacentes. Todos os três grupos usaram a substância como adesivo. É encontrado em muitos artefatos diferentes de ferramentas e itens cerimoniais. Por exemplo, era usado em chocalhos para colar cabaças ou cascos de tartaruga em cabos de chocalho. Também foi usado em decorações. Pequenas contas de concha redondas eram frequentemente colocadas em asfalto para fornecer decorações. Era usado como selante em cestos para torná-los impermeáveis para transportar água, possivelmente envenenando aqueles que bebiam a água. O asfalto também foi usado para vedar as tábuas das canoas oceânicas.

O asfalto foi usado pela primeira vez para pavimentar ruas na década de 1870. A princípio "rocha betuminosa" foi usado, como em Ritchie Mines em Macfarlan em Ritchie County, West Virginia de 1852 a 1873. Em 1876, a pavimentação à base de asfalto foi usada para pavimentar a Pennsylvania Avenue em Washington DC, a tempo para a celebração do centenário nacional.

Na era da tração animal, as ruas dos Estados Unidos eram em sua maioria não pavimentadas e cobertas com terra ou cascalho. Especialmente onde a lama ou as valas dificultavam a passagem das ruas, as calçadas eram às vezes feitas de diversos materiais, incluindo tábuas de madeira, paralelepípedos ou outros blocos de pedra ou tijolos. Estradas não pavimentadas produziram desgaste desigual e riscos para os pedestres. No final do século 19, com o surgimento da bicicleta popular, os clubes de bicicleta foram importantes na promoção de uma pavimentação mais geral das ruas. A defesa do pavimento aumentou no início do século 20 com o surgimento do automóvel. O asfalto tornou-se gradualmente um método de pavimentação cada vez mais comum. A St. Charles Avenue, em Nova Orleans, foi pavimentada em toda a sua extensão com asfalto em 1889.

Em 1900, só Manhattan tinha 130.000 cavalos, puxando bondes, carroças e carruagens, e deixando seus dejetos para trás. Eles não eram rápidos e os pedestres podiam se esquivar e abrir caminho pelas ruas lotadas. Cidades pequenas continuaram a depender de terra e cascalho, mas cidades maiores queriam ruas muito melhores. Eles olharam para blocos de madeira ou granito na década de 1850. Em 1890, um terço dos 2.000 quilômetros de ruas de Chicago foram pavimentados, principalmente com blocos de madeira, que davam melhor tração do que a lama. O revestimento de tijolos era um bom compromisso, mas melhor ainda era a pavimentação asfáltica, que era fácil de instalar e cortar para chegar aos esgotos. Com Londres e Paris servindo de modelo, Washington colocou 400.000 metros quadrados de pavimentação asfáltica em 1882; tornou-se o modelo para Buffalo, Filadélfia e outros lugares. No final do século, as cidades americanas ostentavam 30 milhões de metros quadrados de pavimentação asfáltica, bem à frente do tijolo. As ruas ficaram mais rápidas e perigosas, então semáforos elétricos foram instalados. Os bondes elétricos (a 12 milhas por hora) tornaram-se o principal serviço de transporte para compradores de classe média e trabalhadores de escritório até que eles compraram automóveis depois de 1945 e se deslocaram de subúrbios mais distantes com privacidade e conforto em estradas de asfalto.

Canadá

O Canadá tem o maior depósito de betume natural do mundo nas areias betuminosas de Athabasca, e as primeiras nações canadenses ao longo do rio Athabasca há muito o usam para impermeabilizar suas canoas. Em 1719, um Cree chamado Wa-Pa-Su trouxe uma amostra para comércio com Henry Kelsey da Hudson's Bay Company, que foi o primeiro europeu registrado a vê-la. No entanto, não foi até 1787 que o comerciante de peles e explorador Alexander MacKenzie viu as areias betuminosas de Athabasca e disse: "A cerca de 24 milhas da bifurcação (dos rios Athabasca e Clearwater) existem algumas fontes betuminosas nas quais um poste de 20 pés de comprimento pode ser inserido sem a menor resistência."

O valor do depósito era óbvio desde o início, mas o meio de extrair o betume não. A cidade mais próxima, Fort McMurray, Alberta, era um pequeno entreposto comercial de peles, outros mercados ficavam longe e os custos de transporte eram altos demais para enviar a areia betuminosa bruta para pavimentação. Em 1915, Sidney Ells da Federal Mines Branch experimentou técnicas de separação e usou o produto para pavimentar 600 pés de estrada em Edmonton, Alberta. Outras estradas em Alberta foram pavimentadas com material extraído de areias betuminosas, mas geralmente não era econômico. Durante a década de 1920, o Dr. Karl A. Clark, do Conselho de Pesquisa de Alberta, patenteou um processo de separação de óleo com água quente e o empresário Robert C. Fitzsimmons construiu a planta de separação de óleo Bitumount, que entre 1925 e 1958 produziu até 300 barris (50 m ³) por dia de betume usando o método do Dr. Clark. A maior parte do betume era usada para impermeabilização de telhados, mas outros usos incluíam combustíveis, óleos lubrificantes, tinta de impressora, remédios, tintas à prova de ferrugem e ácidos, telhados à prova de fogo, pavimentação de ruas, couro envernizado e conservantes de cercas. Eventualmente, Fitzsimmons ficou sem dinheiro e a fábrica foi assumida pelo governo de Alberta. Hoje, a fábrica de Bitumount é um local histórico provincial.

Fotografia e arte

O betume foi usado no início da tecnologia fotográfica. Em 1826, ou 1827, foi usado pelo cientista francês Joseph Nicéphore Niépce para fazer a mais antiga fotografia da natureza sobrevivente. O betume foi finamente revestido em uma placa de estanho que foi então exposta em uma câmera. A exposição à luz endureceu o betume e tornou-o insolúvel, de modo que quando foi posteriormente enxaguado com um solvente, apenas as áreas suficientemente atingidas pela luz permaneceram. Eram necessárias muitas horas de exposição na câmera, tornando o betume impraticável para a fotografia comum, mas de 1850 a 1920 era de uso comum como fotorresistente na produção de chapas de impressão para vários processos de impressão fotomecânica.

O betume foi o inimigo de muitos artistas durante o século XIX. Embora amplamente utilizado por um tempo, acabou se mostrando instável para uso em pintura a óleo, especialmente quando misturado com os diluentes mais comuns, como óleo de linhaça, verniz e terebintina. A menos que completamente diluído, o betume nunca solidifica totalmente e, com o tempo, corromperá os outros pigmentos com os quais entra em contato. O uso de betume como esmalte para sombrear ou misturado com outras cores para dar um tom mais escuro resultou na eventual deterioração de muitas pinturas, como as de Delacroix. Talvez o exemplo mais famoso da destrutividade do betume seja a Balsa da Medusa de Théodore Géricault (1818–1819), onde seu uso de betume fez com que as cores brilhantes degenerassem em verdes escuros e pretos e a tinta e a tela se dobrassem. .

Uso moderno

Uso global

A grande maioria do betume refinado é usada na construção: principalmente como constituinte de produtos usados em aplicações de pavimentação e coberturas. De acordo com os requisitos do uso final, o betume é produzido de acordo com as especificações. Isso é obtido por refino ou mistura. Estima-se que o uso mundial atual de betume seja de aproximadamente 102 milhões de toneladas por ano. Aproximadamente 85% de todo o betume produzido é usado como ligante em concreto asfáltico para estradas. Também é usado em outras áreas pavimentadas, como pistas de aeroportos, estacionamentos e calçadas. Normalmente, a produção de concreto asfáltico envolve a mistura de agregados finos e graúdos, como areia, cascalho e brita com asfalto, que atua como agente ligante. Outros materiais, como polímeros reciclados (por exemplo, pneus de borracha), podem ser adicionados ao betume para modificar suas propriedades de acordo com a aplicação para a qual o betume se destina.

Outros 10% da produção global de betume são usados em aplicações para telhados, onde suas qualidades de impermeabilização são inestimáveis. Os 5% restantes de betume são usados principalmente para fins de vedação e isolamento em uma variedade de materiais de construção, como revestimento de tubos, forro de carpete e tinta. O betume é aplicado na construção e manutenção de muitas estruturas, sistemas e componentes, como os seguintes:

Concreto asfáltico laminado

O maior uso de betume é para fazer concreto asfáltico para superfícies de estradas; isso representa aproximadamente 85% do betume consumido nos Estados Unidos. Existem cerca de 4.000 usinas de mistura de concreto asfáltico nos EUA e um número semelhante na Europa.

O concreto de asfalto é geralmente colocado em cima em uma estrada.

As misturas de pavimento de concreto asfáltico são normalmente compostas por 5% de betume (conhecido como cimento asfáltico nos EUA) e 95% de agregados (pedra, areia e cascalho). Devido à sua natureza altamente viscosa, o betume deve ser aquecido para que possa ser misturado com os agregados na instalação de mistura asfáltica. A temperatura necessária varia dependendo das características do betume e dos agregados, mas as tecnologias de asfalto de mistura quente permitem que os produtores reduzam a temperatura necessária.

O peso de um pavimento asfáltico depende do tipo de agregado, do betume e do teor de ar vazio. Um exemplo médio nos Estados Unidos é de cerca de 112 libras por jarda quadrada, por polegada de espessura do pavimento.

Quando a manutenção é realizada em pavimentos asfálticos, como fresagem para remover uma superfície desgastada ou danificada, o material removido pode ser devolvido a uma instalação para processamento em novas misturas de pavimento. O betume no material removido pode ser reativado e usado novamente em novas misturas de pavimentos. Com cerca de 95% das estradas pavimentadas sendo construídas ou revestidas com asfalto, uma quantidade substancial de material de pavimento asfáltico é recuperada a cada ano. De acordo com pesquisas da indústria realizadas anualmente pela Federal Highway Administration e pela National Asphalt Pavement Association, mais de 99% do betume removido a cada ano das superfícies das estradas durante projetos de alargamento e recapeamento é reutilizado como parte de novos pavimentos, leitos de estradas, acostamentos e aterros ou armazenados para uso futuro.

A pavimentação de concreto asfáltico é amplamente utilizada em aeroportos em todo o mundo. Devido à robustez e capacidade de ser reparado rapidamente, é amplamente utilizado para pistas.

Asfalto de mástique

O asfalto mástique é um tipo de asfalto que difere do asfalto de grau denso (concreto asfáltico) por ter um teor de betume (aglutinante) mais alto, geralmente em torno de 7 a 10% de toda a mistura de agregados, em oposição ao concreto asfáltico laminado , que tem apenas cerca de 5% de asfalto. Esta substância termoplástica é amplamente utilizada na construção civil para impermeabilização de coberturas planas e cisternas subterrâneas. O asfalto mástique é aquecido a uma temperatura de 210 °C (410 °F) e é espalhado em camadas para formar uma barreira impermeável com cerca de 20 milímetros (0,8 polegadas) de espessura.

Emulsão betuminosa

Distribuição de tamanho de partícula ponderada em volume de 2 emulsões de asfalto diferentes determinadas pela difração a laser

As emulsões betuminosas são misturas coloidais de betume e água. Devido às diferentes tensões superficiais dos dois líquidos, emulsões estáveis não podem ser criadas simplesmente pela mistura. Portanto, vários emulsificantes e estabilizadores são adicionados. Emulsificantes são moléculas anfifílicas que diferem na carga de seu grupo de cabeça polar. Eles reduzem a tensão superficial da emulsão e, assim, evitam a fusão das partículas de betume. A carga do emulsificante define o tipo de emulsão: aniônica (carga negativa) e catiônica (carga positiva). A concentração de um emulsificante é um parâmetro crítico que afeta o tamanho das partículas de betume - concentrações mais altas levam a partículas de betume menores. Assim, os emulsificantes têm um grande impacto na estabilidade, viscosidade, resistência à ruptura e adesão da emulsão betuminosa. O tamanho das partículas de betume é geralmente entre 0,1 e 50 µm com uma fração principal entre 1 µm e 10 µm. Técnicas de difração a laser podem ser usadas para determinar a distribuição de tamanho de partícula de forma rápida e fácil. Emulsificantes catiônicos incluem principalmente aminas de cadeia longa, como imidazolinas, amido-aminas e diaminas, que adquirem uma carga positiva quando um ácido é adicionado. Emulsificantes aniônicos são frequentemente ácidos graxos extraídos de lignina, resina de resina de árvore ou resina saponificada com bases como NaOH, que cria uma carga negativa.

Durante o armazenamento de emulsões betuminosas, as partículas betuminosas sedimentam, aglomeram (floculação) ou fundem (coagulação), o que leva a uma certa instabilidade da emulsão betuminosa. A rapidez com que esse processo ocorre depende da formulação da emulsão betuminosa, mas também das condições de armazenamento, como temperatura e umidade. Quando o betume emulsificado entra em contato com os agregados, os emulsificantes perdem sua eficácia, a emulsão se decompõe e uma película de betume aderente é formada, conhecida como 'quebra'. As partículas de betume criam quase instantaneamente uma película contínua de betume, coagulando e separando-se da água que evapora. Nem toda emulsão asfáltica reage tão rápido quanto a outra quando entra em contato com os agregados. Isso permite uma classificação em emulsões de configuração rápida (R), de configuração lenta (SS) e de configuração média (MS), mas também uma otimização individual e específica da formulação da aplicação e um amplo campo de aplicação (1). Por exemplo, as emulsões de quebra lenta garantem um tempo de processamento mais longo, o que é particularmente vantajoso para agregados finos (1).

Problemas de adesão são relatados para emulsões aniônicas em contato com agregados ricos em quartzo. São substituídos por emulsões catiônicas obtendo melhor adesão. A extensa gama de emulsões betuminosas é insuficientemente coberta pela padronização. A DIN EN 13808 para emulsões asfálticas catiônicas existe desde julho de 2005. Aqui, é descrita uma classificação de emulsões betuminosas com base em letras e números, considerando cargas, viscosidades e o tipo de betume. O processo de produção de emulsões betuminosas é muito complexo. Dois métodos são comumente usados, o "moinho coloidal" e o método "High Internal Phase Ratio (HIPR)" método. No "moinho colóide" método, um rotor se move em alta velocidade dentro de um estator adicionando betume e uma mistura de emulsificante de água. As forças de cisalhamento resultantes geram partículas de betume entre 5 µm e 10 µm revestidas com emulsificantes. A "Alta Relação de Fase Interna (HIPR)" O método é usado para criar partículas de betume menores, distribuições de tamanho de partícula estreitas e monomodais e concentrações muito altas de betume. Aqui, uma emulsão betuminosa altamente concentrada é produzida primeiro por agitação moderada e depois diluída. Em contraste com o "Colloid-Mill" método, a fase aquosa é introduzida no betume quente, permitindo concentrações muito altas de betume.

A "Alta Relação de Fase Interna (HIPR)" O método é usado para criar partículas de betume menores, distribuições de tamanho de partícula estreitas e monomodais e concentrações muito altas de betume. Aqui, uma emulsão betuminosa altamente concentrada é produzida primeiro por agitação moderada e depois diluída. Em contraste com o "Colloid-Mill" método, a fase aquosa é introduzida no betume quente, permitindo concentrações muito altas de betume (1). O método é usado para criar partículas de betume menores, distribuições de tamanho de partícula estreitas e monomodais e concentrações muito altas de betume. Aqui, uma emulsão betuminosa altamente concentrada é produzida primeiro por agitação moderada e depois diluída. Em contraste com o "Colloid-Mill" método, a fase aquosa é introduzida no betume quente, permitindo concentrações muito altas de betume (1).

As emulsões betuminosas são usadas em uma ampla variedade de aplicações. Eles são usados na construção de estradas e proteção de edifícios e incluem principalmente a aplicação em misturas de reciclagem a frio, revestimento adesivo e tratamento de superfície (1). Devido à menor viscosidade em comparação com o betume quente, o processamento requer menos energia e está associado a um risco significativamente menor de incêndio e queimaduras. Chipseal envolve pulverizar a superfície da estrada com emulsão betuminosa seguida por uma camada de brita, cascalho ou escória triturada. Slurry seal é uma mistura de emulsão betuminosa e agregado fino triturado que é espalhado na superfície de uma estrada. O asfalto misturado a frio também pode ser feito de emulsão betuminosa para criar pavimentos semelhantes ao asfalto misturado a quente, com vários centímetros de profundidade, e as emulsões betuminosas também são misturadas em asfalto reciclado a quente para criar pavimentos de baixo custo. Técnicas à base de emulsão betuminosa são conhecidas por serem úteis para todas as classes de estradas, seu uso também pode ser possível nas seguintes aplicações: 1. Asfaltos para estradas de tráfego intenso (baseado no uso de emulsões modificadas por polímeros) 2. Misturas à base de emulsões quentes, para melhorar tanto o tempo de maturação como as propriedades mecânicas 3. Tecnologia de meia-quente, na qual os agregados são aquecidos até 100 graus, produzindo misturas com propriedades semelhantes às dos asfaltos quentes 4. Retificante de superfície de alto desempenho.

Petróleo bruto sintético

Petróleo bruto sintético, também conhecido como syncrude, é a produção de uma instalação de atualização de betume usada em conexão com a produção de areia betuminosa no Canadá. As areias betuminosas são extraídas usando enormes escavadeiras elétricas (capacidade de 100 toneladas) e carregadas em caminhões basculantes ainda maiores (capacidade de 400 toneladas) para serem transportadas para uma instalação de modernização. O processo usado para extrair o betume da areia é um processo de água quente originalmente desenvolvido pelo Dr. Karl Clark, da Universidade de Alberta, na década de 1920. Após a extração da areia, o betume é alimentado em um melhorador de betume que o converte em um equivalente de petróleo bruto leve. Esta substância sintética é fluida o suficiente para ser transferida através de oleodutos convencionais e pode ser alimentada em refinarias de petróleo convencionais sem nenhum tratamento adicional. Em 2015, os atualizadores de betume canadenses estavam produzindo mais de 1 milhão de barris (160×10^³ m³) por dia de petróleo bruto sintético, do qual 75% foi exportado para refinarias de petróleo no Estados Unidos.

Em Alberta, cinco atualizadores de betume produzem petróleo bruto sintético e uma variedade de outros produtos: O atualizador Suncor Energy perto de Fort McMurray, Alberta produz petróleo bruto sintético mais combustível diesel; os atualizadores Syncrude Canada, Canadian Natural Resources e Nexen perto de Fort McMurray produzem petróleo bruto sintético; e a Shell Scotford Upgrader perto de Edmonton produz petróleo bruto sintético mais uma matéria-prima intermediária para a vizinha Shell Oil Refinery. Um sexto melhorador, em construção em 2015 perto de Redwater, Alberta, atualizará metade de seu betume bruto diretamente para combustível diesel, com o restante da produção sendo vendido como matéria-prima para refinarias de petróleo e plantas petroquímicas próximas.

Betume bruto não atualizado

O betume canadense não difere substancialmente de óleos como o extrapesado venezuelano e o óleo pesado mexicano em composição química, e a dificuldade real é mover o betume extremamente viscoso através de oleodutos até a refinaria. Muitas refinarias de petróleo modernas são extremamente sofisticadas e podem processar betume não refinado diretamente em produtos como gasolina, óleo diesel e asfalto refinado sem qualquer pré-processamento. Isso é particularmente comum em áreas como a costa do Golfo dos Estados Unidos, onde as refinarias foram projetadas para processar o petróleo venezuelano e mexicano, e em áreas como o meio-oeste dos Estados Unidos, onde as refinarias foram reconstruídas para processar petróleo pesado devido ao declínio da produção doméstica de petróleo leve. Dada a escolha, essas refinarias de petróleo pesado geralmente preferem comprar betume em vez de óleo sintético porque o custo é menor e, em alguns casos, porque preferem produzir mais óleo diesel e menos gasolina. Em 2015, a produção canadense e as exportações de betume não melhorado excederam a de petróleo bruto sintético em mais de 1,3 milhão de barris (210×10^³ m³) por dia, dos quais cerca de 65 % foi exportado para os Estados Unidos.

Devido à dificuldade de mover o betume bruto através de oleodutos, o betume não melhorado geralmente é diluído com condensado de gás natural em uma forma chamada dilbit ou com petróleo bruto sintético, chamado synbit. No entanto, para enfrentar a concorrência internacional, muito do betume não aprimorado agora é vendido como uma mistura de vários tipos de betume, petróleo bruto convencional, petróleo bruto sintético e condensado em um produto de referência padronizado, como o Western Canadian Select. Esta mistura de petróleo bruto pesado e azedo é projetada para ter características de refino uniformes para competir com óleos pesados comercializados internacionalmente, como Mexican Mayan ou Arabian Dubai Crude.

Matriz de encapsulamento de resíduos radioativos

O betume foi usado a partir da década de 1960 como uma matriz hidrofóbica com o objetivo de encapsular resíduos radioativos, como sais de atividade média (principalmente nitrato de sódio solúvel e sulfato de sódio) produzidos pelo reprocessamento de combustíveis nucleares usados ou lodos radioativos de lagoas de sedimentação. Resíduos radioativos betuminizados contendo elementos transurânicos emissores de alfa altamente radiotóxicos de usinas de reprocessamento nuclear foram produzidos em escala industrial na França, Bélgica e Japão, mas esse tipo de acondicionamento de resíduos foi abandonado por questões de segurança operacional (riscos de incêndio, como ocorreu em um planta de betuminização em Tokai Works no Japão) e problemas de estabilidade de longo prazo relacionados ao seu descarte geológico em formações rochosas profundas. Um dos principais problemas é o inchamento do betume exposto à radiação e à água. O inchaço do betume é primeiro induzido por radiação devido à presença de bolhas de gás hidrogênio geradas por radiólise alfa e gama. Um segundo mecanismo é o intumescimento da matriz quando os sais higroscópicos encapsulados expostos à água ou umidade começam a se reidratar e se dissolver. A elevada concentração de sal na solução dos poros no interior da matriz betuminizada é então responsável pelos efeitos osmóticos no interior da matriz betuminizada. A água se move na direção dos sais concentrados, o betume atuando como uma membrana semipermeável. Isso também faz com que a matriz inche. A pressão de expansão devido ao efeito osmótico sob volume constante pode chegar a 200 bar. Se não for gerenciada adequadamente, essa alta pressão pode causar fraturas no campo próximo de uma galeria de disposição de resíduos betuminados de nível médio. Quando a matriz betuminosa foi alterada por expansão, os radionuclídeos encapsulados são facilmente lixiviados pelo contato com as águas subterrâneas e liberados na geosfera. A alta força iônica da solução salina concentrada também favorece a migração de radionuclídeos em rochas hospedeiras argilosas. A presença de nitrato quimicamente reativo também pode afetar as condições redox prevalecentes na rocha hospedeira, estabelecendo condições oxidantes, impedindo a redução de radionuclídeos sensíveis a redox. Sob suas valências mais altas, os radionuclídeos de elementos como selênio, tecnécio, urânio, neptúnio e plutônio têm maior solubilidade e também estão frequentemente presentes na água como ânions não retardados. Isso torna o descarte de resíduos betuminizados de nível médio muito desafiador.

Foram utilizados diferentes tipos de betume: betume soprado (parcialmente oxidado com oxigênio do ar em alta temperatura após a destilação, e mais duro) e betume de destilação direta (mais macio). Betumes soprados como Mexphalte, com alto teor de hidrocarbonetos saturados, são mais facilmente biodegradados por microorganismos do que betume de destilação direta, com baixo teor de hidrocarbonetos saturados e alto teor de hidrocarbonetos aromáticos.

O encapsulamento de concreto de resíduos radioativos é atualmente considerado uma alternativa mais segura pela indústria nuclear e pelas organizações de gerenciamento de resíduos.

Outros usos

As telhas e as coberturas em rolo representam a maior parte do consumo restante de betume. Outros usos incluem sprays para gado, tratamento de cercas e impermeabilização de tecidos. O betume é usado para tornar o Japão preto, uma laca conhecida especialmente por seu uso em ferro e aço, e também é usado em tintas e tintas de marcação por algumas empresas fornecedoras de tintas externas para aumentar a resistência às intempéries e a permanência da tinta ou tinta, e para deixar a cor mais escura. O betume também é usado para selar algumas baterias alcalinas durante o processo de fabricação.

Produção

Planta de asfalto típica para fazer asfalto

Cerca de 40.000.000 toneladas foram produzidas em 1984. É obtido como o "pesado" (ou seja, difícil de destilar). Material com ponto de ebulição superior a cerca de 500°C é considerado asfalto. A destilação a vácuo o separa dos demais componentes do petróleo bruto (como nafta, gasolina e diesel). O material resultante é normalmente tratado para extrair pequenas, mas valiosas quantidades de lubrificantes e para ajustar as propriedades do material para atender às aplicações. Em uma unidade de desasfaltação, o betume bruto é tratado com propano ou butano em uma fase supercrítica para extrair as moléculas mais leves, que são então separadas. O processamento adicional é possível por "soprar" o produto: ou seja, fazendo-o reagir com oxigênio. Esta etapa torna o produto mais duro e mais viscoso.

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O betume é normalmente armazenado e transportado a temperaturas em torno de 150 °C (302 °F). Às vezes, óleo diesel ou querosene são misturados antes do embarque para reter a liquidez; na entrega, esses materiais mais leves são separados da mistura. Essa mistura costuma ser chamada de "matéria-prima de betume", ou BFS. Alguns caminhões basculantes direcionam o escapamento quente do motor através de tubos na caçamba para manter o material aquecido. As costas dos caminhões basculantes que transportam asfalto, bem como alguns equipamentos de manuseio, também são comumente pulverizadas com um agente de liberação antes do enchimento para ajudar na liberação. O óleo diesel não é mais usado como desmoldante devido a preocupações ambientais.

Areias betuminosas

O betume bruto de ocorrência natural impregnado em rocha sedimentar é o principal material de alimentação para a produção de petróleo a partir de "areias betuminosas", atualmente em desenvolvimento em Alberta, Canadá. O Canadá tem a maior parte da oferta mundial de betume natural, cobrindo 140.000 quilômetros quadrados (uma área maior que a Inglaterra), dando-lhe a segunda maior reserva comprovada de petróleo do mundo. As areias betuminosas de Athabasca são o maior depósito de betume no Canadá e o único acessível à mineração de superfície, embora avanços tecnológicos recentes tenham resultado em depósitos mais profundos tornando-se produtíveis por métodos in situ. Devido ao aumento do preço do petróleo após 2003, a produção de betume tornou-se altamente lucrativa, mas como resultado do declínio após 2014, tornou-se antieconômico construir novas usinas novamente. Em 2014, a produção de betume bruto canadense foi em média de cerca de 2,3 milhões de barris (370.000 m³) por dia e foi projetada para aumentar para 4,4 milhões de barris (700.000 m³) por dia até 2020. A quantidade total de betume bruto em Alberta que poderia ser extraído é estimada em cerca de 310 bilhões de barris (50×10^⁹ m³), que a uma taxa de 4.400.000 barris por dia (700.000 m³/d) duraria cerca de 200 anos.

Alternativas e bioasfalto

Embora economicamente não competitivo, o betume pode ser produzido a partir de recursos renováveis não derivados do petróleo, como açúcar, melaço e amido de arroz, milho e batata. O betume também pode ser feito a partir de resíduos por destilação fracionada de óleo de motor usado, que às vezes é descartado por queima ou despejo em aterros sanitários. O uso de óleo de motor pode causar rachaduras prematuras em climas mais frios, resultando em estradas que precisam ser repavimentadas com mais frequência.

Aglutinantes asfálticos não derivados de petróleo podem ser fabricados em cores claras. As estradas de cores mais claras absorvem menos calor da radiação solar, reduzindo sua contribuição para o efeito de ilha de calor urbana. Os estacionamentos que usam alternativas de betume são chamados de estacionamentos verdes.

Depósitos albaneses

Selenizza é um betume de hidrocarboneto sólido de ocorrência natural encontrado em depósitos nativos em Selenice, na Albânia, a única mina de asfalto europeia ainda em uso. O betume encontra-se em forma de veios, preenchendo as fissuras num sentido mais ou menos horizontal. O teor de betume varia de 83% a 92% (solúvel em dissulfeto de carbono), com valor de penetração próximo a zero e ponto de amolecimento (anel e esfera) em torno de 120°C. A matéria insolúvel, constituída principalmente por minério de sílica, varia de 8% a 17%.

A extração de betume albanês tem uma longa história e era praticada de forma organizada pelos romanos. Após séculos de silêncio, as primeiras menções ao betume albanês apareceram apenas em 1868, quando o francês Coquand publicou a primeira descrição geológica dos depósitos de betume albanês. Em 1875, os direitos de exploração foram concedidos ao governo otomano e, em 1912, foram transferidos para a empresa italiana Simsa. Desde 1945, a mina foi explorada pelo governo albanês e de 2001 até hoje, a gestão passou para uma empresa francesa, que organizou o processo de mineração para a fabricação do betume natural em escala industrial.

Atualmente, a mina é predominantemente explorada em uma pedreira a céu aberto, mas várias das muitas minas subterrâneas (profundas e com vários quilômetros de extensão) ainda permanecem viáveis. A Selenizza é produzida principalmente na forma granulada, após a fusão das peças betuminosas selecionadas na mina.

A selenizza é utilizada principalmente como aditivo no setor da construção rodoviária. É misturado com betume tradicional para melhorar as propriedades viscoelásticas e a resistência ao envelhecimento. Pode ser misturado ao betume quente em tanques, mas sua forma granular permite que seja alimentado no misturador ou no anel de reciclagem de usinas de asfalto normais. Outras aplicações típicas incluem a produção de asfaltos mastic para calçadas, pontes, estacionamentos e estradas urbanas, bem como aditivos fluidos de perfuração para a indústria de petróleo e gás. A Selenizza está disponível em pó ou em material granular de vários tamanhos de partículas e é acondicionada em sacos ou em sacos de polietileno termofusível.

Um estudo de avaliação do ciclo de vida da selenizza natural em comparação com o betume de petróleo mostrou que o impacto ambiental da selenizza é cerca de metade do impacto do asfalto produzido em refinarias de petróleo em termos de emissão de dióxido de carbono.

Reciclagem

O betume é um material comumente reciclado na indústria da construção. Os dois materiais reciclados mais comuns que contêm betume são pavimento asfáltico recuperado (RAP) e telhas asfálticas recuperadas (RAS). O RAP é reciclado a uma taxa maior do que qualquer outro material nos Estados Unidos e normalmente contém aproximadamente 5 a 6% de aglutinante de betume. As telhas asfálticas normalmente contêm 20 a 40% de aglutinante betuminoso.

O betume torna-se naturalmente mais rígido ao longo do tempo devido à oxidação, evaporação, exsudação e endurecimento físico. Por esta razão, o asfalto reciclado é normalmente combinado com asfalto virgem, agentes amaciantes e/ou aditivos rejuvenescedores para restaurar suas propriedades físicas e químicas.

Para informações sobre o processamento e desempenho de RAP e RAS, consulte Concreto Asfáltico.

Para obter informações sobre os diferentes tipos de RAS e questões de saúde e segurança associadas, consulte Telhas Asfálticas.

Para obter informações sobre métodos de reciclagem no local usados para restaurar pavimentos e estradas, consulte Superfície da Estrada.

Economia

Embora o betume normalmente represente apenas 4 a 5 por cento (em peso) da mistura do pavimento, como aglutinante do pavimento, também é a parte mais cara do custo do material de pavimentação da estrada.

Durante o uso inicial do betume na pavimentação moderna, as refinarias de petróleo o abandonaram. No entanto, o betume é uma mercadoria altamente negociada hoje. Seus preços aumentaram substancialmente no início do século 21. Um relatório do governo dos EUA afirma:

"Em 2002, o asfalto foi vendido por aproximadamente $160 por tonelada. No final de 2006, o custo dobrou para aproximadamente $320 por tonelada, e então quase dobrou novamente em 2012 para aproximadamente $610 por tonelada."

O relatório indica que uma "média" Uma rodovia de 1 milha (1,6 km) de quatro pistas incluiria "300 toneladas de asfalto" que, "em 2002 teria custado cerca de $ 48.000. Em 2006, isso teria aumentado para $ 96.000 e em 2012 para $ 183.000... um aumento de cerca de $ 135.000 para cada milha de rodovia em apenas 10 anos."

Saúde e segurança

Uma planta de mistura de asfalto para agregado quente

As pessoas podem ser expostas ao betume no local de trabalho por inalação de vapores ou absorção pela pele. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado de 5 mg/m³ durante um período de 15 minutos.

O betume é basicamente um material inerte que deve ser aquecido ou diluído a ponto de se tornar viável para a produção de materiais para pavimentação, coberturas e outras aplicações. Ao examinar os riscos potenciais à saúde associados ao betume, a Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC) determinou que são os parâmetros de aplicação, predominantemente a temperatura, que afetam a exposição ocupacional e o potencial perigo/risco carcinogênico biodisponível das emissões de betume. Em particular, foi demonstrado que temperaturas superiores a 199 °C (390 °F) produzem um risco de exposição maior do que quando o betume é aquecido a temperaturas mais baixas, como aquelas normalmente usadas na produção e colocação de mistura de pavimento asfáltico. A IARC classificou a fumaça de asfalto de pavimentação como um possível carcinógeno Classe 2B, indicando evidências inadequadas de carcinogenicidade em humanos.

Em 2020, os cientistas relataram que o betume atualmente é uma fonte significativa e amplamente negligenciada de poluição do ar em áreas urbanas, especialmente durante os períodos quentes e ensolarados.

Uma substância semelhante ao betume encontrada no Himalaia e conhecida como shilajit às vezes é usada como medicamento Ayurveda, mas na verdade não é um alcatrão, resina ou betume.