71. Asfalt

Opublikowano 5 lutego 20245 lutego 2024 przez Janusz Mrzigod

Często zdarza mi się sięgać okiem chemika w dalekie zakątki kosmosu i tropić występowanie różnych związków chemicznych we Wszechświecie, ale dziś chciałbym wziąć na tapet materiał bardziej przyziemny. Asfalt jest czymś, co nieustannie widujemy na naszych drogach i placach, a niekiedy także chodnikach i parkowych alejkach. Dokładniej mówiąc, substancja używana do budowy nawierzchni jest mieszaniną asfaltowo-mineralną, która składa się z mieszaniny kruszywa i asfaltu pełniącego funkcję lepiszcza. Mieszanina ta jest też nazywana asfaltobetonem.

Zbyt mała ilość lepiszcza w asfaltobetonie sprawia, że między ziarnami kruszywa powstają puste przestrzenie, a to bardzo zwiększa podatność nawierzchni na erozję. Zwłaszcza w sezonie zimowym woda zamarzająca w tych kawernach rozsadza asfaltobeton, powodując powstawanie dziur. Za PRL-u było to częstym zjawiskiem, a ulegająca takim usterkom nawierzchnia bywała nazywana ironicznie „polskim asfaltem”. Trzeba jednak stwierdzić, że zjawisko to występuje i dziś, zwłaszcza w następstwie „oszczędności” związanych z zaniżeniem kosztu inwestycji…

Asfalt sensu stricto jest produktem przerobu ropy naftowej (w odróżnieniu od smoły powstającej w wyniku odgazowania węgla lub drewna). Ma konsystencję stałą lub półstałą, a zabarwienie od ciemnobrązowego do czarnego. Jest to układ koloidalny, którego fazę rozpraszającą stanowią oleje, a rozproszoną – asfalteny. Asfalteny z kolei stanowią grupę średniocząsteczkowych związków organicznych, występujących w ropie naftowej. Ich cząsteczki zawierają fragmenty złożone z wielu sprzężonych pierścieni aromatycznych, a także pierścieni alifatycznych i fragmentów łańcuchowych (grup węglowodorowych). Oprócz węgla i wodoru w ich skład wchodzą tlen, azot i siarka, a także niewielkie ilości niektórych metali (np. żelaza, wanadu, niklu). Asfalteny są nierozpuszczalne w węglowodorach alifatycznych, ale rozpuszczają się w toluenie i disiarczku węgla.

Asfalt stosuje się nie tylko do budowy dróg, ale też np. do produkcji papy i jako materiał izolacyjny. Jednak wykorzystywano go na długo przed czasami nowożytnymi. Już 40 tysięcy lat temu w epoce kamiennej asfalt był używany do sklejania głowic narzędzi kamiennych z trzonkami (a jeszcze w drugim tysiącleciu rdzenni mieszkańcy obu Ameryk stosowali go do łączenia grotów z drzewcami strzał). Od piątego tysiąclecia p.n.e. asfalt bywa wykorzystywany jako wodoodporne lepiszcze, np. do uszczelniania wyplatanych koszyków.

W Mohendżo-Daro, Sumerze, Babilonii, a także starożytnym Rzymie stosowano asfalt jako wodoodporny zamiennik zaprawy murarskiej. Rzymianie wykorzystywali go np. do budowy podwodnych części murowanych portów. Natomiast w starożytnym Egipcie asfalt był używany podczas mumifikacji. W czasach nam bliższych, w XVI-wiecznej Europie, mieszaniny zawierające asfalt bywały stosowane do pokrywania burt statków oraz uszczelniania akweduktów.

Jednak wszystkie te historyczne zaszłości datują się jeszcze sprzed wynalezienia destylacji ropy naftowej, umożliwiającej otrzymanie m.in. asfaltu (co jest, przypomnijmy, dokonaniem Ignacego Łukasiewicza). Skąd więc w tamtych czasach brano asfalt?

Otóż asfalt występuje też w sposób naturalny w przyrodzie (i jest wtedy formalnie traktowany jako skała). W niektórych miejscach na Ziemi ropa naftowa samoczynnie wydobywa się na powierzchnię, a gdy pod wpływem ciepła słonecznego ulotnią się z niej lżejsze składniki, powstaje naturalny asfalt. Występuje on np. w okolicy Morza Martwego (skąd brali go starożytni Egipcjanie i Rzymianie), w Hasbajji (Liban) oraz Epirze (dziś na pograniczu grecko-albańskim). W starożytności uznawano go za surowiec strategiczny. Odbyła się wtedy nawet pierwsza odnotowana przez historię bitwa o złoże surowca węglowodorowego (312 rok p.n.e., między Seleucydami a Nabatejczykami). Nazwa „asfalt” pochodzi od greckiego słowa ἄσφαλτος ásphaltos, oznaczającego właśnie asfalt naturalny.

Naturalny asfalt tworzy w przyrodzie jeziorka, zwane często, acz nieściśle, smolnymi. Miejsca takie stawały się często pułapką dla nieostrożnych zwierząt, które tonęły w półpłynnym asfalcie. Ich szkielety doskonale przechowały się do dzisiejszych czasów, gdyż asfalt chronił je przed wpływem niszczycielskich czynników atmosferycznych. Najsłynniejszym taki stanowiskiem paleontologicznym jest La Brea w obrębie metropolii Los Angeles, gdzie znaleziono szczątki m.in. lwa amerykańskiego, smilodona (bardziej znanego jako tygrys szablastozębny), mastodonta amerykańskiego, mamuta kolumbijskiego, paramylodona (wielkiego naziemnego leniwca). Innymi tego typu miejscami są jezioro Guanoco (Wenezuela), Binagadi w pobliżu Baku (Azerbejdżan) oraz Carpinteria i McKittrick Tar Pits w Kalifornii.