バイオベースと石油ベースのアスファルト再生剤の再生メカニズムに関する比較マルチスケール研究
A Comparative Multi-Scale Study on the Regeneration Mechanisms of a Bio-Based and a Petroleum-Based Asphalt Rejuvenator
本研究は、再生アスファルト舗装(RAP)のリサイクル需要の高まりに対応するため、市販のバイオベース再生剤Aと石油ベース再生剤Bのマルチスケール比較研究を行い、化学組成がアスファルト再生をどのように制御するかを明らかにした。JTG 3410-2025規格に基づき、アスファルトバインダーをRTFOTで長時間(75、112.5、150分)エイジングさせ、バインダー質量に対して5%、7.5%、10%の再生剤を外部混合した。マクロ試験、界面特性評価、SARA分画分析、ATR-FTIR、分子動力学(MD)シミュレーションを組み合わせたマルチスケールフレームワークを構築した。結果として、2つの再生剤は異なるメカニズムで作用した。再生剤Bは飽和分31.64%を含み、主に物理的希釈と軟化によってエイジングしたアスファルトを再生した。この再生剤は弱いC–H···O相互作用を主とする0–80個の水素結合を形成し、対応する再生アスファルトのCIIは0.293であった。75分エイジングバインダーには有効であったが、再エイジング後に酸化生成物が多くなった。対照的に、再生剤Aは芳香族分68.10%、樹脂分20.17%を特徴とし、再生剤Bより3~5°低い平衡接触角と約13%短い相対浸透時間を示した。150~250個の水素結合のネットワークがアスファルテン凝集体を効果的に破壊し、CIIを0.180に低下させた。その結果、再生剤Aは112.5分および150分エイジングアスファルトを、二次酸化を大幅に低減して再生することに成功した。これらの性能差は、原料由来ではなく、芳香族分と極性分画によって支配されていた。定量的な結果はサンプル固有であるが、構築されたフレームワークは、エンジニアリング再生剤の選択と高性能再生材設計のための理論的参照を提供する。
- バイオベース再生剤Aは芳香族分68.10%、樹脂分20.17%を含み、石油ベース再生剤Bより150~250個の水素結合ネットワークでアスファルテン凝集体を効果的に破壊し、CIIを0.180に低下させた。
- 再生剤Bは飽和分31.64%を含み、物理的希釈と軟化による再生メカニズムで、再エイジング後に酸化生成物が多くなる課題がある。
- JTG 3410-2025規格に基づく実験で、バイオベース再生剤Aは112.5分および150分の長時間エイジングアスファルトを二次酸化を大幅に低減して再生できた。
本記事はアスファルト再生剤の化学組成と再生メカニズムに関する学術的研究であり、バイオベース再生剤と石油ベース再生剤の性能差を定量的に示している。投資家視点では、再生アスファルト舗装(RAP)のリサイクル需要拡大に伴い、高性能なバイオベース再生剤の市場ポテンシャルが高まっている点に注目すべき。ただし、本研究は基礎研究段階であり、特定企業の製品開発や市場投入に関する具体的な情報は含まれていない。