BRPI0903438A2

BRPI0903438A2 - biodiesel modified asphalt binder composition for use in the preparation of hot-machined bituminous concrete, warm bituminous concrete and asphalt emulsion

Info

Publication number: BRPI0903438A2
Authority: BR
Inventors: Leni Figueiredo Mathias Leite; Luiz Rosa Silva Jr; Marcos Chacur; Luis Alberto Herrmann Do Nascimento; Adriana Tinoco Martins; Ulisses Santos Figueiredo
Original assignee: Petroleo Brasileiro Sa
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-05-24

Abstract

COMPOSIçãO DE LIGANTE ASFáLTICO MODIFICADO POR BIODIESEL PARA USO NO PREPARO DE CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE, DE CONCRETO BETUMINOSO MORNO E DE EMULSãO ASFáLTICA. A presente invenção diz respeito à composição de ligante asfáltico modificado por biodiesel para uso no preparo de concreto betuminoso usinado a quente, de concreto betuminoso morno e de emulsão asfáltica, composição esta que faz com que, tanto o concreto betuminoso usinado a quente - CBUQ, quanto o concreto betuminoso morno preparado com a mesma apresentem suscetibilidade térmica e resistência à deformação permanente superiores aos concretos betuminosos preparados com cimentos asfálticos de petróleos (CAP) comuns. Adicionaímente, a composição de ligante asfáltico modificado por biodiesel da presente invenção, também se mostra vantajosa quando utilizada no preparo de emulsões asfálticas, porque intrinsecamente como ligante apresenta melhor susceptibilidade térmica do que o CAP comum.COMPOSITION OF ASPHALTIC BINDER MODIFIED BY BIODIESEL FOR USE IN THE PREPARATION OF HOT MACHINED BETUMINOUS CONCRETE, WARM BETUMINOUS CONCRETE AND ASPHALT EMULSION. The present invention concerns the composition of asphalt binder modified by biodiesel for use in the preparation of hot machined bituminous concrete, warm bituminous concrete and asphalt emulsion, a composition that makes both hot machined bituminous concrete - CBUQ, as for the warm bituminous concrete prepared with it, they present thermal susceptibility and resistance to permanent deformation superior to the bituminous concrete prepared with common asphalt oil cements (CAP). In addition, the biodiesel-modified asphalt binder composition of the present invention is also shown to be advantageous when used in the preparation of asphalt emulsions, because intrinsically as a binder it has better thermal susceptibility than ordinary CAP.

Description

COMPOSIÇÃO DE LIGANTE ASFÁLTICO MODIFICADO PORBIODIESEL PARA USO NO PREPARO DE CONCRETO BETUMINOSOUSINADO A QUENTE, DE CONCRETO BETUMINOSO MORNO E DECOMPOSITION OF PORBIODIESEL MODIFIED ASPHALTIC BINDER FOR USE IN PREPARING HOT BETUMINOUS CONCRETE, MORNING BETUMINOUS CONCRETE AND

EMULSÃO ASFÁLTICAASPHALTIC EMULSION

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

A presente invenção diz respeito à composição de Iigante asfálticomodificado por biodiesel para uso no preparo de concreto betuminosousinado a quente, de concreto betuminoso morno e de emulsão asfáltica,composição esta que faz com que, tanto o concreto betuminoso usinado aquente - CBUQ, quanto o concreto betuminoso morno, preparados com amesma apresentem suscetibilidade térmica e resistência à deformaçãopermanente superiores aos concretos betuminosos preparados comcimentos asfálticos de petróleos (CAP) comuns.The present invention relates to the biodiesel-modified asphalt binder composition for use in the preparation of hot-rolled bituminous concrete, warm bituminous concrete and asphalt emulsion, which composition makes both hot machined bituminous concrete (CBUQ) and concrete warm bituminous, prepared with the same ones have a higher thermal susceptibility and resistance to deformation than common bituminous concretes prepared with common oil asphalt (PAC) cement.

Adicionalmente, a composição de ligante asfáltico modificado porbiodiesel da presente invenção, também se mostra vantajosa quandoutilizada no preparo de emulsões asfálticas, porque, intrinsecamente comoligante apresenta, melhor susceptibilidade térmica do que o CAP comum.In addition, the biodiesel modified asphalt binder composition of the present invention also proves to be advantageous when used in the preparation of asphalt emulsions because, intrinsically co-binding, it has better thermal susceptibility than ordinary CAP.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

As misturas betuminosas hoje empregadas na construção deestradas de rodagem seguem, basicamente, duas grandes linhas depreparo. A primeira, denominada linha quente, onde os Iigantes asfálticossão misturados aos agregados pétreos a altas temperaturas, e cujosprodutos finais são conhecidos no Brasil como CBUQ, e,internacionalmente, são chamados de uHot Mix Asphalts (HMA)pavements". A segunda, denominada linha fria, comporta as chamadasemulsões asfálticas, onde os Iigantes asfálticos são misturados aosagregados pétreos à temperatura ambiente.The bituminous mixtures used today in road construction basically follow two major lines of preparation. The first, called the hot line, where asphalt binders are mixed with stone aggregates at high temperatures, and whose end products are known in Brazil as CBUQ, and, internationally, are called uHot Mix Asphalts (HMA) pavements ". The second, called line cold, includes so-called asphalt emulsions, where asphalt binders are mixed with stony aggregates at room temperature.

Essas duas grandes linhas conseguem eliminar praticamente todasas dificuldades técnicas que possam ser encontradas nos locais deconstrução das estradas, mas apresentam algumas desvantagens,particularmente, no que diz respeito ao meio-ambienteThese two major lines can eliminate virtually all technical difficulties that may be encountered on road construction sites, but have some disadvantages, particularly with regard to the environment.

Partilhando de um mesmo conceito, o que se objetiva na prática écolocar o Iigante asfáltico numa forma líquida, para que o mesmo possaestabelecer com os agregados uma forte conexão, que propiciaconsistência ao conjunto, e garante que o mesmo apresente umdesempenho reológico e mecânico compatível com as características deuso da estrada de rodagem.Sharing the same concept, the objective in practice is to place the asphalt linker in a liquid form, so that it can establish with the aggregates a strong connection, which provides consistency to the set, and ensures that it has a rheological and mechanical performance compatible with Features road hauling.

Inúmeros processos tornam possível esta dita liquefação do Iiganteasfáltico; aquecimento, emulsificação e diluição com solventes.Numerous processes make this so-called liquefaction of the Liguranteasphaltic possible; heating, emulsification and solvent dilution.

O processo de aquecimento consiste em elevar a temperatura doligante asfáltico até cerca de 150°C, aproximadamente, e promover amistura do mesmo com os agregados já previamente aquecidos à mesmatemperatura, visando a obter uma mistura suficientemente fluida ehomogênea, pronta para ser aspergida e compactada na superfície darodovia, enquanto a temperatura permanece alta.The heating process consists in raising the asphalt doligant temperature to approximately 150 ° C and promoting the mixture with the previously preheated aggregates at the same temperature to obtain a sufficiently fluid and homogeneous mixture ready to be sprayed and compacted in the soil. surface of the road, while the temperature remains high.

Recentemente foram desenvolvidos processos de misturasasfálticas mornas onde as misturas podem ser preparadas a temperaturasda ordem de 110°C a 130°C, reduzindo emissões e consumo decombustível. Estas misturas mornas podem ser feitas em equipamentosconvencionais através da adição de zeolitas ou de areias úmidas ouaditivos que promovem formação de espuma do ligante durante suamistura com agregados, recobrindo melhor os agregados a temperaturas30°C a 40°C abaixo das temperaturas tradicionais.Warm asphalt mix processes have recently been developed where mixtures can be prepared at temperatures in the range of 110 ° C to 130 ° C, reducing emissions and fuel consumption. These warm mixtures can be made on conventional equipment by the addition of zeolites or wet sands or additives that promote binder foaming during aggregate mixing, better covering aggregates at temperatures 30 ° C to 40 ° C below traditional temperatures.

O processo de emulsionamento consiste em colocar o Iiganteasfáltico numa forma líquida, à temperatura ambiente num estadometaestável, utilizando água. O contato com os agregados promove umbalanço químico que leva à ruptura da emulsão, fazendo com que o Iiganteasfáltico adira à superfície da rodovia, enquanto a água é drenada parafora da mistura.The emulsification process consists of placing the Liquid Phage in a liquid form at room temperature in a stable state using water. Contact with aggregates promotes a chemical balance that leads to breakdown of the emulsion, causing the phytanthicles to adhere to the road surface while water is drained out of the mixture.

O processo de diluição consiste em diluir com um solvente o liganteasfáltico para reduzir significativamente a viscosidade do mesmo e assimpermitir uma adequada mistura com os agregados. Após a aplicação narodovia o solvente evapora e o capeamento se dá pelo aumento daconsistência da mistura.The dilution process consists of diluting the phthalic binder with a solvent to significantly reduce its viscosity and thus allowing a suitable mixture with the aggregates. After application to the road the solvent evaporates and the capping occurs by increasing the consistency of the mixture.

Os cimentos asfálticos de petróleo (CAP) são resíduos dosprocessos de refino de petróleo, de desasfaltação ou de destilação avácuo de alta severidade. Classificados segundo suas característicasfísico-químicas (especificações brasileiras e européias), ou segundopadrões de desempenho (especificação americana), são consideradosligantes suficientemente duráveis e adesivos para suportar os agregados ecom estes, compor os concretos betuminosos usinados a quente (CBUQou HMA) que se destinam a pavimentar estradas de rodagem.Petroleum asphalt cements (PAC) are residues of the high-severity oil refining, de-galling or vacuum distillation processes. Classified according to their physical-chemical characteristics (Brazilian and European specifications), or second performance standards (American specification), they are considered sufficiently durable and adhesive to support aggregates and, as such, compose hot-machined bituminous concretes (CBUQor HMA) intended for pave highways.

No entanto, em rodovias de grande volume de tráfego, paramelhorar as propriedades mecânicas dos CAP's, são geralmenteempregados aditivos, principalmente, visando influenciar as característicasde flexibilidade do pavimento.However, on high traffic highways, to improve the mechanical properties of PACs, additives are generally employed, mainly to influence the pavement's flexibility characteristics.

Vários aditivos já foram propostos com esta finalidade, por exemplo,polietileno, borracha natural, borracha sintética (copolímero SBR -borracha estireno-butadieno), copolímero SBS (estireno-butadieno-estireno), copolímero EVA (acetato de vinil-etileno), ácido polifosfórico,entre outros.Various additives have already been proposed for this purpose, for example polyethylene, natural rubber, synthetic rubber (SBR-styrene-butadiene rubber copolymer), SBS (styrene-butadiene-styrene) copolymer, EVA (vinyl ethylene acetate) copolymer, acid polyphosphoric, among others.

Estudos apresentados na literatura técnica ensinam que o CAP secompõe basicamente de asfaltenos e petrolenos, sendo considerado comoum sistema coloidal no qual os asfaltenos são a fase dispersa e ospetrolenos a fase dispersora. Por definição, os asfaltenos são aquelafração do CAP que é solúvel em dissulfeto de carbono e insolúvel em n-pentano, na proporção de 50 volumes de n-pentano para um volume deCAP. Os petrolenos são definidos como sendo a fração do CAP que ésolúvel em 50 volumes de n-pentano por volume de CAP.Studies presented in the technical literature teach that the PAC is basically composed of asphaltenes and petrolanes, being considered as a colloidal system in which asphaltenes are the dispersed phase and ospetrolenes the dispersing phase. By definition, asphaltenes are that fraction of CAP which is carbon disulfide soluble and n-pentane insoluble, in the ratio of 50 volumes of n-pentane to one volume of CAP. Petrolenes are defined as the fraction of PAC that is soluble in 50 volumes of n-pentane per volume of CAP.

Outros autores sugerem que o CAP também pode ser definido comosendo composto por asfaltenos, resinas asfálticas, frações dehidrocarbonetos, com pequenas quantidades de parafinas e ainda outroscomponentes. Neste conceito, os asfaltenos estariam peptizados pelasresinas asfálticas e pelas frações de hidrocarbonetos, ficando dispersos nomeio desta maneira. Neste caso, os petrolenos seriam a fração do CAPque é extraída pelo n-pentano.Other authors suggest that PAC can also be defined as composed of asphaltenes, asphalt resins, hydrocarbon fractions, with small amounts of paraffins and other components. In this concept, the asphaltenes would be peptized by the asphalt resins and the hydrocarbon fractions, being dispersed name in this way. In this case, the petrolene would be the fraction of CAP that is extracted by n-pentane.

De um modo geral, acredita-se que as propriedades da fraçãoasfaltênica do CAP determinam sua adequabilidade do CAP parapavimentação. Consequentemente, esta é a fração a ser modificadaquando se quer melhorar as características do CAP para tal aplicação.In general, it is believed that the properties of the asphalphenic fraction of CAP determine its suitability of CAP for paving. Consequently, this is the fraction to be modified when one wants to improve the characteristics of the CAP for such an application.

Hardman, Harley F. et al, no documento de patente US 2,877,129,reportaram que a elasticidade do pavimento asfáltico a baixastemperaturas era função das propriedades das frações de petrolenos dosCAP e que estas podiam ser modificadas pela incorporação ao CAP deésteres orgânicos líquidos de ácidos graxos, mono ou policarboxílicos.Tais ésteres, para cumprirem os fins a que se destinam, teriam de serbons solventes para os asfaltenos e suficientemente miscíveis nospetrolenos do CAP.Hardman, Harley F. et al, in US Patent 2,877,129, reported that the elasticity of the asphalt pavement at low temperatures was a function of the properties of the CAP petroleum fractions and that these could be modified by incorporating into the CAP fatty acid liquid organic esters, mono or polycarboxylic.These esters would have to be solvent solvents for asphaltenes and sufficiently miscible in the CAPetrolenes to meet their intended purpose.

É sabido que o biodiesel é composto de mono ésteres de ácidosgraxos de cadeia longa, e, particularmente os ésteres metílicos de óleosvegetais ou animais provaram ser bons solventes para resíduos asfálticos.Não são considerados tóxicos nem danosos ao meio-ambiente, têm umponto de fulgor da ordem de 180°C a 200°C, de modo que se apresentamsuficientemente seguros para serem processados nas temperaturas depreparo dos CBUQ.Biodiesel is known to consist of long chain fatty acid mono esters, and particularly methyl esters of vegetable or animal oils have proven to be good solvents for asphalt residues. They are neither considered toxic nor harmful to the environment, they have a flash point. 180 ° C to 200 ° C, so that they are sufficiently safe to be processed at CBUQ-ready temperatures.

São obtidos, geralmente, pela transesterificação de óleos vegetaisou animais, que são produtos renováveis, de modo que seu uso contribuipara a redução de gás carbônico na atmosfera, assim como para adiminuição do efeito estufa.They are generally obtained by transesterification of vegetable or animal oils, which are renewable products, so that their use contributes to the reduction of carbon dioxide in the atmosphere, as well as to the reduction of the greenhouse effect.

A presente invenção apresenta uma composição de Iigante asfálticoque possui características inovadoras na medida em que vem a ser umacomposição aperfeiçoada de CAP1 a qual propicia vantagens econômicase ganhos ao meio ambiente no preparo do CBUQ1 pois possibilita umausinagem do material asfáltico a temperaturas mais baixas do que ascomumente empregadas. Além disso, a composição da presente invençãoconfere maior elasticidade, menor suscetibilidade térmica e maiorresistência à deformação permanente aos concretos betuminosos mornospreparados com a mesma.The present invention has an Asphalt Binder composition which has innovative features as it becomes an improved CAP1 composition which provides economic and environmental benefits in the preparation of CBUQ1 as it enables the asphalt material to be machined at lower than commonly employed temperatures. . In addition, the composition of the present invention provides greater elasticity, lower thermal susceptibility and greater resistance to permanent deformation of warm bituminous concretes prepared therewith.

Adicionalmente, como a composição da presente invençãoapresenta melhor suscetibilidade térmica que o CAP comum, as emulsõesasfálticas formuladas com a mesma terão um desempenho aperfeiçoadono campo na medida em que é justamente o Iigante asfáltico que dita aqualidade final do asfalto aplicado desta forma.In addition, as the composition of the present invention has better thermal susceptibility than ordinary CAP, asphalt emulsions formulated therewith will have improved performance in the field in that it is precisely the asphalt binder which dictates the final quality of asphalt applied in this way.

TÉCNICA RELACIONADARELATED TECHNIQUE

A literatura técnica especializada faz referência ao uso de ésteres deácidos graxos, ou de óleos de origem natural, em mistura com resíduosasfáticos para produzir selantes, rejuvenecedores de asfalto e asfaltosdiluídos.The specialized technical literature refers to the use of fatty acid esters or naturally occurring oils in admixture with asphaltic residues to produce sealants, asphalt rejuvenators and diluted asphalts.

O documento de patente EP 0999237 citado aqui como referênciaensina um processo de mistura de um CAP duro com ésteres de óleo decolza ou girassol, para uso como asfalto diluído. Em tal processo, osagregados são misturados ao CAP duro depois de o mesmo ter sidodiluído com solventes que contenham pelo menos um tipo destesmencionados ésteres.EP 0999237 cited herein as reference teaches a process of mixing a hard PAC with decol or sunflower oil esters for use as dilute asphalt. In such a process, the aggregates are mixed with the hard PAC after it has been diluted with solvents containing at least one type of these esters.

Segundo o citado documento, tais ésteres têm a propriedade de setransformar quimicamente em contato com o ar, promovendo o aumentode viscosidade do produto que então vai gerar o capeamento asfálticofinal.According to the aforementioned document, such esters have the property of chemically transforming in contact with air, promoting the increase of the viscosity of the product that will generate the final asphalt coating.

O documento de patente US 7,008,670 ensina um processo queemprega composições feitas à base de resíduos asfálticos misturados comésteres metílicos de óleo de soja para uso em selagem erejuvenescimento de superfícies asfálticas. No caso das composiçõesusadas como selantes, além dos ésteres de óleo de soja empregam-setambém solventes terpênicos nas composições. No processo derejuvenescimento de superfícies asfálticas, os Iigantes modificados comésteres de óleo de soja, chegam a triplicar o valor do índice de penetraçãodepois de aspergidos na superfície do pavimento.US 7,008,670 teaches a process employing compositions made from asphalt waste mixed with methyl soybean oil esters for use in sealing and rejuvenating asphalt surfaces. In the case of compositions used as sealants, in addition to soybean oil esters, terpene solvents are also employed in the compositions. In the process of rejuvenating asphalt surfaces, soybean oil modified ligands have even tripled the penetration rate after spraying onto the pavement surface.

O documento de patente brasileira Pl 0900455-6 ensina umprocesso no qual as temperaturas de produção de misturas asfálticassão reduzidas de 30°C a 40°C, sem que haja perda da qualidade dopavimento, garantindo a mesma ou maior durabilidade ao produto final.Esta patente trata de um processo de produção de um concretobetuminoso morno feito com adição de água sem que seja necessária autilização de qualquer aditivo ou de qualquer modificação na usina. Osagregados (graúdos e miúdos) são aquecidos a 135°C e o asfalto émantido na sua temperatura normal (160°C). Contudo, no momento damistura do asfalto aos agregados, adiciona-se, na temperatura ambiente,de 0,5% a 1,0% da fração de pó-de-pedra (arenosa) dos mesmosagregados, porém saturados com água e com a superfície úmida. Comisto, a água contida nesta pequena fração de agregados saturados éaquecida durante a mistura e transforma-se em vapor, gerando o efeitode espumamento no asfalto, o qual reduz a sua viscosidade, facilitando orecobrimento dos agregados e a posterior compactação da mistura napista. A temperatura resultante do material fica em torno de 135°C, naqual ele é transportado, sendo aplicado na pista em temperaturas nafaixa de 110°Ca 120°C.Brazilian patent document Pl 0900455-6 teaches a process in which asphalt mix production temperatures are reduced from 30 ° C to 40 ° C, without loss of floor quality, ensuring the same or longer durability to the final product. It is a process of producing a warm concrete obtained with the addition of water without the need for any additives or any modifications to the plant. Aggregates (large and small) are heated to 135 ° C and the asphalt is kept at its normal temperature (160 ° C). However, when mixing the asphalt into the aggregates, 0.5% to 1.0% of the sand dust fraction of the aggregates is added at room temperature, but saturated with water and the surface. moist. As a result, the water contained in this small fraction of saturated aggregates is heated during mixing and becomes steam, generating the asphalt foaming effect, which reduces its viscosity, facilitating aggregate recovery and subsequent compaction of the napista mixture. The resulting temperature of the material is around 135 ° C, in which it is transported, being applied to the track at temperatures in the range of 110 ° C to 120 ° C.

A composição agora proposta pela presente invenção também fazuso de um tipo especial de ésteres metílicos de óleos de origem naturalcomo agentes modificadores de Iigantes asfálticos - os biodiesel - mas,diferentemente do que se apresenta no atual estado da técnica, o faz demodo isolado, ou seja, sem o emprego de nenhum outro solvente adicionalpara suportar a incorporação dos ditos ésteres. Por outro lado, visa a umaaplicação diferenciada das que se conhece até hoje, que é o uso deligantes asfálticos modificados por biodiesel no preparo de concretobetuminoso a quente e morno e de emulsão asfáltica, com significativasvantagens de desempenho em relação aos preparos que utilizam os CAPcomuns, tanto ecológicas e toxicológicas, quanto econômicas.The composition now proposed by the present invention also makes use of a special type of naturally occurring oil methyl esters as asphalt binding modifiers - biodiesel - but, unlike in the present state of the art, it does so isolated. without the use of any other additional solvent to support the incorporation of said esters. On the other hand, it aims at a differentiated application from what is known until today, which is the use of biodiesel modified asphalt deligents in the preparation of hot and warm concreted bituminous and asphalt emulsion, with significant performance advantages compared to the preparations that use the common CAP, both ecological and toxicological as well as economic.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

A presente invenção trata de composição de um Iigante asfálticomodificado por biodiesel para uso no preparo de concreto betuminosousinado a quente (CBUQ), de concreto betuminoso morno e de emulsãoasfáltica, onde o referido Iigante contém de 70% a 97% em peso de umresíduo asfáltico de petróleo e de 3% a 30% em peso de um biodiesel. Oconcreto betuminoso usinado a quente, o concreto betuminoso morno e aemulsão asfáltica podem ser preparados segundo processosconvencionais de preparo destes produtos. O resíduo asfáltico de petróleopode ser proveniente de processo de desasfaltação ou de destilação avácuo de alta severidade, e atendem às seguintes especificações:The present invention relates to the composition of a biodiesel-modified asphalt binder for use in the preparation of hot-rolled bituminous concrete (CBUQ), asphalt bituminous concrete and asphalt emulsion, wherein said binder contains from 70% to 97% by weight of an asphalt residue. oil and 3 to 30% by weight of a biodiesel. Hot-machined bituminous concrete, warm bituminous concrete and asphalt emulsion can be prepared by conventional processes of preparing these products. Petroleum asphalt waste may come from the process of de-galling or high-severity vacuum distillation and meet the following specifications:

a) resíduo asfáltico proveniente de processo de desasfaltação:(a) asphaltic waste from the de-asphalting process:

<table>table see original document page 8</column></row><table><table> table see original document page 8 </column> </row> <table>

b) resíduo asfáltico proveniente do processo de destilação a vácuode alta severidade:(b) asphalt waste from the high severity vacuum distillation process:

Os biodieseis podem ser selecionados como originários de um grupode óleos naturais que compreende: o sebo e os óleos de soja, mamona,colza, girassol, amendoim, dendê, algodão, babaçu, palma e milho, oumistura dos mesmos em qualquer proporção. Preferencialmente, devemser provenientes de óleo de mamona ou de óleo de soja e atender àsespecificações nacionais e internacionais propostas para o dito tipo debiocombustível, a saber: especificação brasileira - Resolução ANP 07/08;ou especificação européia -EN 14214: 2003 (E) "Automotive fuels - Fattyacid methyl esters (FAME) for diesel engines - Requirements and testmethods"·, ou especificação americana ASTM D6751-09 - "StandardSpecification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B 100) for Midle DestillateFuels".The biodiesels may be selected as originating from a group of natural oils comprising: tallow and oils from soybean, castor, rapeseed, sunflower, peanut, palm, cotton, babassu, palm and corn, or a mixture thereof. Preferably, they must come from castor oil or soybean oil and meet the national and international specifications proposed for said fuel type, namely: Brazilian specification - Resolution ANP 07/08; or European specification -EN 14214: 2003 (E) " Automotive fuels - Fattyacid methyl esters (FAME) for diesel engines - Requirements and testmethods "·, or American specification ASTM D6751-09 -" StandardSpecification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B 100) for Midle DestillateFuels ".

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Para que possa ser mais bem compreendida e avaliada acomposição do Iigante asfáltico modificado por biodiesel para uso nopreparo de concreto betuminoso usinado a quente, de concretobetuminoso morno e de emulsão asfáltica será agora descrita em detalhe.In order to be better understood and evaluated the composition of the biodiesel modified asphalt binder for use in the preparation of hot machined bituminous concrete, warm concreted bituminous and asphalt emulsion will now be described in detail.

Para o preparo do Iigante asfáltico utilizou-se um processoconvencional, onde a modificação do Iigante se dá no estado fundido, atemperaturas da ordem de 100°C a 130°C, com agitação de baixocisalhamento em torno de 300 rpm, por um período de 10 a 30 minutos,depois de o biodiesel ser adicionado, no vaso agitado, sobre o resíduo.For the preparation of the asphalt linker a conventional process was used, where the modification of the linker takes place in the molten state, at temperatures of 100 ° C to 130 ° C, with low shear stirring around 300 rpm, for a period of 10 minutes. 30 minutes after the biodiesel is added in the stirred vessel over the residue.

As características das matérias primas usadas no preparo dascomposições da presente invenção constam das Tabelas 1 e 2, a seguir:The characteristics of the raw materials used in preparing the compositions of the present invention are shown in Tables 1 and 2 below:

TABELA 1TABLE 1

<table>table see original document page 9</column></row><table>TABELA 2<table> table see original document page 9 </column> </row> <table> TABLE 2

<table>table see original document page 10</column></row><table><table> table see original document page 10 </column> </row> <table>

O biodieset metílico de mamona é composto principalmente dericinoleato de metila, derivado da transesterificação de óleo de mamona,que por sua vez é composto de 90% de ácido ricinoléico, que é um ácidograxo constituído por 18 carbonos e que possui uma dupla ligação nocarbono 9 e uma hidroxila no carbono 12.Methyl castor bean biodieset is composed mainly of methyl dericinoleate, derived from the transesterification of castor oil, which in turn is composed of 90% ricinoleic acid, which is an 18-carbon double-acid acid and 9-carbon double bond. a hydroxyl on carbon 12.

O biodiesel metílico de soja é composto principalmente de Iinoleatoe oleato de metila, derivado da transesterificação de óleo de soja, que porsua vez é composto de 54,1% de ácido linoléico e de 22,5% de ácidooléico, que são ácidos graxos constituídos por 18 carbonos e quepossuem pelo menos uma dupla ligação.Methyl soybean biodiesel is composed mainly of methyl iinoleate and oleate, derived from transesterification of soybean oil, which in turn is composed of 54.1% linoleic acid and 22.5% fatty acid, which are fatty acids. 18 carbons and having at least one double bond.

A característica inovadora da presente invenção é a utilização dobiodiesel como aditivo para modificar resíduos asfálticos de modo a torná-los adequados ao uso no preparo de concretos betuminosos usinados aquente, de concretos betuminosos mornos e de emulsões asfálticas. Taladitivação produz um Iigante asfáltico modificado de boa qualidade, namedida em que apresenta uma melhor susceptibilidade térmica, maiorelasticidade, e ainda, maior resistência à formação de trilhas de roda.The innovative feature of the present invention is the use of biodiesel as an additive to modify asphalt waste to make it suitable for use in the preparation of hot machined bituminous concretes, warm bituminous concretes and asphalt emulsions. Such binding produces a good quality modified asphalt binder, which has a better thermal susceptibility, greater elasticity, and even greater resistance to the formation of wheel tracks.

Outra vantagem adicional da presente invenção é o aproveitamentode insumos renováveis em produtos de pavimentação, o que os tornamenos tóxicos ao homem e menos agressivos ao meio ambiente, pois, aopermitirem uma temperatura de usinagem mais baixa do que normal,promovem uma redução no consumo de combustível das usinas, o quesignifica redução na emissão de poliaromáticos para a atmosfera.Another additional advantage of the present invention is the use of renewable inputs in paving products, which makes them toxic to man and less environmentally friendly, as allowing a lower than normal machining temperature promotes a reduction in fuel consumption. which means a reduction in the emission of polyaromatics into the atmosphere.

Em países da Europa, a aOiI Companies' European Association onEnviroment, Helth and Safety in Refíning Distribution (CONCAWE) -Product Dossier n° 92/104 estabeleceu temperaturas máximas deusinagem como forma de reduzir emissões nas usinas de asfalto assimcomo nos preparos.In European countries, OiI Companies' European Association onEnviroment, Helth and Safety in Refining Distribution (CONCAWE) -Product Dossier No. 92/104 has set maximum grinding temperatures as a way to reduce emissions at asphalt plants as well as in preparation.

Outro efeito positivo da redução da temperatura de usinagem é oaumento da resistência do Iigante asfáltico ao envelhecimento, uma vezque esta temperatura é a variável que mais propicia a oxidação do ligante,enrijecendo-o e tornando-o mais susceptível ao aparecimento de trincaspor fadiga.Another positive effect of reducing the machining temperature is the increased resistance of the asphalt binder to aging, since this temperature is the variable that most promotes binder oxidation, making it more rigid and making it more susceptible to fatigue cracking.

Os Exemplos apresentados a seguir têm por objetivo ilustrar umaforma de concretização do invento, assim como comprovar suaaplicabilidade prática, não constituindo qualquer forma de limitação dainvenção.The following Examples are intended to illustrate one embodiment of the invention as well as to prove its practical applicability and do not constitute any limitation of the invention.

Exemplo 1Example 1

Efetuou-se uma mistura de 5% e outra de 10%, em peso, debiodiesel de soja com resíduo de desasfaltação de penetração 1.A mixture of 5% and 10% by weight of soybean diesel with penetration de-galling residue 1 was made.

A mistura foi realizada a temperaturas entre 90°C e 135°C, sobagitação de baixo cisalhamento de 300 rpm, por 30 minutos.Mixing was performed at temperatures between 90 ° C and 135 ° C, low shear agitation at 300 rpm for 30 minutes.

O ligante modificado com 5% de biodiesel de soja apresentou ascaracterísticas mostradas na Tabela 3, em comparação com um CAP10/20das especificações européias EN 13924.The modified 5% soybean biodiesel binder had the characteristics shown in Table 3, compared to a CAP10 / 20 of the European specifications EN 13924.

O ligante modificado com 10% de biodiesel de soja apresentou ascaracterísticas mostradas na Tabela 4, em comparação com ascaracterísticas (análise típica) de um tradicional CAP 50/60 daespecificação brasileira - Resolução ANP n° 07/08.The modified 10% soybean biodiesel binder presented the characteristics shown in Table 4, compared to the characteristics (typical analysis) of a traditional CAP 50/60 of Brazilian specification - ANP Resolution No. 07/08.

Os resultados apresentados na Tabela 3 indicam que o produtoresultante da adição de 5% de biodiesel de soja a resíduos dedesasfaltação se enquadra nas especificações européias de asfaltos durosque são os empregados em rodovias de grande volume de tráfego.The results presented in Table 3 indicate that the producer resulting from the addition of 5% soybean biodiesel to the asphalt waste fits the European hard asphalt specifications that are employed on high traffic highways.

TABELA 3TABLE 3

<table>table see original document page 12</column></row><table><table> table see original document page 12 </column> </row> <table>

TABELA 4TABLE 4

Os resultados obtidos e mostrados na Tabela acima indicam que oproduto resultante da adição de 10% de biodiesel de soja a resíduos dedesasfaltação, quando comparado a um CAP de especificação similar,apresenta uma suscetibilidade térmica bem superior e também umaviscosidade bastante elevada para um Iigante asfáltico de penetraçãoacima dos 70 décimos de milímetros.The results obtained and shown in the Table above indicate that the product resulting from the addition of 10% soybean biodiesel to high-deflating residues, when compared to a similar specification PAC, has a much higher thermal susceptibility and also a very high viscosity for an asphalt binder. penetration above 70 tenths of a millimeter.

Tal fato atesta que o Iigante modificado apresenta maior resistênciaà deformação permanente que o seu similar convencional, fato que ératificado pelo seu maior grau de desempenho quando medido segundo aespecificação americana SUPERPAVE - "Superior Performing AsphaltPavement".This fact attests that the modified ligand has greater resistance to permanent deformation than its conventional counterpart, a fact that is ratified by its higher degree of performance when measured according to the American specification SUPERPAVE - "Superior Performing AsphaltPavement".

Este produto também pode ser usado no preparo de concretosbetuminosos a temperaturas bem mais baixas trazendo vantagens naredução de emissões e consumo de combustíveis, ou ainda no preparo deemulsões asfálticas, que não precisam ser usinadas para serem aplicadas.This product can also be used in the preparation of bituminous concretes at much lower temperatures bringing advantages in reducing emissions and fuel consumption, or in preparing asphalt emulsions, which do not need to be machined to be applied.

Exemplo 2Example 2

Efetuou-se uma mistura de 5% em peso de biodiesel de mamonacom resíduo de desasfaltação de penetração 30.A 5% by weight mixture of castor bean biodiesel was made with penetration de-galling residue 30.

A mistura foi realizada à temperatura de 100°C, sob agitação debaixo cisalhamento de 300 rpm, por 30 minutos.Mixing was performed at 100 ° C, under stirring under 300 rpm shear, for 30 minutes.

O ligante modificado com 5% de biodiesel de mamona apresentouas características mostradas na Tabela 5, em comparação com umCAP100/150 das especificações européias EN 13924.The 5% modified castor bean binder had the characteristics shown in Table 5 compared to a CAP100 / 150 of the European specifications EN 13924.

Os resultados apresentados na Tabela abaixo indicam que a adiçãode 5% de biodiesel de mamona a resíduos de desasfaltação depenetração 30 permitiu a obtenção de um Iigante asfáltico de penetração100/150.The results shown in the Table below indicate that the addition of 5% castor bean biodiesel to penetration-disphalting residues 30 yielded a 100/150-penetration asphalt binder.

Quando comparado às especificações européias para este tipo deproduto, mostra-se perfeitamente enquadrado, apresentando excelentesuscetibilidade térmica e ainda viscosidade e ponto de amolecimentoacima dos limites mínimos especificados, o que atesta sua maiorresistência a deformações permanentes.TABELA 5When compared to the European specifications for this type of product, it is perfectly framed, presenting excellent thermal susceptibility and viscosity and softening point above the specified minimum limits, which attests its greater resistance to permanent deformations. TABLE 5

<table>table see original document page 14</column></row><table><table> table see original document page 14 </column> </row> <table>

Exemplo 3Example 3

Efetuaram-se misturas de 7%, 10% e 12%, em peso, de biodiesel demamona com resíduo de desasfaltação de penetração 3. A mistura foirealizada à temperatura de 100°C, sob agitação de baixo cisalhamento a300 rpm, por 30 minutos. O Iigante modificado com 7% de biodiesel demamona apresentou as características mostradas na Tabela 6, emcomparação com um CAP10/20 das especificações européias EN 13924.Mixtures of 7%, 10% and 12% by weight of mamma biodiesel were made with penetration de-galling residue 3. The mixture was carried out at 100 ° C under low shear stirring at 300 rpm for 30 minutes. Modified 7% biodiesel ligand has the characteristics shown in Table 6 compared to a CAP10 / 20 of the European specifications EN 13924.

Na Tabela 7 são mostrados os resultados obtidos na comparação doligante modificado com 10% de biodiesel de mamona com ascaracterísticas (análise típica) de um tradicional CAP 30/45 daespecificação brasileira - Resolução ANP n° 07/08.Table 7 shows the results obtained in the doligant modified comparison with 10% castor bean biodiesel with the characteristics (typical analysis) of a traditional CAP 30/45 of Brazilian specification - ANP Resolution No. 07/08.

Na Tabela 8 são mostrados os resultados obtidos na comparação doIigante modificado com 12% de biodiesel de mamona com ascaracterísticas (análise típica) de um tradicional CAP 50/60 daespecificação brasileira - Resolução ANP n° 07/08.TABELA 6Table 8 shows the results obtained in the comparison of the modified castor biodiesel with 12% modified with the characteristics (typical analysis) of a traditional CAP 50/60 of the Brazilian specification - ANP Resolution No. 07/08. TABLE 6

<table>table see original document page 15</column></row><table><table> table see original document page 15 </column> </row> <table>

TABELA 7TABLE 7

Os resultados obtidos e mostrados na Tabela acima indicam que oproduto resultante da adição de 7% de biodiesel de mamona a resíduos dedesasfaltação de penetração 3 se enquadra nas especificações européiasde asfaltos duros (CAP 10/20), os quais são empregados em rodovias degrande tráfego de veículos.The results obtained and shown in the Table above indicate that the product resulting from the addition of 7% castor bean biodiesel to penetration-deflating waste 3 fits the European hard asphalt specifications (CAP 10/20), which are used on high-traffic highways. vehicles.

TABELA 8TABLE 8

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Os resultados obtidos e mostrados na Tabela acima indicam que osprodutos resultantes da adição de 10% e 12% de biodiesel de mamona aresíduos de desasfaltação de penetração 3, quando comparados a CAPde especificação similar, apresentam suscetibilidade térmicas bemsuperiores e também viscosidades bastante elevadas, atestando que oIigante modificado propicia maior resistência à deformação permanenteque os seus similares convencionais, fato este ratificado pelos seusmaiores graus de desempenho quando medidos segundo a especificaçãoamericana SUPERPAVE.The results obtained and shown in the Table above indicate that the products resulting from the addition of 10% and 12% castor bean biodiesel and penetration de-galling residues 3, when compared to CAP of similar specification, have higher thermal susceptibility and also very high viscosities, attesting that The modified ligand provides greater resistance to permanent deformation than its conventional counterparts, a fact ratified by its higher degrees of performance when measured to the American SUPERPAVE specification.

Claims

1. PORBIODIESEL MODIFIED ASPHALTIC LIQUID COMPOSITION FOR USE IN THE PREPARATION OF HOT BETUMINOUS CONCRETE, MORNING BETUMINOUS CONCRETE, characterized in that said binder contains from -70% to 97% by weight of an asphaltic residue 3 % to 30% by weight of a methyl ester of an oil of natural origin.

2. COMPOSITION OF PORBIODIESEL MODIFIED ASPHALTIC BINDER FOR USE IN THE PREPARATION OF HOT BETUMINOUS CONCRETE, MORNING BETUMINOUS CONCRETE, according to claim 1, characterized in that the asphaltic waste from desalination is derived from vacuum processes high severity.

3. COMPOSITION OF PORBIODIESEL MODIFIED ASPHALTIC BINDER FOR USE IN THE PREPARATION OF HOT BETUMINOUS CONCRETE, MORNING BETUMINOUS CONCRETE, according to claim 1, characterized by the asphaltic waste in the following properties: 1 to 30 dmm, softening point in the range of 53 ° C to 80 ° C and viscosity at 60 ° C in the range from -4,000 P to 50,000 P.

Composition of porbiodiesel modified asphaltic binder for use in the preparation of hot-smoked, hot-melt concrete and asphalt-emulsion according to claim 1, characterized by the asphaltic waste having the following properties of the distillation process as follows: penetration in the range of -10 to 30 dmm, softening point in the range of 50 ° C to 70 ° C and viscosity at 60 ° C in the range of 3,000 P to 15,000 P.

5.- COMPOSITION OF PORBIODIESEL MODIFIED ASPHALTIC BINDER FOR USE IN THE PREPARATION OF HOT BETUMINOUS CONCRETE, MORNING BETUMINOUS CONCRETE, according to Claim 1, characterized in that it is selected from a group of: and soybean, castor, rapeseed, sunflower, peanut, palm, cotton, babassu, palm, and corn oils, blended in any proportion.

6.- COMPOSITION OF PORBIODIESEL MODIFIED ASPHALTIC BINDER FOR USE IN THE PREPARATION OF HOT BETUMINOUS CONCRETE, MORNING BETUMINOUS CONCRETE, according to claim 1, characterized in that the biodiesel is selected from, preferably, preferably from, among others, the oil selected. soy oil.