冬季的凍融循環對道路的影響極為嚴重，修復損壞的費用每年高達數十億美元。裂紋的瀝青、霜撬和坑洞不僅僅是駕駛者和行人的煩惱，更是持續存在的安全隱患，對市政預算造成壓力，尤其是在氣溫迅速降到冰點以下的寒冷地區。現在，研究人員表示，改善道路耐用性的新方法或許來自一個意想不到的來源：藻類。一項新的研究描述了微小藻類提取的油脂如何替代部分石油基粘結劑，從而使鋪設的路面更加靈活、耐用和環保。
這種方法針對了瀝青最大的弱點。傳統的鋪面依賴於瀝青，這是一種基於原油的材料，用來將沙子和石頭結合在一起。雖然瀝青能夠在熱天擴張、寒冷時收縮，但當氣溫驟降時，它會變得脆弱，導致在交通和潮濕的影響下出現裂紋。
為了解決這一問題，由 Elham Fini 領導的研究小組開發了一種由藻類油製成的橡膠狀可持續粘結劑。該小組早期的研究顯示，藻類提取的油脂在低溫下的表現優於瀝青。藻類衍生的化合物可以提高瀝青的抗濕性、靈活性和自我修復能力，潛在地延長鋪面的壽命並降低維護成本。研究小組的負責人 Elham Fini 表示，從長遠來看，藻類瀝青將有助於創造更可持續、韌性更強且對環境反應更佳的道路。
基於這些發現，研究人員利用計算機建模分析了四種藻類的油脂，目的是找出可以與瀝青固體良好混合並在凍結條件下保持功能的候選者。其中一種藻類引起了研究人員的注意。來自淡水綠藻 Haematococcus pluvialis 的油脂在模擬交通應力的測試中顯示出最強的抗永久變形能力，同時對於濕氣相關的損害提供了更好的保護，這是造成坑洞形成的主要因素。
實驗室測試進一步驗證了這種材料的潛力。研究小組對增強藻類的瀝青樣本進行了重複的交通載荷和凍融循環測試，以模擬寒冷氣候中的真實條件。結果令人驚訝，使用藻類基粘結劑的鋪面在變形恢復方面比使用傳統原油粘結劑的瀝青提高了多達 70%。
除了耐用性，這項研究的環境影響也相當顯著。研究人員估計，僅用 1% 的藻類材料替代石油基粘結劑，就能將瀝青的淨碳排放減少 4.5%。若替代率達到約 22%，瀝青鋪面理論上可以實現碳中和。研究小組表示，這項技術能夠在不增加主要成本的情況下，提供高性能的道路，同時減少來自全球最廣泛使用的建築材料之一的排放。這項研究得到了美國能源部的資助，研究結果發表在《ACS Sustainable Chemistry Engineering》期刊上。
