Nghiên cứu ảnh hưởng của lignin chiết tách từ chất thải nhà máy giấy Bãi Bằng đến tính chất cơ lý của nhựa đường 60/70
Email:
trangnt@utt.edu.vn
Từ khóa:
Lignin, nhựa đường, độ nhớt Brookfield, nhiệt độ hóa mềm, độ kim lún
Tóm tắt
Tận dụng phụ phẩm công nghiệp trong sản xuất vật liệu mặt đường là một hướng tiếp cận phát triển xanh theo nguyên tắc kinh tế tuần hoàn, nhằm gia tăng giá trị phụ phẩm và giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên nguyên sinh. Dịch đen từ quá trình sản xuất bột giấy là nguồn lignin tiềm năng để sử dụng làm chất biến tính nhựa đường có nguồn gốc sinh học. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của lignin thu hồi từ dịch đen của Nhà máy Giấy Bãi Bằng đến các tính chất cơ lý và độ nhớt của nhựa đường có độ kim lún 60/70, nhằm làm rõ sự thay đổi độ quánh, đặc tính hóa mềm và khả năng đáp ứng các yêu cầu thi công mặt đường. Lignin được thu hồi từ dịch đen của Nhà máy Giấy Bãi Bằng bằng phương pháp axit hóa phân đoạn hai giai đoạn tại pH 9,3 và 3,0 ở nhiệt độ 80 °C. Các mẫu nhựa đường biến tính được chế tạo bằng phương pháp trộn nóng với hàm lượng lignin từ 0% đến 20% theo khối lượng nhựa đường nền. Độ kim lún, nhiệt độ hóa mềm và độ nhớt được xác định; quan hệ giữa logarit độ nhớt và nhiệt độ được thiết lập làm cơ sở lựa chọn nhiệt độ trộn và đầm nén. Tại hàm lượng lignin 20%, độ kim lún giảm 43,33% so với nhựa đường nền, trong khi nhiệt độ hóa mềm tăng từ 47,5 °C lên 56,1 °C. Mặc dù độ nhớt tăng khi bổ sung lignin, tất cả các mẫu biến tính đều có độ nhớt dưới 3.000 mPa·s tại 135 °C. Kết quả cho thấy tác dụng làm cứng nhựa đường của lignin Bãi Bằng và tiềm năng sử dụng vật liệu này làm chất biến tính có nguồn gốc sinh học, tạo cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về hiệu năng ứng dụng trong kết cấu mặt đường.Tài liệu tham khảo
[1]. I. Pérez, A. R. Pasandín, J. C. Pais, P. A. A. Pereira, Feasibility of Using a Lignin-Containing Waste in Asphalt Binders, Waste and Biomass Valorization, 11 (2020) 3021–3034. https://doi.org/10.1007/s12649-019-00590-4
[2]. A. Pascoal, A. Almeida, S. Capitão, L. Picado-Santos, Improvement of Warm-Mix Asphalt Concrete Performance with Lignin Obtained from Bioethanol Production from Forest Biomass Waste, Materials, 16 (2023) 7339. https://doi.org/10.3390/ma16237339
[3]. Chuyên trang Giao thông, Nguyên liệu tự nhiên sẽ khiến cho đường xá thân thiện môi trường. https://giaothong.tapchixaydung.vn/nguyen-lieu-tu-nhien-se-khien-cho-duong-xa-than-thien-moi-truong-1831805.htm, 2015, (truy cập ngày 06/10/2026).
[4]. P. A. Landa, R. J. A. Gosselink, Lignin-based bio-asphalt, International Patent Publication WO2019092278A1, 16 May 2019. https://patents.google.com/patent/WO2019092278A1/en
[5]. E. Gaudenzi, L. P. Ingrassia, F. Cardone, X. Lu, F. Canestrari, Investigation of unaged and long-term aged bio-based asphalt mixtures containing lignin according to the VECD theory, Materials and Structures, 56 (2023) 82. https://doi.org/10.1617/s11527-023-02160-6
[6]. E. Gaudenzi, F. Canestrari, X. Lu, F. Cardone, Performance Analysis of Bio-Based Asphalt Mixtures Containing Lignin, European Transport/Trasporti Europei, 91 (2023) 1–12. https://doi.org/10.48295/ET.2023.91.1
[7]. S. Mastrolitti, E. Borsella, A. Giuliano, M. T. Petrone, I. De Bari, R. J. A. Gosselink, G. van Erven, E. Annevelink, K. S. Triantafyllidis, H. Stichnothe, Sustainable Lignin Valorization: Technical Lignin, Processes and Market Development, IEA Bioenergy Task 42 Technical Report, IEA Bioenergy, 2021. https://task42.ieabioenergy.com/publications/sustainable-lignin-valorization/
[8]. H. Yao, Y. Wang, J. Liu, M. Xu, P. Ma, J. Ji, Z. You, Review on Applications of Lignin in Pavement Engineering: A Recent Survey, Frontiers in Materials, 8 (2022) 803524.
https://doi.org/10.3389/fmats.2021.803524
[9]. P. M. S. G. Luz, C. R. Ziegler, A. M. G. D. Mendonça, J. K. G. Rodrigues, Rheological evaluation of pg 64–22 asphalt binder modified with lignin of pinus and eucalyptus woods, Materials and Structures, 54 (2021) 166. https://doi.org/10.1617/s11527-021-01757-z
[10]. R. Ghabchi, Effect of Lignin Type as an Additive on Rheology and Adhesion Properties of Asphalt Binder, Solids, 3 (2022) 603–619. https://doi.org/10.3390/solids3040038
[11]. C. Xu, D. Wang, S. Zhang, E. Guo, H. Luo, Z. Zhang, H. Yu, Effect of Lignin Modifier on Engineering Performance of Bituminous Binder and Mixture, Polymers, 13 (2021) 1083. https://doi.org/10.3390/polym13071083
[12]. L. M. Coelho, B. Z. Marchi, B. F. de A. F. Cardoso, P. H. P. M. da Silveira, A. C. R. Guimarães, S. N. Monteiro, Characterization of 30/45 asphalt binder modified with kraft lignin in relation to short-term aging, Contribuciones a las Ciencias Sociales, 17 (2024) e9138.
https://doi.org/10.55905/revconv.17n.8-059
[13]. A. Khadim, N. Ahmad, Evaluating the effect of paper waste lignin in hot mix asphalt, Engineering Research Express, 6 (2024) 025105. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ad3f72
[14]. S. S. Ahmed, A. A. Hamdoon, The use of lignin in the rheological modification of Dura asphalt, Journal of Education and Science, 29 (2020) 22–41. https://doi.org/10.33899/edusj.2020.126782.1055
[15]. Ö. Genç, B. Varli Bingöl, Investigation of the Effect of Lignin on Aged Bitumen, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 14 (2024) 1748–1757. https://doi.org/10.31466/kfbd.1458442
[16]. G. M. Fayzrakhmanova, S. A. Zabelkin, A. N. Grachev, V. N. Bashkirov, A study of the properties of a composite asphalt binder using liquid products of wood fast pyrolysis, Polymer Science, Series D, 9 (2016) 181–184. https://doi.org/10.1134/S1995421216020052
[17]. M. Cai, C. Peng, C. Cheng, Study on the Rheological Properties of Formic Acid Lignin Modified Asphalt, Buildings, 13 (2023) 655. https://doi.org/10.3390/buildings13030655
[18]. I. Pérez Pérez, A. M. Rodríguez Pasandín, J. C. Pais, P. A. A. Pereira, Use of lignin biopolymer from industrial waste as bitumen extender for asphalt mixtures, Journal of Cleaner Production, 220 (2019) 87–98. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.082
[19]. A. Khater, D. Luo, M. Abdelsalam, J. Ma, M. Ghazy, Comparative Life Cycle Assessment of Asphalt Mixtures Using Composite Admixtures of Lignin and Glass Fibers, Materials, 14 (2021) 6589. https://doi.org/10.3390/ma14216589
[20]. A. K. Asad, A. H. Albayati, The Feasibility of Using Lignin as Modifier for Asphalt Cement, Journal of Engineering, 30 (2024) 112–128. https://doi.org/10.31026/j.eng.2024.12.08
[21]. J. Read, D. Whiteoak, The Shell Bitumen Handbook, 5th edition, Thomas Telford, London, 2003. https://doi.org/10.1680/sbh.32200
[22]. Fu, X., He, M., Liu, Y., 2021. Research on Short-term Aging of Lignin Modified Asphalt. E3S Web of Conferences, Vol. 233, Article 01125. IAECST 2020. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123301125
[23]. J. Hensley, A. Palmer, Establishing Hot Mix Asphalt Mixing and Compaction Temperatures at the Project Level, Asphalt, Spring/Summer (1998) 19–23.
[24]. Asphalt Institute, Determining Laboratory Mixing and Compaction Temperatures, Asphalt Institute Technical Advisory Committee, 2016.
https://www.asphaltinstitute.org/technical-resources/determining-laboratory-mixing-and-compaction-temperatures/, (accessed 15 April 2026).
[2]. A. Pascoal, A. Almeida, S. Capitão, L. Picado-Santos, Improvement of Warm-Mix Asphalt Concrete Performance with Lignin Obtained from Bioethanol Production from Forest Biomass Waste, Materials, 16 (2023) 7339. https://doi.org/10.3390/ma16237339
[3]. Chuyên trang Giao thông, Nguyên liệu tự nhiên sẽ khiến cho đường xá thân thiện môi trường. https://giaothong.tapchixaydung.vn/nguyen-lieu-tu-nhien-se-khien-cho-duong-xa-than-thien-moi-truong-1831805.htm, 2015, (truy cập ngày 06/10/2026).
[4]. P. A. Landa, R. J. A. Gosselink, Lignin-based bio-asphalt, International Patent Publication WO2019092278A1, 16 May 2019. https://patents.google.com/patent/WO2019092278A1/en
[5]. E. Gaudenzi, L. P. Ingrassia, F. Cardone, X. Lu, F. Canestrari, Investigation of unaged and long-term aged bio-based asphalt mixtures containing lignin according to the VECD theory, Materials and Structures, 56 (2023) 82. https://doi.org/10.1617/s11527-023-02160-6
[6]. E. Gaudenzi, F. Canestrari, X. Lu, F. Cardone, Performance Analysis of Bio-Based Asphalt Mixtures Containing Lignin, European Transport/Trasporti Europei, 91 (2023) 1–12. https://doi.org/10.48295/ET.2023.91.1
[7]. S. Mastrolitti, E. Borsella, A. Giuliano, M. T. Petrone, I. De Bari, R. J. A. Gosselink, G. van Erven, E. Annevelink, K. S. Triantafyllidis, H. Stichnothe, Sustainable Lignin Valorization: Technical Lignin, Processes and Market Development, IEA Bioenergy Task 42 Technical Report, IEA Bioenergy, 2021. https://task42.ieabioenergy.com/publications/sustainable-lignin-valorization/
[8]. H. Yao, Y. Wang, J. Liu, M. Xu, P. Ma, J. Ji, Z. You, Review on Applications of Lignin in Pavement Engineering: A Recent Survey, Frontiers in Materials, 8 (2022) 803524.
https://doi.org/10.3389/fmats.2021.803524
[9]. P. M. S. G. Luz, C. R. Ziegler, A. M. G. D. Mendonça, J. K. G. Rodrigues, Rheological evaluation of pg 64–22 asphalt binder modified with lignin of pinus and eucalyptus woods, Materials and Structures, 54 (2021) 166. https://doi.org/10.1617/s11527-021-01757-z
[10]. R. Ghabchi, Effect of Lignin Type as an Additive on Rheology and Adhesion Properties of Asphalt Binder, Solids, 3 (2022) 603–619. https://doi.org/10.3390/solids3040038
[11]. C. Xu, D. Wang, S. Zhang, E. Guo, H. Luo, Z. Zhang, H. Yu, Effect of Lignin Modifier on Engineering Performance of Bituminous Binder and Mixture, Polymers, 13 (2021) 1083. https://doi.org/10.3390/polym13071083
[12]. L. M. Coelho, B. Z. Marchi, B. F. de A. F. Cardoso, P. H. P. M. da Silveira, A. C. R. Guimarães, S. N. Monteiro, Characterization of 30/45 asphalt binder modified with kraft lignin in relation to short-term aging, Contribuciones a las Ciencias Sociales, 17 (2024) e9138.
https://doi.org/10.55905/revconv.17n.8-059
[13]. A. Khadim, N. Ahmad, Evaluating the effect of paper waste lignin in hot mix asphalt, Engineering Research Express, 6 (2024) 025105. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ad3f72
[14]. S. S. Ahmed, A. A. Hamdoon, The use of lignin in the rheological modification of Dura asphalt, Journal of Education and Science, 29 (2020) 22–41. https://doi.org/10.33899/edusj.2020.126782.1055
[15]. Ö. Genç, B. Varli Bingöl, Investigation of the Effect of Lignin on Aged Bitumen, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 14 (2024) 1748–1757. https://doi.org/10.31466/kfbd.1458442
[16]. G. M. Fayzrakhmanova, S. A. Zabelkin, A. N. Grachev, V. N. Bashkirov, A study of the properties of a composite asphalt binder using liquid products of wood fast pyrolysis, Polymer Science, Series D, 9 (2016) 181–184. https://doi.org/10.1134/S1995421216020052
[17]. M. Cai, C. Peng, C. Cheng, Study on the Rheological Properties of Formic Acid Lignin Modified Asphalt, Buildings, 13 (2023) 655. https://doi.org/10.3390/buildings13030655
[18]. I. Pérez Pérez, A. M. Rodríguez Pasandín, J. C. Pais, P. A. A. Pereira, Use of lignin biopolymer from industrial waste as bitumen extender for asphalt mixtures, Journal of Cleaner Production, 220 (2019) 87–98. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.082
[19]. A. Khater, D. Luo, M. Abdelsalam, J. Ma, M. Ghazy, Comparative Life Cycle Assessment of Asphalt Mixtures Using Composite Admixtures of Lignin and Glass Fibers, Materials, 14 (2021) 6589. https://doi.org/10.3390/ma14216589
[20]. A. K. Asad, A. H. Albayati, The Feasibility of Using Lignin as Modifier for Asphalt Cement, Journal of Engineering, 30 (2024) 112–128. https://doi.org/10.31026/j.eng.2024.12.08
[21]. J. Read, D. Whiteoak, The Shell Bitumen Handbook, 5th edition, Thomas Telford, London, 2003. https://doi.org/10.1680/sbh.32200
[22]. Fu, X., He, M., Liu, Y., 2021. Research on Short-term Aging of Lignin Modified Asphalt. E3S Web of Conferences, Vol. 233, Article 01125. IAECST 2020. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123301125
[23]. J. Hensley, A. Palmer, Establishing Hot Mix Asphalt Mixing and Compaction Temperatures at the Project Level, Asphalt, Spring/Summer (1998) 19–23.
[24]. Asphalt Institute, Determining Laboratory Mixing and Compaction Temperatures, Asphalt Institute Technical Advisory Committee, 2016.
https://www.asphaltinstitute.org/technical-resources/determining-laboratory-mixing-and-compaction-temperatures/, (accessed 15 April 2026).
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
18/04/2026
Nhận bài sửa
13/10/2026
Chấp nhận đăng
14/10/2026
Xuất bản
15/10/2026
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Thu, T., Hoàng Thị Hương, G., Nguyễn Thị Bích, T., & Lê Nho, T. (1791997200). Nghiên cứu ảnh hưởng của lignin chiết tách từ chất thải nhà máy giấy Bãi Bằng đến tính chất cơ lý của nhựa đường 60/70. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 77(8), 1069-1083. https://doi.org/10.47869/tcsj.77.8.4
