Onderzoek Georgios Pipintakos

Abstract

Asfaltmengsels worden momenteel geproduceerd met niet-hernieuwbare bitumen, maar de toenemende focus op duurzaamheid vraagt om een vermindering van het gebruik van aardolie. Biogebaseerde additieven, zoals bio-olie en lignine, kunnen traditionele bindmiddelen (gedeeltelijk) vervangen. Dit project onderzoekt de toepasbaarheid, prestaties en duurzaamheid van biogebaseerde gemodificeerde bitumen. Het eerste doel is te bepalen in hoeverre bio-componenten traditionele bitumen kunnen vervangen zonder de belangrijke eigenschappen van asfalt te verliezen. Het tweede criterium betreft de evaluatie van chemische, mechanische en reologische prestaties en emissies. Tot slot wordt gekeken naar veroudering, recyclebaarheid en ecotoxiciteit van de vervangende materialen. Een multilevel analysekader wordt ontwikkeld om compatibiliteitscriteria vast te stellen en te zorgen dat de vereiste normen worden gehaald. Het project, uitgevoerd door de Technische Universiteit van Warschau, de Universiteit van Antwerpen en de Technische Universiteit Wien, levert wetenschappelijke bijdragen aan duurzame wegenbouw door expertise in biocomponenten, bitumen, mengbaarheid, veroudering en milieuaspecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Makoundou Christina
• Co-promotor: Omranian Seyed Reza
• Co-promotor: Pipintakos Georgios

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De laureaat van de Robert Oppenheimer Award 2025 is dr. Georgios Pipintakos, tweejaarlijks gefinancierd door Sticht. R. Blanckaert. De prijs erkent baanbrekende onderzoeksresultaten binnen de exacte en toegepaste wetenschappen, met nadruk op interdisciplinaire benaderingen die zowel het wetenschappelijk inzicht als de maatschappelijke relevantie versterken. De onderscheiding van 2025 benadrukt bijdragen aan het opkomende onderzoeksveld van asfalt-chemomechanica, een domein op het snijvlak van chemie, materiaalkunde en civiele techniek, dat zich richt op het ontrafelen van de fundamentele mechanismen die de duurzaamheid en prestaties van bitumineuze materialen bepalen. Het bekroonde onderzoek heeft een nieuw paradigma geïntroduceerd door geavanceerde chemische karakteriseringstechnieken—zoals vloeistofchromatografie, time-of-flight secundaire ionen-massaspectrometrie (TOF-SIMS) en kernmagnetische resonantie (NMR)—te integreren met reologische en mechanische testen. Daarmee zijn nieuwe inzichten verkregen in de multischalige verouderingsprocessen van asfaltbindmiddelen. Deze chemomechanische aanpak heeft het begrip van oxidatieve veroudering, polymeerdegradatie en materiaalverjonging ingrijpend veranderd en maakt nauwkeurigere voorspellingsmodellen mogelijk voor de langetermijnprestaties van wegverhardingen. Bovendien zijn praktische methodologieën ontwikkeld, waaronder richtlijnen voor best practices in NMR-analyse van asfaltbindmiddelen, opgesteld onder auspiciën van de technische commissies van RILEM. Naast laboratoriuminnovaties erkent de prijs ook leiderschap in het opzetten van mondiale samenwerkingsverbanden. Een opvallend voorbeeld hiervan is de oprichting van de Young Ageing Crew (YAC), een actief netwerk van 40 jonge onderzoekers verspreid over vier continenten, dat tijdens en na de COVID-19-pandemie interdisciplinair kennisuitwisseling heeft gestimuleerd. Evenzo heeft de coördinatie van het Global Antioxidant Consortium dit onderzoek gepositioneerd in de voorhoede van internationale inspanningen om oxidatieve veroudering te beperken door middel van duurzame materiaaloplossingen. Deze initiatieven hebben de integratie van academische, industriële en beleidsmatige belanghebbenden versterkt en dragen bij aan de vertaling van fundamentele kennis naar toepasbare strategieën voor veerkrachtige infrastructuur.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Pipintakos Georgios

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De internationale missie om het gebruik van nieuwe koolstofhoudende hulpbronnen te verminderen en zo veel als mogelijk afvalstromen te regenereren, noodzaakt een alternatief voor het bitumineuze bindmiddel in asfalt voor duurzame wegen. Een veelbelovende oplossing voor deze uitdaging is het gebruik van biomassa uit afval, die met hun overvloedige beschikbaarheid en structurele gelijkenis met bitumen een hoog potentieel heeft voor de gedeeltelijke vervanging van bitumen. Dit onderzoek richt zich op het gebruik van twee biomassa materialen en hun combinatie, met name lignine en bakolieafval. Via een verdiepend laboratoriumonderzoek zullen vier essentiële aspecten van bio-gemodificeerd bitumen worden onderzocht om te komen tot wetenschappelijke aanbevelingen voor actoren uit de industrie en toekomstige onderzoekers. Deze vier aspecten bestaan uit de mengomstandigheden voor de biomassa met het bitumen, het chemo-rheologische gedrag op korte en lange termijn van de bio-gemodificeerde bitumenmengsels, hun opslagstabiliteit en hun hechtingseigenschappen. Door middel van deze innoverende en uitgebreide aanpak, zullen procedures en methoden voor de aanmaak en beoordeling van bio-gemodificeerd bitumen voor toepassing in de wegenbouw, worden samengesteld. De resultaten van dit onderzoek zullen de wereldwijde duurzaamheidsdoelstellingen inzake koolstofreductie aanzienlijk ondersteunen en leiden tot een veerkrachtige weginfrastructuur.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Pipintakos Georgios
• Mandaathouder: Kalama Danai Maria

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het modificeren van bitumen met polymeren is wereldwijd de meest gebruikte techniek om de visco-elastische eigenschappen van wegenbitumen te verbeteren. Maar net zoals het bitumen veroudert na verloop van tijd, degraderen de polymeren eveneens als gevolg van de omgevingsomstandigheden. De combinatie van veroudering en polymeerdegradatie, geïnitieerd door zuurstof, UV-straling en vochtigheid, zijn de reden voor voortijdig falen van polymeergemodificeerd bitumen (PmB). De huidige literatuur heeft de reologische prestaties van deze mechanismen uitvoerig beschreven. Er is echter weinig onderzoek gedaan naar een fundamenteel inzicht omtrent de interactie van beide mechanismen. Daarom zal de basis van deze interactie in dit project geëxploreerd worden. Met behulp van geavanceerde spectroscopische, gravimetrische, microscopische en thermoanalytische technieken zal eerst het evenwicht tussen deze twee synchrone fenomenen bestudeerd worden in functie van het polymeertype en conditioneringsfactoren. Vervolgens zal het effect van beide mechanismen op de compatibiliteit en de stabiliteit van PmB worden onderzocht. In de laatste fase zullen de fundamentele chemische aspecten via multivariate statistiek in een voorspellend model voor reologische prestaties worden toegepast en vervolgens gevalideerd in het lab. Hierdoor zal met dit werk een innovatief, compleet en vernieuwend degradatieschema worden opgesteld voor het optimaliseren en ontwerpen van duurzaam PmB.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Mandaathouder: Pipintakos Georgios

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject