طرق الإصلاح الذاتي: هل الطرق المستدامة ممكنة أخيرًا؟

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 25 مايو 2023

ملخص البصيرة

فرض الاستخدام المتزايد للمركبات ضغوطًا هائلة على الحكومات من أجل صيانة الطرق وإصلاحها. تسمح الحلول الجديدة بالإغاثة في الإدارة الحضرية من خلال أتمتة عملية إصلاح الأضرار التي لحقت بالبنية التحتية.   

سياق طرق الإصلاح الذاتي

في عام 2019 ، خصصت حكومات الولايات والحكومات المحلية في الولايات المتحدة ما يقرب من 203 مليار دولار أمريكي ، أو 6 في المائة من إجمالي إنفاقها العام المباشر ، نحو الطرق السريعة والطرق ، وفقًا للمعهد الحضري. جعل هذا المبلغ الطرق السريعة والطرق خامس أكبر إنفاق من حيث الإنفاق العام المباشر لذلك العام. جذبت هذه النفقات أيضًا انتباه المستثمرين المهتمين بابتكار حلول مبتكرة لتعظيم قيمة استثمارات البنية التحتية العامة هذه. على وجه الخصوص ، يقوم الباحثون والشركات الناشئة بتجربة مواد أو خلائط بديلة لجعل الشوارع أكثر مرونة وقادرة على إغلاق الشقوق بشكل طبيعي.

على سبيل المثال ، عند تسخينه بدرجة كافية ، يتحول الإسفلت المستخدم في الطرق التقليدية إلى كثافة أقل قليلاً ويتوسع. استخدم الباحثون في هولندا هذه القدرة وأضفوا أليافًا فولاذية إلى مزيج الطرق. نظرًا لأن آلة الحث يتم دفعها على الطريق ، فإن الفولاذ يسخن ، مما يتسبب في تمدد الإسفلت وملء أي شقوق. على الرغم من أن هذه الطريقة تكلف 25 في المائة أكثر من الطرق التقليدية ، فإن المدخرات التي يمكن أن تولدها خصائص العمر المضاعف والإصلاح الذاتي تصل إلى 95 مليون دولار أمريكي سنويًا ، وفقًا لجامعة دلفت الهولندية. علاوة على ذلك ، تسمح الألياف الفولاذية أيضًا بنقل البيانات ، مما يفتح الإمكانيات لنماذج المركبات المستقلة.

لدى الصين أيضًا نسختها من المفهوم مع Su Jun-Feng من Tianjin Polytechnic باستخدام كبسولات من البوليمر المتوسع. تتمدد هذه الشقوق لملء أي شقوق وتشققات بمجرد تشكلها ، مما يوقف انحلال الطريق مع جعل الرصيف أقل هشاشة.   

التأثير التخريبي 

مع استمرار تحسن علم المواد ، من المرجح أن تستمر الحكومات في الاستثمار في تطوير طرق الإصلاح الذاتي. على سبيل المثال ، ابتكر العلماء في إمبريال كوليدج بلندن مادة هندسية حية (ELM) مصنوعة من نوع خاص من السليلوز البكتيري في عام 2021. يمكن أن تشعر مزارع الخلايا الكروية المستخدمة في حالة تلفها. عندما تم ثقب الثقوب في ELM ، اختفت بعد ثلاثة أيام حيث تم تعديل الخلايا لتضميد ELM. مع نجاح المزيد من الاختبارات مثل هذه ، يمكن أن توفر الطرق ذاتية الإصلاح موارد كبيرة للحكومات في إصلاحات الطرق. 

علاوة على ذلك ، فإن القدرة على نقل المعلومات من خلال دمج الفولاذ في الطرق يمكن أن تسمح للسيارات الكهربائية (EVs) بإعادة الشحن أثناء السير على الطريق ، مما يقلل من تكاليف الطاقة ويطيل المسافة التي يمكن أن تقطعها هذه النماذج. على الرغم من أن خطط إعادة البناء قد تكون بعيدة المنال ، إلا أن كبسولات "تجديد الشباب" الصينية يمكن أن توفر القدرة على إطالة عمر الطرق. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التجارب الناجحة مع المواد الحية لا بد لها من تسريع البحث في المنطقة لأنها لا تحتاج إلى صيانة ويمكن أن تكون أكثر صداقة للبيئة من المكونات القياسية.

ومع ذلك ، قد تكون هناك تحديات في المستقبل ، خاصة عند اختبار هذه التقنيات. على سبيل المثال ، أوروبا والولايات المتحدة صارمتان تمامًا مع لوائحهما الملموسة. ومع ذلك ، فإن دولًا أخرى ، مثل كوريا الجنوبية والصين واليابان ، تبحث بالفعل في اختبار مواد الطرق الهجينة.

تداعيات الإصلاح الذاتي للطرق

قد تشمل الآثار الأوسع نطاقا للطرق ذاتية الإصلاح ما يلي:

• تقليل مخاطر الحوادث والإصابات الناجمة عن الحفر والعيوب السطحية الأخرى. وبالمثل ، يمكن تحقيق انخفاض طفيف في تكاليف صيانة المركبات على نطاق السكان. 
• انخفاض الحاجة إلى أعمال صيانة وإصلاح الطرق. يمكن أن تساعد هذه الميزة أيضًا في تقليل الازدحام المروري السنوي ومقاييس التأخير الناتجة عن أعمال الصيانة هذه.
• بنية تحتية أفضل لدعم المركبات ذاتية القيادة والكهربائية ، مما يؤدي إلى اعتماد هذه الآلات على نطاق واسع.
• زيادة الاستثمارات في تطوير مواد بديلة ومستدامة للطرق المستقبلية ، وكذلك للتطبيقات في مشاريع البنية التحتية العامة الأخرى.
• يقوم القطاع الخاص بدمج هذه التقنيات في تطوير المباني التجارية والسكنية ، خاصة في المناطق المعرضة للزلازل.

أسئلة للنظر فيها

• كيف تتصور طرق الإصلاح الذاتي التي يتم تنفيذها في الممارسة العملية ، وما هي التحديات التي قد تحتاج إلى معالجتها لجعلها حقيقة واقعة؟
• ما هي أهم العوامل التي يجب مراعاتها عند اتخاذ قرار بشأن تبني طرق ذاتية الإصلاح في موقع معين أم لا؟