جاده های خود ترمیم شونده: آیا جاده های پایدار در نهایت امکان پذیر است؟

• نویسنده:
• نام نویسنده

  آینده نگاری کوانتوم ران
• ممکن است 25، 2023

خلاصه بینش

افزایش استفاده از وسایل نقلیه فشار زیادی بر دولت ها برای نگهداری و تعمیر جاده ها وارد کرده است. راه‌حل‌های جدید با خودکار کردن فرآیند رفع آسیب‌های زیرساختی، امدادرسانی به مدیریت شهری را ممکن می‌سازد.   

بافت جاده های خود ترمیم شونده

بر اساس گزارش موسسه Urban، در سال 2019، دولت های ایالتی و محلی در ایالات متحده حدود 203 میلیارد دلار یا 6 درصد از کل هزینه های عمومی مستقیم خود را به بزرگراه ها و جاده ها اختصاص دادند. این مبلغ باعث شد که بزرگراه ها و راه ها پنجمین مخارج بزرگ از نظر هزینه های عمومی مستقیم در آن سال باشند. این هزینه همچنین توجه سرمایه گذاران علاقه مند به ابداع راه حل های نوآورانه برای به حداکثر رساندن ارزش این سرمایه گذاری های زیرساختی عمومی را به خود جلب کرد. به ویژه، محققان و استارت‌آپ‌ها در حال آزمایش با مواد یا مخلوط‌های جایگزین هستند تا خیابان‌ها را انعطاف‌پذیرتر کنند و به‌طور طبیعی شکاف‌ها را ببندند.

به عنوان مثال، هنگامی که به اندازه کافی گرم می شود، آسفالت مورد استفاده در جاده های سنتی کمی کمتر تراکم می شود و منبسط می شود. محققان هلندی از این توانایی استفاده کردند و الیاف فولادی را به مخلوط جاده اضافه کردند. هنگامی که یک ماشین القایی بر روی جاده رانده می شود، فولاد گرم می شود و باعث می شود آسفالت منبسط شود و هر ترکی را پر کند. به گفته دانشگاه دلفت هلند، اگرچه این روش 25 درصد بیشتر از جاده های معمولی هزینه دارد، اما صرفه جویی در طول عمر دوبرابر و املاک خود ترمیم شونده می تواند سالانه تا 95 میلیون دلار آمریکا باشد. علاوه بر این، الیاف فولادی همچنین امکان انتقال داده ها را فراهم می کند و امکاناتی را برای مدل های خودروهای خودران باز می کند.

چین همچنین نسخه مفهومی خود را با سو جون فنگ از پلی‌تکنیک تیانجین با استفاده از کپسول‌های یک پلیمر منبسط می‌کند. اینها گسترش می یابند تا هر شکاف و شکافی را به محض ایجاد پر کنند و پوسیدگی جاده را متوقف کنند و در عین حال روسازی را کمتر شکننده کنند.   

تاثیر مخرب 

با ادامه پیشرفت علم مواد، دولت‌ها احتمالاً به سرمایه‌گذاری در توسعه جاده‌های خود ترمیم‌شونده ادامه خواهند داد. به عنوان مثال، دانشمندان در کالج امپریال لندن یک ماده زنده مهندسی (ELM) ساخته شده از نوع خاصی از سلولز باکتریایی را در سال 2021 ایجاد کردند. کشت های سلولی کروی مورد استفاده می توانند در صورت آسیب دیدگی احساس کنند. هنگامی که سوراخ هایی در ELM ایجاد شد، پس از سه روز ناپدید شدند زیرا سلول ها برای بهبود ELM تنظیم شدند. همانطور که آزمایش‌های بیشتری مانند این موفقیت آمیز می‌شوند، جاده‌های خود ترمیم می‌توانند منابع قابل‌توجهی را برای دولت‌ها در تعمیر جاده‌ها ذخیره کنند. 

علاوه بر این، توانایی انتقال اطلاعات از طریق ادغام فولاد در جاده‌ها می‌تواند به وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) اجازه دهد تا در هنگام رانندگی مجدداً شارژ شوند، هزینه‌های برق را کاهش داده و مسافتی را که این مدل‌ها می‌توانند طی کنند افزایش دهند. اگرچه برنامه‌های بازسازی ممکن است دور از دسترس باشد، اما کپسول‌های «جوان‌کننده» چین می‌توانند طول عمر جاده‌ها را افزایش دهند. علاوه بر این، آزمایش‌های موفقیت‌آمیز با مواد زنده می‌تواند تحقیقات در این منطقه را تسریع کند، زیرا آنها بدون تعمیر و نگهداری هستند و می‌توانند نسبت به اجزای استاندارد سازگارتر با محیط زیست باشند.

با این حال، ممکن است چالش هایی در پیش باشد، عمدتاً هنگام آزمایش این فناوری ها. به عنوان مثال، اروپا و ایالات متحده نسبت به مقررات مشخص خود کاملاً سختگیر هستند. با این وجود، کشورهای دیگر مانند کره جنوبی، چین و ژاپن در حال حاضر به دنبال آزمایش مواد جاده ای هیبریدی هستند.

پیامدهای جاده های خود ترمیم شونده

پیامدهای گسترده تر جاده های خود ترمیم ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• کاهش خطرات تصادف و جراحت ناشی از چاله ها و سایر عیوب سطحی. به همین ترتیب، هزینه های تعمیر و نگهداری خودرو در مقیاس جمعیتی کاهش می یابد. 
• کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری راه. این مزیت همچنین می‌تواند به کاهش ازدحام سالانه ترافیک و تأخیر معیارهای ناشی از چنین کارهای تعمیر و نگهداری کمک کند.
• زیرساخت‌های بهتر برای پشتیبانی از وسایل نقلیه خودران و الکتریکی، که منجر به پذیرش گسترده‌تر این ماشین‌ها می‌شود.
• افزایش سرمایه گذاری در توسعه مواد جایگزین و پایدار برای جاده های آینده و همچنین برای کاربرد در سایر پروژه های زیرساختی عمومی.
• بخش خصوصی این فناوری ها را در توسعه ساختمان های تجاری و مسکونی به ویژه در مناطق زلزله خیز ادغام می کند.

سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

• چگونه تصور می کنید که جاده های خود ترمیم شونده در عمل اجرا شوند و چه چالش هایی ممکن است برای تحقق بخشیدن به آنها نیاز به حل و فصل داشته باشند؟
• مهم ترین عواملی که باید در هنگام تصمیم گیری در مورد اتخاذ یا عدم اتخاذ جاده های خود ترمیم شونده در یک مکان خاص در نظر گرفته شوند چیست؟