自己修復道路: 持続可能な道路は最終的に可能になるか?

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  クォンタムラン・フォーサイト
• 2023 年 5 月 25 日

洞察の要約

車両の使用の増加により、政府は道路の保守と修理に多大な圧力をかけています。 新しいソリューションは、インフラストラクチャの損傷を修正するプロセスを自動化することで、都市のガバナンスを軽減します。   

自己修復道路のコンテキスト

アーバン インスティテュートによると、2019 年に米国の州政府および地方政府は、約 203 億米ドル、または総直接一般支出の 6% を高速道路および道路に割り当てました。 この金額により、高速道路と道路は、その年の直接一般歳出で XNUMX 番目に大きい歳出となりました。 この支出は、これらの公共インフラ投資の価値を最大化するための革新的なソリューションの考案に関心のある投資家の注目も集めました。 特に、研究者や新興企業は、道路の弾力性を高め、亀裂を自然に塞ぐことができるようにするために、代替材料または混合物を実験しています。

たとえば、従来の道路で使用されているアスファルトは、十分に加熱されると、密度がわずかに低下して膨張します。 オランダの研究者はこの能力を利用して、道路の混合物に鋼繊維を追加しました。 誘導機が道路上を走行すると、鋼が熱くなり、アスファルトが膨張して亀裂を埋めます。 オランダのデルフト大学によると、この方法は従来の道路よりも 25% コストがかかりますが、95 倍の耐用年数と自己修復特性によって生み出される節約額は、年間最大 XNUMX 万ドルです。 さらに、スチール ファイバーはデータ伝送も可能にし、自動運転車モデルの可能性を広げます。

中国では、天津工科大学のスー ジュンフェンと一緒に、膨張するポリマーのカプセルを使用した独自のバージョンのコンセプトも採用しています。 これらは亀裂や裂け目が形成されるとすぐに拡大して埋め、道路の腐敗を食い止め、舗装のもろさを軽減します。   

破壊的な影響 

材料科学が改善し続けるにつれて、政府は自己修復道路の開発に投資し続ける可能性があります。 たとえば、インペリアル カレッジ オブ ロンドンの科学者たちは、2021 年に特定の種類のバクテリア セルロースで作られた工学的生体材料 (ELM) を作成しました。 ELMに穴を開けると、細胞がELMを修復するように調整されるため、XNUMX日後には穴が消えました。 このようなテストが成功すれば、自己修復道路によって政府は道路修復にかかるかなりのリソースを節約できます。 

さらに、鉄鋼を道路に組み込むことで情報を送信できるようになると、電気自動車 (EV) が走行中に充電できるようになり、電力コストが削減され、これらのモデルの走行距離が延びる可能性があります。 再建計画はまだ先の話かもしれませんが、中国の「再生剤」カプセルは、道路の寿命を延ばす能力を提供する可能性があります。 さらに、生きた材料を使った実験が成功すれば、メンテナンスが不要で、標準的なコンポーネントよりも環境にやさしいため、この分野の研究が加速することは間違いありません。

ただし、主にこれらのテクノロジをテストする際に、課題が発生する可能性があります。 例えば、欧米は具体的な規制がかなり厳しいです。 それにもかかわらず、韓国、中国、日本などの他の国では、ハイブリッド道路材料のテストをすでに検討しています。

自己修復道路の意味

自己修復道路のより広い意味には、次のようなものがあります。

• 穴やその他の表面の欠陥による事故や怪我のリスクを軽減します。 同様に、人口規模での車両維持費のわずかな削減が実現する可能性があります。 
• 道路の維持管理と修復作業の必要性が減少しています。 この利点は、年間の交通渋滞を軽減し、そのような保守作業によって引き起こされる指標を遅らせるのにも役立ちます。
• 自律走行車や電気自動車をサポートするためのインフラストラクチャの改善により、これらの機械の普及が促進されます。
• 将来の道路やその他の公共インフラ プロジェクトへの適用に向けた、持続可能な代替材料の開発への投資の増加。
• 特に地震の多い地域で、これらの技術を商業用および住宅用建物の開発に統合する民間部門。

考慮すべき質問

• 自己修復道路が実際に実装されることをどのように想像し、それを実現するためにどのような課題に対処する必要があると思いますか?
• 特定の場所で自己修復道路を採用するかどうかを決定する際に考慮すべき最も重要な要素は何ですか?