Zelfherstellende wegen: zijn duurzame wegen eindelijk mogelijk?

BEELDKREDIET:
Image credit
iStock

Zelfherstellende wegen: zijn duurzame wegen eindelijk mogelijk?

Zelfherstellende wegen: zijn duurzame wegen eindelijk mogelijk?

Onderkoptekst
Er worden technologieën ontwikkeld om wegen in staat te stellen zichzelf te herstellen en tot wel 80 jaar te functioneren.
    • Auteur:
    • auteursnaam
      Quantumrun-prognose
    • 25 mei 2023

    Samenvatting inzicht

    Het toegenomen gebruik van voertuigen heeft de regeringen enorm onder druk gezet om wegen te onderhouden en te repareren. Nieuwe oplossingen zorgen voor verlichting in stedelijk bestuur door het proces van het herstellen van infrastructuurschade te automatiseren.   

    Context van zelfherstellende wegen

    Volgens het Urban Institute hebben nationale en lokale overheden in de VS in 2019 ongeveer $ 203 miljard USD, of 6 procent van hun totale directe algemene uitgaven, besteed aan snelwegen en wegen. Met dit bedrag waren snelwegen en wegen de op vier na grootste uitgaven in termen van directe algemene uitgaven voor dat jaar. Deze uitgaven trokken ook de aandacht van investeerders die geïnteresseerd waren in het bedenken van innovatieve oplossingen om de waarde van deze investeringen in openbare infrastructuur te maximaliseren. Met name onderzoekers en startups experimenteren met alternatieve materialen of mengsels om straten veerkrachtiger te maken, waardoor scheuren op natuurlijke wijze kunnen worden gedicht.

    Als het bijvoorbeeld voldoende wordt verwarmd, wordt het asfalt dat op traditionele wegen wordt gebruikt iets minder dicht en zet het uit. Onderzoekers in Nederland maakten gebruik van deze mogelijkheid en voegden staalvezels toe aan het wegenmengsel. Als een inductiemachine over de weg wordt gereden, warmt het staal op, waardoor het asfalt uitzet en eventuele scheuren opvult. Ook al kost deze methode 25 procent meer dan conventionele wegen, de besparingen die een verdubbeling van de levensduur en zelfherstellende eigenschappen kunnen opleveren, kunnen oplopen tot $ 95 miljoen USD per jaar, volgens de Nederlandse Universiteit van Delft. Bovendien maken staalvezels ook datatransmissie mogelijk, wat mogelijkheden opent voor autonome voertuigmodellen.

    China heeft ook zijn versie van het concept met Su Jun-Feng van Tianjin Polytechnic die capsules van een expanderend polymeer gebruikt. Deze zetten uit om eventuele scheuren en kloven op te vullen zodra ze ontstaan, waardoor het verval van de weg wordt gestopt en het trottoir minder broos wordt.   

    Disruptieve impact 

    Naarmate de materiaalwetenschap blijft verbeteren, zullen regeringen waarschijnlijk blijven investeren in de ontwikkeling van zelfherstellende wegen. Wetenschappers van het Imperial College in Londen creëerden bijvoorbeeld in 2021 een technisch levend materiaal (ELM) gemaakt van een bepaald soort bacteriële cellulose. De gebruikte bolvormige celculturen konden voelen of ze beschadigd waren. Toen er gaten in de ELM werden geslagen, verdwenen ze na drie dagen terwijl de cellen zich aanpasten om de ELM te genezen. Naarmate meer van dit soort tests succesvol worden, kunnen zelfherstellende wegen regeringen aanzienlijke middelen besparen op wegreparaties. 

    Bovendien zou de mogelijkheid om informatie over te dragen door staal in wegen te integreren, ervoor kunnen zorgen dat elektrische voertuigen (EV's) onderweg kunnen worden opgeladen, waardoor de energiekosten worden verlaagd en de afstand die deze modellen kunnen afleggen, wordt vergroot. Hoewel wederopbouwplannen nog ver weg zijn, kunnen de 'verjongingscapsules' van China de levensduur van wegen verlengen. Bovendien zullen succesvolle experimenten met levende materialen het onderzoek in het gebied zeker versnellen, omdat ze onderhoudsvrij zijn en milieuvriendelijker kunnen zijn dan standaardcomponenten.

    Er kunnen zich echter uitdagingen voordoen, vooral bij het testen van deze technologieën. Europa en de VS zijn bijvoorbeeld vrij streng met hun concrete regelgeving. Desalniettemin onderzoeken andere landen, zoals Zuid-Korea, China en Japan, al het testen van hybride wegmaterialen.

    Gevolgen van zelfherstellende wegen

    Bredere implicaties van zelfherstellende wegen kunnen zijn:

    • Verminderd risico op ongevallen en letsel veroorzaakt door kuilen en andere onvolkomenheden in het oppervlak. Evenzo kunnen marginaal verlaagde onderhoudskosten voor voertuigen op bevolkingsschaal worden gerealiseerd. 
    • Een afnemende behoefte aan wegenonderhoud en -reparatiewerkzaamheden. Dit voordeel kan ook helpen bij het verminderen van de jaarlijkse verkeersopstoppingen en vertragingsstatistieken die worden veroorzaakt door dergelijke onderhoudswerkzaamheden.
    • Betere infrastructuren ter ondersteuning van autonome en elektrische voertuigen, wat leidt tot een grotere acceptatie van deze machines.
    • Toenemende investeringen in de ontwikkeling van alternatieve en duurzame materialen voor toekomstige wegen, maar ook voor toepassingen in andere openbare infrastructuurprojecten.
    • De particuliere sector integreert deze technologieën in de ontwikkeling van commerciële en residentiële gebouwen, vooral in aardbevingsgevoelige regio's.

    Vragen om te overwegen

    • Hoe stelt u zich voor dat zelfherstellende wegen in de praktijk worden geïmplementeerd en welke uitdagingen moeten worden aangepakt om ze te realiseren?
    • Wat zijn de belangrijkste factoren waarmee u rekening moet houden bij de beslissing om al dan niet zelfherstellende wegen toe te passen op een bepaalde locatie?

    Insight-referenties

    Voor dit inzicht werd verwezen naar de volgende populaire en institutionele links: