Estradas auto-reparáveis: as estradas sustentáveis ​​são finalmente possíveis?

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  Previsão Quantumrun
• 25 de maio de 2023

Resumo do insight

O aumento do uso de veículos colocou uma enorme pressão sobre os governos para manutenção e reparos de estradas. Novas soluções permitem alívio na governança urbana ao automatizar o processo de correção de danos à infraestrutura.   

Contexto de auto-reparação de estradas

Em 2019, os governos estaduais e locais dos EUA alocaram aproximadamente US$ 203 bilhões, ou 6% de seus gastos gerais diretos totais, em rodovias e estradas, de acordo com o Urban Institute. Esse valor tornou as rodovias e estradas a quinta maior despesa em termos de despesas gerais diretas naquele ano. Essa despesa também atraiu a atenção de investidores interessados ​​em criar soluções inovadoras para maximizar o valor desses investimentos em infraestrutura pública. Em particular, pesquisadores e startups estão experimentando materiais ou misturas alternativas para tornar as ruas mais resistentes, capazes de fechar rachaduras naturalmente.

Por exemplo, quando suficientemente aquecido, o asfalto usado nas estradas tradicionais torna-se um pouco menos denso e se expande. Pesquisadores na Holanda utilizaram essa capacidade e adicionaram fibras de aço à mistura rodoviária. À medida que uma máquina de indução é conduzida pela estrada, o aço aquece, fazendo com que o asfalto se expanda e preencha as rachaduras. Embora esse método custe 25% a mais do que as estradas convencionais, a economia que uma vida útil duplicada e propriedades auto-reparáveis ​​pode gerar é de até US$ 95 milhões por ano, de acordo com a Delft University da Holanda. Além disso, as fibras de aço também permitem a transmissão de dados, abrindo possibilidades para modelos de veículos autônomos.

A China também tem sua versão do conceito com Su Jun-Feng, da Tianjin Polytechnic, usando cápsulas de um polímero em expansão. Eles se expandem para preencher quaisquer rachaduras e fissuras assim que se formam, interrompendo a deterioração da estrada e tornando o pavimento menos quebradiço.   

Impacto disruptivo 

À medida que a ciência dos materiais continua a melhorar, os governos provavelmente continuarão a investir no desenvolvimento de estradas auto-reparáveis. Por exemplo, cientistas do Imperial College de Londres criaram um material vivo de engenharia (ELM) feito de um tipo específico de celulose bacteriana em 2021. As culturas de células esferóides usadas poderiam detectar se estivessem danificadas. Quando os orifícios foram perfurados no ELM, eles desapareceram após três dias, à medida que as células se ajustavam para cicatrizar o ELM. À medida que mais testes como este se tornam bem-sucedidos, estradas auto-reparáveis ​​podem economizar recursos consideráveis ​​do governo em reparos de estradas. 

Além disso, a capacidade de transmitir informações integrando o aço às estradas pode permitir que os veículos elétricos (EVs) recarreguem enquanto estão na estrada, reduzindo os custos de energia e estendendo a distância que esses modelos podem percorrer. Embora os planos de reconstrução possam estar distantes, as cápsulas 'rejuvenescedoras' da China podem fornecer a capacidade de prolongar a vida útil das estradas. Além disso, experimentos bem-sucedidos com materiais vivos devem acelerar a pesquisa na área, pois não precisam de manutenção e podem ser mais ecológicos do que os componentes padrão.

No entanto, pode haver desafios pela frente, principalmente ao testar essas tecnologias. Por exemplo, a Europa e os EUA são bastante rigorosos com seus regulamentos concretos. No entanto, outros países, como Coréia do Sul, China e Japão, já estão testando materiais híbridos para estradas.

Implicações de auto-reparação de estradas

Implicações mais amplas de estradas auto-reparáveis ​​podem incluir:

• Riscos reduzidos de acidentes e ferimentos causados ​​por buracos e outras imperfeições da superfície. Da mesma forma, custos de manutenção de veículos marginalmente reduzidos em escala populacional podem ser obtidos. 
• Necessidade decrescente de trabalhos de manutenção e reparação de estradas. Esse benefício também pode ajudar a reduzir o congestionamento de tráfego anual e as métricas de atraso causadas por esse trabalho de manutenção.
• Melhores infraestruturas para suportar veículos autônomos e elétricos, levando a uma adoção mais ampla dessas máquinas.
• Aumentar os investimentos no desenvolvimento de materiais alternativos e sustentáveis ​​para futuras estradas, bem como para aplicações em outros projetos de infraestrutura pública.
• O setor privado integrando essas tecnologias no desenvolvimento de edifícios comerciais e residenciais, especialmente em regiões propensas a terremotos.

Questões a considerar

• Como você imagina a implementação de estradas autorreparáveis ​​na prática e quais desafios podem ser necessários para torná-los realidade?
• Quais são os fatores mais importantes a serem considerados ao decidir se deve ou não adotar estradas autorreparáveis ​​em um determinado local?