Самовосстанавливающиеся дороги: возможны ли, наконец, экологичные дороги?

• Автор:
• Имя автора

  Квантумран Форсайт
• 25 мая 2023

Сводка статистики

Более широкое использование транспортных средств оказало огромное давление на правительства в плане содержания и ремонта дорог. Новые решения позволяют облегчить городское управление за счет автоматизации процесса устранения повреждений инфраструктуры.   

Контекст самовосстанавливающихся дорог

По данным Urban Institute, в 2019 году правительства штатов и местные органы власти в США выделили около 203 миллиардов долларов США, или 6 процентов от их общих прямых общих расходов, на строительство автомагистралей и дорог. Эта сумма сделала автомагистрали и дороги пятым по величине расходом с точки зрения прямых общих расходов за этот год. Эти расходы также привлекли внимание инвесторов, заинтересованных в разработке инновационных решений для максимизации стоимости этих инвестиций в государственную инфраструктуру. В частности, исследователи и стартапы экспериментируют с альтернативными материалами или смесями, чтобы сделать улицы более устойчивыми, способными естественным образом заделывать трещины.

Например, при достаточном нагреве асфальт, используемый на традиционных дорогах, становится немного менее плотным и расширяется. Исследователи из Нидерландов использовали эту возможность и добавили стальную фибру в дорожную смесь. Когда индукционная машина движется по дороге, сталь нагревается, в результате чего асфальт расширяется и заполняет любые трещины. Несмотря на то, что этот метод стоит на 25 процентов больше, чем обычные дороги, экономия, которую может дать удвоенный срок службы и самовосстанавливающиеся свойства, может составить до 95 миллионов долларов США в год, по данным Делфтского университета Нидерландов. Кроме того, стальные волокна также позволяют передавать данные, открывая возможности для автономных моделей транспортных средств.

У Китая также есть своя версия концепции Су Джун-Фэна из Тяньцзиньского политехнического института с использованием капсул из расширяющегося полимера. Они расширяются, чтобы заполнить любые трещины и трещины, как только они образуются, останавливая разрушение дороги и делая дорожное покрытие менее хрупким.   

Разрушительное воздействие 

Поскольку материаловедение продолжает совершенствоваться, правительства, вероятно, продолжат инвестировать в развитие самовосстанавливающихся дорог. Например, в 2021 году ученые из Имперского колледжа Лондона создали инженерный живой материал (ELM) из особого вида бактериальной целлюлозы. Используемые культуры сфероидных клеток могли чувствовать, если они повреждены. Когда в ELM были пробиты отверстия, они исчезли через три дня, когда клетки приспособились к заживлению ELM. По мере того, как все больше подобных испытаний будут успешными, самовосстанавливающиеся дороги могут сэкономить правительствам значительные ресурсы на ремонте дорог. 

Более того, способность передавать информацию за счет интеграции стали в дороги может позволить электромобилям (EV) заряжаться во время движения, сокращая затраты на электроэнергию и увеличивая расстояние, на которое эти модели могут проехать. Хотя планы по восстановлению могут быть далекими, китайские «омолаживающие» капсулы могут дать возможность продлить срок службы дорог. Кроме того, успешные эксперименты с живыми материалами должны ускорить исследования в этой области, поскольку они не требуют технического обслуживания и могут быть более экологичными, чем стандартные компоненты.

Однако впереди могут возникнуть проблемы, в основном при тестировании этих технологий. Например, Европа и США довольно строги со своими конкретными правилами. Тем не менее, другие страны, такие как Южная Корея, Китай и Япония, уже изучают возможности тестирования гибридных дорожных материалов.

Последствия самостоятельного ремонта дорог

Более широкие последствия самостоятельного ремонта дорог могут включать:

• Снижение риска несчастных случаев и травм, вызванных выбоинами и другими дефектами поверхности. Точно так же можно реализовать незначительное снижение затрат на техническое обслуживание транспортных средств в масштабе населения. 
• Уменьшение потребности в содержании и ремонте дорог. Это преимущество также может помочь уменьшить ежегодные заторы на дорогах и показатели задержки, вызванные такими работами по техническому обслуживанию.
• Улучшенная инфраструктура для поддержки автономных и электрических транспортных средств, что приведет к более широкому внедрению этих машин.
• Увеличение инвестиций в разработку альтернативных и устойчивых материалов для будущих дорог, а также для применения в других проектах общественной инфраструктуры.
• Частный сектор интегрирует эти технологии в строительство коммерческих и жилых зданий, особенно в сейсмоопасных регионах.

Вопросы для рассмотрения

• Как вы представляете себе практическое внедрение самовосстанавливающихся дорог и какие проблемы, возможно, придется решить, чтобы воплотить их в жизнь?
• Какие наиболее важные факторы следует учитывать при принятии решения о внедрении самовосстанавливающихся дорог в конкретном месте?