ถนนที่ซ่อมเองได้: ถนนที่ยั่งยืนเป็นไปได้จริงหรือ?

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• May 25, 2023

สรุปข้อมูลเชิงลึก

การใช้ยานพาหนะที่เพิ่มขึ้นสร้างแรงกดดันอย่างมากต่อรัฐบาลในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมถนน โซลูชันใหม่ช่วยบรรเทาในการปกครองเมืองโดยทำให้กระบวนการแก้ไขความเสียหายของโครงสร้างพื้นฐานเป็นไปโดยอัตโนมัติ   

บริบทถนนซ่อมเอง

ในปี 2019 รัฐบาลระดับมลรัฐและท้องถิ่นในสหรัฐฯ จัดสรรเงินประมาณ 203 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ หรือ 6% ของค่าใช้จ่ายทั่วไปโดยตรงทั้งหมดให้กับทางหลวงและถนน ตามข้อมูลของ Urban Institute จำนวนนี้ทำให้ทางหลวงและถนนเป็นค่าใช้จ่ายที่ใหญ่เป็นอันดับห้าในแง่ของค่าใช้จ่ายทั่วไปโดยตรงในปีนั้น ค่าใช้จ่ายนี้ยังดึงดูดความสนใจของนักลงทุนที่สนใจในการคิดค้นโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่าสูงสุดให้กับการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยและสตาร์ทอัพกำลังทดลองวัสดุทางเลือกหรือส่วนผสมต่างๆ เพื่อทำให้ถนนมีความยืดหยุ่นมากขึ้น ซึ่งสามารถปิดรอยร้าวได้ตามธรรมชาติ

ตัวอย่างเช่น เมื่อได้รับความร้อนเพียงพอ แอสฟัลต์ที่ใช้ในถนนแบบดั้งเดิมจะมีความหนาแน่นน้อยลงเล็กน้อยและขยายตัว นักวิจัยในเนเธอร์แลนด์ใช้ความสามารถนี้และเพิ่มเส้นใยเหล็กลงในส่วนผสมของถนน เมื่อเครื่องเหนี่ยวนำเคลื่อนไปบนถนน เหล็กจะร้อนขึ้น ทำให้แอสฟัลต์ขยายตัวและอุดตามรอยแตก แม้ว่าวิธีนี้จะมีค่าใช้จ่ายมากกว่าถนนทั่วไปถึง 25 เปอร์เซ็นต์ แต่การประหยัดที่อายุการใช้งานเพิ่มขึ้นสองเท่าและคุณสมบัติในการซ่อมแซมตัวเองสามารถสร้างได้สูงถึง 95 ล้านเหรียญสหรัฐต่อปี ตามข้อมูลของมหาวิทยาลัยเดลฟต์ของเนเธอร์แลนด์ ยิ่งกว่านั้น เส้นใยเหล็กยังช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลได้ ซึ่งเปิดโอกาสสำหรับรถยนต์รุ่นไร้คนขับ

จีนยังมีแนวคิดในเวอร์ชันเดียวกับ Su Jun-Feng จาก Tianjin Polytechnic โดยใช้แคปซูลของโพลิเมอร์ที่กำลังขยายตัว สิ่งเหล่านี้ขยายตัวเพื่อเติมเต็มรอยแตกและรอยแยกทันทีที่ก่อตัว หยุดการผุพังของถนนในขณะที่ทำให้ทางเท้าเปราะน้อยลง   

ผลกระทบก่อกวน 

ในขณะที่วัสดุศาสตร์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง รัฐบาลมีแนวโน้มที่จะลงทุนอย่างต่อเนื่องในการพัฒนาถนนที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์จาก Imperial College of London ได้สร้างวัสดุมีชีวิตทางวิศวกรรม (ELM) ที่ทำจากเซลลูโลสของแบคทีเรียชนิดหนึ่งในปี 2021 เซลล์เพาะเลี้ยงทรงกลมที่ใช้สามารถรับรู้ได้หากได้รับความเสียหาย เมื่อเจาะรูใน ELM รูเหล่านั้นจะหายไปหลังจากผ่านไปสามวันเนื่องจากเซลล์ปรับตัวเพื่อรักษา ELM เมื่อการทดสอบเช่นนี้ประสบผลสำเร็จมากขึ้น ถนนที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้จะช่วยประหยัดทรัพยากรจำนวนมากของรัฐบาลในการซ่อมแซมถนน 

ยิ่งไปกว่านั้น ความสามารถในการส่งข้อมูลโดยการรวมเหล็กเข้ากับถนนอาจทำให้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) สามารถชาร์จไฟได้ขณะอยู่บนท้องถนน ลดต้นทุนด้านพลังงานและขยายระยะทางที่รถรุ่นเหล่านี้สามารถเดินทางได้ แม้ว่าแผนการสร้างใหม่อาจยังห่างไกล แต่แคปซูล 'rejuvenator' ของจีนสามารถให้ความสามารถในการยืดอายุการใช้งานของถนนได้ นอกจากนี้ การทดลองที่ประสบความสำเร็จกับวัสดุที่มีชีวิตจะช่วยเร่งการวิจัยในพื้นที่ เนื่องจากวัสดุเหล่านี้ไม่ต้องบำรุงรักษาและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าส่วนประกอบมาตรฐาน

อย่างไรก็ตาม อาจมีความท้าทายรออยู่ข้างหน้า หลักๆ แล้วคือการทดสอบเทคโนโลยีเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ยุโรปและสหรัฐอเมริกาค่อนข้างเข้มงวดกับกฎระเบียบที่เป็นรูปธรรม อย่างไรก็ตาม ประเทศอื่นๆ เช่น เกาหลีใต้ จีน และญี่ปุ่น กำลังมองหาการทดสอบวัสดุถนนแบบไฮบริดอยู่แล้ว

ผลกระทบของถนนที่ซ่อมแซมได้เอง

ความหมายกว้างๆ ของถนนที่ซ่อมเองได้อาจรวมถึง:

• ลดความเสี่ยงจากอุบัติเหตุและการบาดเจ็บที่เกิดจากหลุมบ่อและความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน ต้นทุนการบำรุงรักษายานพาหนะที่ลดลงเล็กน้อยในระดับประชากรอาจรับรู้ได้ 
• ความต้องการงานบำรุงรักษาและซ่อมแซมถนนลดลง ประโยชน์นี้ยังสามารถช่วยลดความแออัดของการจราจรประจำปีและตัวชี้วัดความล่าช้าที่เกิดจากงานบำรุงรักษาดังกล่าว
• โครงสร้างพื้นฐานที่ดีขึ้นเพื่อรองรับยานยนต์ไร้คนขับและพลังงานไฟฟ้า นำไปสู่การใช้เครื่องจักรเหล่านี้อย่างแพร่หลายมากขึ้น
• เพิ่มการลงทุนในการพัฒนาวัสดุทางเลือกและยั่งยืนสำหรับถนนในอนาคต เช่นเดียวกับการใช้งานในโครงการโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะอื่นๆ
• ภาคเอกชนรวมเทคโนโลยีเหล่านี้เข้ากับการพัฒนาอาคารพาณิชย์และที่อยู่อาศัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวได้ง่าย

คำถามที่ต้องพิจารณา

• คุณมองเห็นภาพถนนที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ในทางปฏิบัติได้อย่างไร และความท้าทายใดบ้างที่อาจต้องได้รับการแก้ไขเพื่อทำให้เป็นจริง
• อะไรคือปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการพิจารณาตัดสินใจว่าจะใช้ถนนที่ซ่อมเองได้ในสถานที่ใดสถานที่หนึ่งหรือไม่?