Itsekorjautuvat tiet: Ovatko kestävät tiet vihdoin mahdollisia?

• Kirjoittaja:
• tekijän nimi

  Quantumrun Foresight
• Voi 25, 2023

Havainnon yhteenveto

Ajoneuvojen lisääntynyt käyttö on asettanut hallituksille valtavia paineita teiden kunnossapitoon ja korjaukseen. Uudet ratkaisut helpottavat kaupunkien hallintoa automatisoimalla infrastruktuurivahinkojen korjausprosessia.   

Itsekorjautuvien teiden konteksti

Vuonna 2019 Yhdysvaltain osavaltiot ja paikalliset hallitukset käyttivät noin 203 miljardia dollaria, eli 6 prosenttia suorista yleisistä kokonaismenoistaan, moottoriteille ja teille Urban Instituten mukaan. Tämä summa teki moottoritiet ja tiet viidenneksi suurimmat menot suorilla yleismenoilla mitattuna kyseisenä vuonna. Tämä meno herätti myös sellaisten sijoittajien huomion, jotka olivat kiinnostuneita suunnittelemaan innovatiivisia ratkaisuja näiden julkisten infrastruktuuri-investointien arvon maksimoimiseksi. Erityisesti tutkijat ja startup-yritykset kokeilevat vaihtoehtoisia materiaaleja tai sekoituksia tehdäkseen kaduista kestävämpiä, jotka pystyvät luonnollisesti sulkemaan halkeamia.

Esimerkiksi perinteisillä teillä käytetty asfaltti muuttuu riittävästi lämmitettynä hieman vähemmän tiiviiksi ja laajenee. Alankomaiden tutkijat käyttivät tätä kykyä hyväkseen ja lisäsivät teräskuituja tiesekoitukseen. Kun induktiokonetta ajetaan tien yli, teräs lämpenee, jolloin asfaltti laajenee ja täyttää mahdolliset halkeamat. Vaikka tämä menetelmä maksaa 25 prosenttia enemmän kuin perinteiset tiet, kaksinkertaisen käyttöiän ja itsekorjautuvien kiinteistöjen säästöt ovat jopa 95 miljoonaa dollaria vuodessa Alankomaiden Delftin yliopiston mukaan. Lisäksi teräskuidut mahdollistavat myös tiedonsiirron, mikä avaa mahdollisuuksia autonomisille ajoneuvomalleille.

Kiinalla on myös oma versio konseptista Tianjinin ammattikorkeakoulun Su Jun-Fengin kanssa, jossa käytetään laajenevan polymeerin kapseleita. Ne laajenevat täyttämään mahdolliset halkeamat ja halkeamat heti muodostuessaan, pysäyttäen tien rappeutumisen samalla kun päällyste on vähemmän hauras.   

Häiritsevä vaikutus 

Materiaalitieteen parantuessa hallitukset todennäköisesti jatkavat investointeja itsekorjautuvien teiden kehittämiseen. Esimerkiksi Lontoon Imperial Collegen tutkijat loivat teknisen elävän materiaalin (ELM), joka oli valmistettu tietynlaisesta bakteeriselluloosasta vuonna 2021. Käytetyt sferoidisoluviljelmät pystyivät havaitsemaan, jos ne olivat vaurioituneet. Kun ELM:iin tehtiin reikiä, ne katosivat kolmen päivän kuluttua, kun solut mukautuivat parantamaan ELM:ää. Kun tämän kaltaiset testit tulevat onnistuneiksi, itsekorjautuvat tiet voivat säästää hallituksilta huomattavia resursseja teiden korjauksessa. 

Lisäksi kyky välittää tietoa integroimalla terästä teihin voisi mahdollistaa sähköajoneuvojen (EV) lataamisen tien päällä, mikä vähentää sähkökustannuksia ja pidentää näiden mallien ajomatkaa. Vaikka jälleenrakennussuunnitelmat saattavat olla kaukana, Kiinan "rejuvenator"-kapselit voivat tarjota mahdollisuuden pidentää teiden käyttöikää. Lisäksi onnistuneet kokeet elävillä materiaaleilla nopeuttavat varmasti alueen tutkimusta, koska ne ovat huoltovapaita ja voivat olla ympäristöystävällisempiä kuin vakiokomponentit.

Edessä voi kuitenkin olla haasteita, lähinnä näitä teknologioita testattaessa. Esimerkiksi Eurooppa ja Yhdysvallat ovat melko tiukkoja konkreettisten määräystensä suhteen. Siitä huolimatta muut maat, kuten Etelä-Korea, Kiina ja Japani, tutkivat jo hybriditiemateriaalien testaamista.

Itsekorjautuvien teiden vaikutukset

Itsekorjautuvien teiden laajempia vaikutuksia voivat olla:

• Vähentynyt kuoppien ja muiden pinnan epätasaisuuksien aiheuttama tapaturma- ja loukkaantumisriski. Samoin voidaan toteuttaa marginaalisesti alentuneita ajoneuvojen ylläpitokustannuksia väestön mittakaavassa. 
• Teiden kunnossapito- ja korjaustöiden tarve vähenee. Tämä etu voi myös auttaa vähentämään tällaisten huoltotöiden aiheuttamia vuosittaisia ​​liikenneruuhkia ja viivemittauksia.
• Paremmat infrastruktuurit autonomisten ja sähköajoneuvojen tukemiseksi, mikä johtaa näiden koneiden laajempaan käyttöön.
• Investointien lisääminen vaihtoehtoisten ja kestävien materiaalien kehittämiseen tulevaisuuden teitä varten sekä sovelluksiin muissa julkisissa infrastruktuurihankkeissa.
• Yksityinen sektori integroi nämä tekniikat liike- ja asuinrakennusten kehittämiseen erityisesti maanjäristysalttiilla alueilla.

Pohdittavia kysymyksiä

• Millaisena kuvittelet itsekorjautuvien teiden toteutuvan käytännössä, ja mitä haasteita saattaa vaatia, jotta ne toteutuisivat?
• Mitkä ovat tärkeimmät tekijät, jotka on otettava huomioon päätettäessä, otetaanko itsekorjautuvat tiet käyttöön tietyssä paikassa vai ei?