Ново проучване разкрива метод за устойчиво надграждане на основните пътни мрежи в Обединеното кралство, за да издържат на въздействието на изменението на климата, правейки пътищата термоактивни.
Изменението на климата е отдавна надвиснала заплаха, която засяга земното кълбо по непредвидими начини. В стремежа на Обединеното кралство да направи поддръжката на пътищата нетно нулева до 2050 г., започва ново проучване в подкрепа на National Highways net-zero plan.
Новият проект ще тества използването на геотермална енергия за контрол на температурата на пътните настилки чрез използване на земни термопомпи. Регулирайки успешно температурата, учените се стремят да удължат живота на пътните настилки, да намалят въглеродните емисии и да намалят разходите за поддръжка на пътищата.
Д-р Бени Као от университета в Съри ръководи проекта в сътрудничество с National Highway. В изявление на екипа се отбелязва, че земните термопомпи ще бъдат въведени за охлаждане на пътища през лятото и затопляне през зимата.
Новият метод получава изследователска стипендия от £625 000 (US$780 000) от Кралската академия по инженерство. Изследователите трябва да модернизират основните пътни мрежи в Обединеното кралство и да ги направят по-безопасни, за да издържат на въздействието на изменението на климата.
Поправяне на пътищата по устойчив начин
Д-р Цао, преподавател в Училището по устойчиво развитие, гражданско и екологично инженерство в Университета на Съри, заявява:
„В момента типичната настилка на магистрала или път А издържа 20 години, но това вероятно ще намалее с нарастването на екстремните метеорологични условия. Въпреки това, чрез регулиране на температурата на пътните настилки, те трябва да издържат значително по-дълго. Освен ползите за безопасността и намаляването на щетите по автомобилите, помислете за намаляването на скъпите, неудобни пътни работи.“
Новата техника ще бъде използвана в Разширената геотехническа лаборатория на Университета в Съри. Проектът е с петгодишна изследователска стипендия, която има за цел да постигне целите чрез различни средства.
Учените се готвят да разработят подобрени с графен микрокапсули, за да подобрят топлопроводимостта и съхранението в почвата под пътните настилки и допълнително да проведат лабораторни експерименти, от числено моделиране до пълномащабни полеви изпитания по пътищата на Обединеното кралство.
Според изявлението настоящите пътни технологии генерират около 700 000 тона въглеродни емисии всяка година. Разходите за ремонт на съществуващи дупки в Обединеното кралство се очаква да бъдат около £12 милиарда (US$15 милиарда) през следващото десетилетие.
Термоактивен разтвор
Новият метод, който използва термоактивни пътища, представлява алтернативно решение, осигуряващо евтина и нисковъглеродна алтернатива за намаляване на щетите по пътищата.
Статистиката показва, че дупките по главните пътища в Англия са причинили 5000 наранявания от 2018 г. насам. Предходната година Англия отделя £1,2 милиарда (US$1,5 милиарда) за поддръжка и ремонт на своите пътища, дейност, свързана със значителен въглероден отпечатък.
„Промените в климата представляват допълнителна заплаха за нашите пътища. Термоактивните пътища биха могли да помогнат за смекчаване на това“, казва д-р Цао. „Те биха могли да бъдат въведени постепенно, докато се подменя пренастилката, така че няма да причинят допълнителни смущения за шофьорите. Мисля, че ще има дългосрочни ползи за шофьорите и данъкоплатците. Това е, което се стремя да демонстрирам по време на моята стипендия.“
Екипът на стипендиантите възнамерява да работи с Versarien – компания за модерно инженерство на материали, за да създаде нова микрокапсула, подобрена с графен. Това би позволило копаене в почвата под повърхността, когато пътищата се преасфалтират, за да се подобри топлопроводимостта и съхранението.
Изследователите също планират да създадат лабораторен модел на пътен сегмент с термопомпа в лабораторията, която ще оцени топлинните характеристики и устойчивостта на пътищата при контролирани климатични и транспортни натоварвания.
В изявлението се подчертава, че цялостното усъвършенствано числено моделиране, което включва метеорологични данни и открития от експериментите с лабораторни модели, помага на инженерите да разберат как най-добре да изграждат термоактивни пътища.
Земята действа като колектор на топлина
Д-р Цао обяснява процеса на New Atlast, заявявайки, че са необходими три елемента за образуването на дупки: „Първият са повърхностни пукнатини, които се образуват и разширяват с течение на времето поради трафика, и няма как да избегнем това.
„Второто е водата, а третото е цикълът на замразяване/размразяване. Получаваме тези малки пукнатини и след това водата прониква в пукнатините. През зимата тя пада до около -10 °C (14 °F) в Обединеното кралство, така че водата замръзва и се разширява, отваряйки тези пукнатини. През пролетта, когато температурата се повиши отново, тази вода се размразява и се свива.“
Повтарянето на замръзване и размразяване и последващо разширяване и свиване може да отслаби асфалтовото свързващо вещество – лепилото на пътната настилка, посочва New Atlas.
„Това причинява всякакви влошавания; дупките са само един проблем, но той е основен. Така че започнах да мисля как да затопля пътната настилка през зимата, така че да не се случва замръзването“, отбелязва д-р Цао.
„Мислех си, че имаме път и огромно количество земя под него – защо просто не използваме самата земя като колектор и средство за съхранение на топлината през лятото и не я извлечем отново през зимата?“
Говорейки за икономическите разходи, д-р Цао казва пред New Atlas: „Не сме правили анализ на разходите и смятам, че не бихме могли да направим такъв до полевия опит. Това ще бъде допълнителен разход за транспортната инфраструктура, но смятаме, че ще има ползи по отношение на въглеродните емисии от ремонтите на дупки, които не са незначителни – около 700 тона годишно, а също и в продължителността на живота на новите пътища.“
Източник: InterestingEngineering
