Машини и технологии в пътното строителство с нулеви емисии

Знаем, че Европейският съюз има за цел да премине към икономика с нулеви нетни емисии на парникови газове до 2050г. Преходът към климатично неутрално общество е едновременно неотложно предизвикателство и възможност за изграждане на по-добро бъдеще за всички. Всички части на обществото и икономическите сектори ще бъдат ангажирани, включително и пътното строителство. Това звучи просто, но пътното строителство е изключително сложен сектор от индустрията. От влаганите материали до използваните машини, от технологичните стъпки до техническите възможности - всичко е подчинено на няколко основни цели: качество, производителност, устойчивост и безопасност. Какъв ще бъде отзвукът върху тях, какви ще бъдат ползите за хората и бизнеса, когато тази огромна, мощна дейност бъде изведена до нулеви емисии, без да снижи показателите си?

Текст: списание Инфрабилд

В наши дни предизвикателствата пред пътното строителство са огромни. Съвсем скромно изброяване - недостиг на материали, липса на подготвен човешки ресурс, политически фактори… Нещо повече, на преден план започва да излиза задължението за намаляване на въглеродните емисии, и то в обозримо бъдеще. Въпреки това пътното строителство трябва да продължава и строителните компании правят всичко възможно, за да осигуряват жизнеспособността на сектора. Да, точно за задължение става дума в нормативните документи. Дали това е достатъчно? Хората са склонни да влагат много повече усилия, ако са убедени в дадена кауза, а убеждението е свързано и с очакваните ползи. Какви ползи бихме могли да очакваме, ако успеем да достигнем нулеви въглеродни емисии в сектора на пътното строителство? 

Екологични ползи

Светът е изправен пред климатична криза и необходимостта от устойчиви решения никога не е била по-голяма. Една от най-амбициозните цели, които страните и организациите са си поставили, е постигането на нулеви нетни емисии. Защо трябва да се постигне тази цел?

Според Изпълнителната агенция по околна среда всички региони на Европа са зависими от изменението на климата, но някои региони ще понесат повече негативни въздействия от други. Прогнозите сочат, че в Южна и Югоизточна Европа се очакват най-много неблагоприятни въздействия поради климатичните промени. Емисиите на въглероден диоксид абсорбират и излъчват топлина, като по този начин влияят на глобалните температури. Вече се наблюдава увеличаване на максималните температури и намаляване на валежите и речните потоци. Това увеличава риска от по-продължителна суша, по-слаби реколти, загуба на биоразнообразие и горски пожари. Крайбрежните зони и речните корита също са райони, силно засегнати от изменението на климата, тъй като там рискът от наводнения е по-висок заради покачването на морското равнище и заради валежи с огромен интензитет. Зачестяват бурите. Наблюдават се значителни промени в морските екосистеми в резултат на увеличаването на киселинността на океанските води, затоплянето и разширяването на бедните на кислород мъртви зони. Изменението на климата е заплаха за биоразнообразието не само в моретата, но и на сушата. Променя се жизненият цикъл на много животински и растителни видове, които мигрират на север или на по-голяма надморска височина, а различни инвазивни видове се разпространяват и разширяват ареала си.

Постигането на нетни нулеви въглеродни емисии е от съществено значение за смекчаване на най-лошите въздействия от климатичните бедствия. Ограничаването на глобалното затопляне до 1,5°C над прединдустриалните нива, както е посочено в Парижкото споразумение, ще има решаващо въздействие върху намаляването на екстремните климатични явления. С постигането на нулеви емисии се очаква ограничаване на изменението на климата, което да доведе до по-малко урагани, наводнения, суша и други природни бедствия. Ограничаването на глобалното затопляне ще помогне и за запазване на екосистемите.
Особено намаляването на зависимостта от изкопаеми горива може да допринесе за нормализиране на екологичната среда и би трябвало да намали отрицателните ефекти от извънредни климатични ситуации.
Да не забравяме, че намаляването на емисиите в пътното строителство трябва да бъде разглеждано като съставна част от общата цел, от намаляване на въглеродните емисии в глобален план за запазване на нашата планета във вида, в който я познаваме и обичаме.

Икономически ползи

Намаляването на въглеродния отпечатък от дейностите, свързани с пътното строителство, не само осигурява екологични ползи за климата и околната среда, но също така създава икономически възможности чрез развитие на нови технологии и работни места в нови дейности. Ще разгледаме само няколко от доказано работещите ползи и икономически предимства на програмата за нулеви въглеродни емисии/Net Zero Emissions.

Повече инвестиции - идеята за устойчивост става все по-важен фактор при вземане на инвестиционни решения. Големите инвеститори започват да се насочват към предприятия и начинания, ясно показващи реална загриженост за намаляване на емисиите от CO₂. Особено при тежките пътностроителни машини и камиони основно направление за иновативни разработки е замяната на двигателите с вътрешно горене с електрически двигатели. Към идеята се включват най-мощните фирми с колосални инвестиции. Ще отбележим, че Европейският парламент и Съветът на ЕС постигнаха временно споразумение за нулеви емисии при новите автомобили и лекотоварни коли до 2035г. От 2018г. на пътя има изцяло електрически камиони. Предлага се цяла гама камиони, която отговаря на транспортните нужди от леки доставки до трудни строителни задачи, но разработките тепърва се разгръщат. За скептиците ще отбележим, че дори като се вземат предвид първоначалната енергия и емисиите, необходими за производството на батерии за механизация и за транспортни средства с нулеви емисии, като краен резултат тази механизация и транспорт ще произведат по-малко емисии през целия си живот, отколкото ако бяха на газ. Още повече, че с напредъка на технологиите с течение на времето производството на батериите става все по-ефективно.

Намалени разходи - фирмите и производствата, които стават по-устойчиви, променят поведението си на консуматори на енергия от изкопаеми горива и успяват да елиминират дейности, генериращи емисии. Очаква се по този начин да увеличават своите приходи поради увеличена ефективност и конкурентоспособност. Например иновативни технологии, които дават възможност да се избегне транспортирането на изкопни и насипни материали, не само също допринасят за намаляване на емисиите, но и увеличават ефективността при използване на строителните машини и намаляват разходите. Друг пример - при бетона, използван в пътното строителство, има възможности за иновации, като се разработи бетон със заместители на циментов клинкер. Именно при производството на клинкер количествата CO₂ са много големи, а когато се включат в употреба и материали, идващи от рециклиране, стойността на произведения продукт намалява. При всяко подобрение с цел намаляване на емисиите има известна съпротива, породена от стойността на първоначалните инвестиции, затова са необходими и усилия от страна на институциите. В резултат инвестициите се изплащат сравнително бързо, а оперативните разходи намаляват. Примерно, както е при тежката механизация. В идеалния случай строителните машини трябва да се нуждаят от възможно най-малко енергия, която да идва от най-чистите налични енергийни източници. За строително оборудване и тежък транспорт това би означавало разработване и внедряване на хибридни и електрически технологии, като се има предвид предпоставката за нисковъглеродно електричество. По-широкото им приемане би изисквало споразумения или стимулиране, които да гарантират на собствениците на строително оборудване, че инвестициите в машини с по-високи първоначални разходи ще се изплатят.

Ангажиране на клиентите - всички знаем за ефекта на снежната топка. Дейност, която е станала въглеродно неутрална, намира повече поръчки, защото постепенно се оформят групи от клиенти, споделящи борбата за спасяване на планетата. В по-дългосрочен план се очаква намаляването на емисиите да е резултат от улавяне и съхранение на въглероден диоксид от добив на стомана и от производство на циментов клинкер, електрификация на строителното оборудване, хибридизация или електрификация на тежкия транспорт, както и от нови, революционни технологии, например водородна директна редукция на желязна руда с водород, произведен от възобновяема електроенергия. Това не може да стане без активното единодействие на всички по веригата - учени, производители, потребители. Заедно!

Разпознаваема марка - това е малко неочаквана полза, но е факт. Дали защото производителите въвеждат изключително иновативни продукти, дали защото в популяризиране на зелените идеи се влагат много усилия, дали защото хората наистина се тревожат за бъдещето, дали поради други причини - резултатът е разпознаваемост и по-бърз растеж на фирми и производства, заложили на устойчиво поведение. 

Социални ползи

Основните последици за здравето от изменението на климата са свързани с екстремни метеорологични събития, промени в разпространението на обусловените от климата заболявания и промени в екологичните и социалните условия. Освен екологичните и икономическите ползи, приемането на базирани на природата решения и намаляването на зависимостта от изкопаеми горива, изключително широко използвани в пътното строителство, може да допринесе за по-добри резултати за общественото здраве. Говорим не само за биологичното здраве на отделния човек, а за доброто, здравословно поведение на обществото като цяло.

Именно в резултат на климатичните промени през последното десетилетие милиони хора са засегнати от речни и крайбрежни наводнения. Последиците за здравето включват наранявания, инфекции, излагане на опасни химикали и увреждане на психичното здраве. Периодите с необичайни горещини зачестяват и стават по-интензивни, което също води до десетки хиляди случаи на преждевременна смърт. Според прогнозите тази тенденция ще се увеличи и интензифицира, затова се налага спешно да бъдат взети подходящи мерки. Това, с което пътното строителство може да помогне, е бързото преминаване към нулеви въглеродни емисии.

Преходът към възобновяеми енергийни източници, като вятърна и слънчева енергия, може да има и преки големи ползи за здравето ни. Изгарянето на изкопаеми горива за производство на енергия освобождава прахови частици и други замърсители във въздуха, причинявайки сериозни респираторни и сърдечно-съдови здравословни проблеми. С преминаването към възобновяеми енергийни източници може да бъде намален броят на смъртните случаи и заболяванията, следствие от замърсяването на въздуха. При пътното строителство тежкият транспорт и специализираните машини са едно голямо предизвикателство и дават поле за иновативни разработки за замяна на двигателите с вътрешно горене с електрически двигатели. Електрическото задвижване е бъдещето. Разработването на строителни машини с електрическо задвижване се развива бързо и механизацията плавно преминава към устойчиви източници на енергия. Преминаването към пътностроителна техника и транспортна механизация с нулеви емисии е едно от най-въздействащите действия, които могат да се предприемат, за да се намали въглеродният отпечатък. Шумът и вредните замърсители на въздуха при пътно строителните дейности значително намаляват, като по този начин се осигурява подобрено качество на въздуха в сравнение с транспортните средства на газ.

Има и друг аспект на влияние върху здравето на хората. Очаква се, че по-честите горещи вълни и промените в разпространението на обусловени от климата инфекциозни болести ще увеличат рисковете за здравето и благосъстоянието на хората. Разпространението на различни видове кърлежи, на азиатския тигров комар и на други преносители на болести увеличава риска от лаймска болест, кърлежов енцефалит, западнонилска треска и много други.

Нетните нулеви въглеродни емисии имат сериозни последици и за продоволствената сигурност и биоразнообразието. Селскостопанският сектор е особено уязвим от въздействието на екстремните метеорологични условия. Чрез намаляване на емисиите, очаквано водещи до съответно намаляване на честотата и тежестта на екстремните метеорологични събития, ще се избегнат загуби на реколта и на добитък. Морските видове, включително рибните запаси с търговско значение, също мигрират на север. Тези промени засягат различни екосистемни услуги и икономически сектори като земеделието, лесовъдството и рибарството. Пътното строителство може и да не е единственият замърсител, но успешното преминаване към нулеви емисии ще помогне за намаляване на пораженията, а когато всички се ангажират с тази кауза, предвиждам такъв живот, такъв живот! Здрави хора сред чистота, зеленина, устойчиви екосистеми, устойчиво земеделие и социално спокойствие!

Именно създаването на устойчиви работни места може да осигури социалното спокойствие. Много внимателно трябва да се планира преминаването към пътностроителна механизация и транспортни средства с нулеви емисии, като се отчита непрестанно влиянието и последствията върху работната сила. Този преход трябва да се прави така, че да се даде време и възможност на хората да се преквалифицират, за да участват пълноценно в новата, нисковъглеродна икономическа дейност. Ако навлизащите в производството машини, разработени като самообучаващи се и проектирани с предимствата на изкуствения интелект, изтласкат работниците, то този процес трябва да е бил предвиден, обсъждан и да е намерено решението. Предполага се, че преквалифициране от нискотехнологична дейност към дейност, изискваща високо ниво на знания и умения, ще допринесе за повишаване на жизненото равнище на хората. Поддържането и осигуряването на бъдещо производство на техника с нулеви емисии чрез инвестиции трябва да е обвързано и с ангажимент на държавата за постигане на справедлив преход чрез създаване на устойчиви работни места.

Кръгова икономика и устойчиви материали

Темата за устойчивите материали добива все по-голямо значение в контекста на нулевите въглеродни емисии. Изборът на суровини и методите за тяхната обработка са от ключово значение за намаляване на екологичния отпечатък на пътното строителство. Именно тук се разкрива един от най-големите потенциали за трансформация на сектора – преходът към кръгова икономика, при който отпадъците от един процес се превръщат в ресурс за друг.

Една от най-перспективните практики е рециклирането на фрезован асфалт (RAP – reclaimed asphalt pavement). Това е технология, при която при ремонт или реконструкция на пътни настилки старият асфалт се отстранява, смила се и отново се включва в новата асфалтова смес. По този начин се пести не само суров петрол за нов битум, но и инертни материали, гориво, транспорт. Икономисва се енергия и се намаляват емисиите във всеки етап – от добив, през обработка, до полагане. Разбира се, за да се поддържа качеството на крайния продукт, се изисква прецизен контрол и нови технологични решения, които да позволят максимално усвояване на вторичния материал без компромис с дълготрайността на пътната настилка.

Все по-често се обръща внимание и на използването на алтернативни добавки и свързващи вещества – биобазирани компоненти като лигнин (получаван от отпадъци от дървообработка), масла от растителен произход или дори остатъчни продукти от хранително-вкусовата промишленост. Макар да звучат необичайно, тези добавки имат свойството да подобряват пластичността и гъвкавостта на асфалта, като същевременно намаляват зависимостта от нефтопродукти. Това отваря вратата към един съвсем нов тип „зелен“ битум, произхождащ от възобновяеми ресурси.

Друг интересен аспект е използването на индустриални отпадъци – летяща пепел от ТЕЦ, шлака от металургията, отпадъчни стъклени и пластмасови фракции. Те могат да се влагат като пълнители или заместващи компоненти в бетон или асфалтови смеси. Особено важна е употребата на циментозаместители в бетона – както е известно, производството на циментов клинкер е един от най-големите източници на CO₂ в строителната индустрия. Когато част от клинкера бъде заместена със силициеви или алуминиеви индустриални отпадъци, емисиите значително намаляват, а механичните свойства на бетона се запазват или дори подобряват.

Устойчивостта не се ограничава единствено до състава на материалите – важно е и как те функционират във времето. Появяват се иновации в посока самовъзстановяващи се настилки, които чрез добавени микрокапсули с реактивен агент могат да „запълнят“ пукнатини, преди те да се разраснат и компрометират пътната повърхност. Така се удължава експлоатационният живот, намалява се нуждата от ремонти и се спестяват ресурси в дългосрочен план.

Заключение

Намалението на парникови газове и преминаване към нулеви емисии при пътното строителство е част от голямата задача, пред която е изправено човечеството - ограничаване на климатичните промени и на всички отрицателни явления, произтичащи от тях.

Да, пътят на пътното строителство към голямата цел е ясен - замяна на изкопаемите горива в асфалтовите заводи и при тежката механизация - багери, самосвали и камиони, използване на стомана на основата на скрап, използване на заместители на циментов клинкер в бетона, използване на нискотемпературен асфалт, увеличени количества рециклиран асфалт, хибридизация и електрификация на строителното оборудване. Може да се каже, че потенциалът за намаляване на емисиите е в пряка зависимост от технологичното развитие и рационализиране на стандартите.

Макар и отделен сектор от цялостната икономика, пътното строителство води своята битка за прехода към нулеви въглеродни емисии. Всички участници в дейностите трябва да имат предвид социалните и политическите реалности, които формират глобалната икономика, включително въпросите на екологичната справедливост, бедността, равенството, справедливостта и необходимостта от глобално сътрудничество. Тези предизвикателства изискват практическо обмисляне, задълбочено ангажиране и осъществими решения, за да осигурят ползите, за които говорихме дотук.

Постигането на нулеви емисии в пътното строителство не е утопична мечта, а реална и осъществима цел, която изисква целенасочени усилия, технологични иновации и отговорно отношение на всички участници в процеса. Използването на устойчиви материали, преминаването към електрическа и хибридна механизация, внедряването на цифрови решения и прилагането на принципите на кръговата икономика ще бъдат двигателите на този преход. В центъра на всяко действие трябва да стои човекът – и като инженер, и като потребител, и като част от обществото, което заслужава чиста среда, стабилна икономика и социална справедливост. Пътят към въглеродна неутралност не е лек, но е възможен – и вече е започнал.