12 آگوست 2024 -توسط اندرو پل لورن، موسسه فناوری ماساچوست -اعتبار: منابع، حفاظت و بازیافت
جاده ها ستون فقرات جامعه و اقتصاد ما هستند و مردم و کالاها را در فواصل کوتاه و طولانی می برند. آنها جزء اصلی محیط ساخته شده هستند و نزدیک به 2.8 میلیون خط مایل (یا 4.6 میلیون خط کیلومتر) از سطح ایالات متحده را اشغال می کنند.
همین جاده ها تأثیر زیست محیطی قابل توجهی در چرخه زندگی دارند، به طوری که در طول سه دهه گذشته در ایالات متحده هر سال با بیش از 75 مگاتن گازهای گلخانه ای (GHG) همراه بوده است. این معادل انتشار گازهای گلخانه ای یک وسیله نقلیه سواری بنزینی است که بیش از 190 میلیارد مایل را طی می کند یا سالانه بیش از 7.5 میلیون بار دور زمین می چرخد.
تا سال 2050، تخمین زده می شود که انتشارات بخش روسازی به دلیل بهبودهایی مانند جایگزینی کلینکر سیمان، 14 درصد کاهش یابد، اما می توان کاهش 65 درصدی را از طریق اقداماتی مانند سرمایه گذاری در مواد و شیوه های تعمیر و نگهداری به منظور سفت تر و روان تر کردن شبکه های جاده ای، کاهش داد. به این معنی که برای رانندگی به انرژی کمتری نیاز دارند.
به عنوان یک مثال عملی، در نظر بگیرید که در سال 2022، وسایل نقلیه در ایالات متحده مجموعا 3.2 تریلیون مایل را طی کردند. اگر متوسط ناهمواری سطح همه روسازی ها 1 درصد بهبود یابد، سالانه 190 میلیون تن CO2 صرفه جویی می شود.
یکی از چالش‌های دستیابی به کاهش بیشتر گازهای گلخانه‌ای، کمبود داده‌ها است، که ارزیابی اثرات زیست‌محیطی جاده‌ها در کل چرخه عمرشان را برای تصمیم‌گیرندگان دشوار می‌کند، که شامل انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط با تولید مواد خام برای ساخت، استفاده، نگهداری و تعمیر ، و در نهایت تخریب یا از رده خارج کردن می‌شود..
کمبود داده ها و پیچیدگی محاسبات، تجزیه و تحلیل اثرات زیست محیطی چرخه زندگی روسازی ها را بسیار گران می کند و از تصمیم گیری آگاهانه در مورد موادی که باید استفاده شود و نحوه نگهداری آنها جلوگیری می کند. دنیای امروزی با تغییرات سریع، با تغییر آب و هوا و الگوهای ترافیکی چالش‌های جدیدی را برای جاده‌ها ایجاد می‌کند.
در مقاله جدیدی که در Resources, Conservation and Recycling منتشر شده است که توسط تیمی از محققان از MIT Concrete Sustainability Hub (CSHub) منتشر شده است، یک چارچوب کارآمد جدید برای فعال کردن ارزیابی چرخه عمر (LCA) روسازی‌ها با داده‌های محدود پیشنهاد شده است.
“انجام LCA روسازی پرهزینه و کار فشرده است، بنابراین بسیاری از ارزیابی‌ها فرآیند را با استفاده از مقادیر ثابت برای پارامترهای ورودی ساده می‌کنند یا فقط بر انتشارات اولیه تولید و ساخت مواد تمرکز می‌کنند. با این حال، انجام LCA با مقادیر ورودی ثابت نمی‌تواند عدم قطعیت‌ها و تغییرات را در نظر بگیرد. ، که ممکن است منجر به نتایج غیر قابل اعتماد شود.
هاوران لی، پسادکتر در CSHub و نویسنده اصلی این مطالعه، خاطرنشان می کند: “در این چارچوب ساده جدید، ما عدم قطعیت در LCA روسازی را پذیرفته و کنترل می کنیم. این به درک حداقل داده های مورد نیاز برای دستیابی به یک تصمیم قوی کمک می کند.”
با تحت کنترل نگه داشتن عدم قطعیت، تیم CSHub یک چارچوب داده‌های ساختاریافته را توسعه می‌دهد که جمع‌آوری داده‌ها را در مورد عواملی که بیشترین تأثیر را بر تأثیرات زیست‌محیطی چرخه زندگی روسازی دارند، اولویت می‌دهد.
حسام آذری جعفری، معاون CSHub می گوید: «معمولاً، چندین ذینفع روسازی، مانند طراحان، مهندسان مواد، پیمانکاران و غیره، نیاز به ارائه داده های ورودی گسترده برای انجام LCA و مقایسه اثرات زیست محیطی انواع مختلف روسازی دارند. این افراد در مراحل مختلف یک پروژه روسازی مشارکت دارند و هیچ یک از آنها ورودی های لازم برای اجرای LCA روسازی را نخواهند داشت.
چارچوب ساده LCA پیشنهادی بار کلی جمع‌آوری داده‌ها را تا 85 درصد کاهش می‌دهد بدون اینکه استحکام نتیجه‌گیری در مورد نوع روسازی ترجیحی از نظر زیست‌محیطی را به خطر بیندازد.
تیم CSHub از چارچوب پیشنهادی برای مدلسازی اثرات زیست‌محیطی چرخه زندگی یک پیاده‌روی در بوستون که طول یک مایل، چهار خط و عمر طراحی یا “امید به زندگی” 50 سال داشت، استفاده کرد. این تیم دو طرح مختلف روسازی را مدلسازی کردند: یک روسازی آسفالتی و یک روسازی بتنی ساده.
سپس محققان MIT چهار سطح از ویژگی داده‌ها، M1 تا M4 را مدلسازی کردند تا بفهمند چگونه بر دامنه نتایج ارزیابی چرخه عمر برای دو طرح مختلف تأثیر می‌گذارند.
به عنوان مثال، M1 به دلیل اطلاعات محدود در مورد شرایط روسازی، از جمله ترافیک و مصالح، بیشترین عدم قطعیت را نشان می دهد. M2 معمولاً زمانی استفاده می شود که محیط (شهری یا روستایی) تعریف شده باشد، اما دانش دقیق از خواص مواد و استراتژی های نگهداری آتی هنوز وجود ندارد.
M3 با استفاده از داده های ثانویه زمانی که اندازه گیری های میدانی در دسترس نیست، شرح مفصلی از شرایط روسازی ارائه می دهد. M4 با تکیه بر اطلاعات دست اول، بالاترین سطح ویژگی داده را فراهم می کند.
محققان MIT دریافتند که مقدار دقیق انتشار گازهای گلخانه ای از M1 تا M4 متفاوت است. با این حال، انتشار متناسب مرتبط با اجزای مختلف چرخه زندگی مشابه باقی می‌ماند.
به عنوان مثال، صرف نظر از سطح ویژگی داده ها، انتشارات مجسم شده از ساخت و ساز و نگهداری و بازسازی حدود نیمی از انتشار گازهای گلخانه ای روسازی بتنی را تشکیل می دهد. در مقابل، انتشار فاز استفاده برای روسازی آسفالت بین 70 تا 90 درصد از انتشار چرخه عمر روسازی را تشکیل می دهد.
این تیم دریافت که در بوستون، ترکیب سطح M2 از مشخصات داده با دانش M3 از تعمیر و نگهداری و توانبخشی، یک فرآیند تصمیم گیری با قابلیت اطمینان 90 درصد ایجاد کرد.
برای عملی و قابل دسترس کردن این چارچوب، محققان MIT در حال کار بر روی ادغام رویکرد توسعه یافته در یک ابزار ارزیابی چرخه حیات آنلاین هستند. این ابزار LCA روسازی را دموکراتیک می‌کند و به ذینفعان زنجیره‌ای، مانند بخش‌های حمل‌ونقل و سازمان‌های برنامه‌ریزی شهری، قدرت می‌دهد تا انتخاب‌هایی را شناسایی کنند که منجر به بالاترین عملکرد، ماندگاری و سازگاری با محیط زیست می‌شوند.
