Τα βιώσιμα οδοστρώματα αποτελούν φιλόδοξο στόχο ο οποίος θα επιτευχθεί με την εξέλιξη και εφαρμογή πρακτικών βιωσιμότητας σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής του οδοστρώματος
Του κ. Ανδρέα Λοΐζου και της κ. Κωνσταντίνας Γεωργούλη*
Η οικολογική κρίση συνδέεται άμεσα με την κλιματική αλλαγή, η οποία οφείλεται στην υπερθέρμανση του πλανήτη λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου. Το φαινόμενο αυτό το προκαλούν εκπομπές αερίων από τις οποίες το 90% αποτελούνται από διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο.
Για την αποτροπή αυτού του φαινομένου, παγκόσμιοι οργανισμοί και φορείς προωθούν τη βιώσιμη ανάπτυξη, η οποία ικανοποιεί τις ανάγκες της παρούσας γενιάς χωρίς να θέτει σε κίνδυνο τη δυνατότητα των μελλοντικών γενεών να ικανοποιούν τις δικές τους ανάγκες.
Η έννοια της βιωσιμότητας συνδέεται με το τρίπτυχο των περιβαλλοντικών, κοινωνικών και οικονομικών αναγκών και αφορά πολλούς οικονομικούς τομείς, ανάμεσα στους οποίους είναι και ο τομέας των μεταφορών. Το 2017, το 22% των συνολικών εκπομπών αερίων θερμοκηπίου στην ΕΕ προήλθαν από τον τομέα των μεταφορών, ενώ ειδικά οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από τις μεταφορές ήταν αυξημένες κατά 2,2% σε σύγκριση με το 2016.
Οι μεταφορές απαιτούν συγκοινωνιακές υποδομές, σημαντικό μέρος των οποίων είναι τα οδοστρώματα, των οποίων η κατασκευή, η ανακατασκευή και η συντήρηση απαιτεί κατανάλωση ενέργειας και υλικών, καθώς και διάθεση μεγάλων οικονομικών κεφαλαίων. Δεδομένων τούτων, προωθείται η έννοια της βιωσιμότητας των οδοστρωμάτων, προκειμένου να αποτραπούν οι αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, και προωθούνται πιο συμφέρουσες οικονομικά λύσεις.
Στην εικόνα 1 παρουσιάζονται οι κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές ωφέλειες που προκύπτουν από την κατασκευή βιώσιμων οδοστρωμάτων. Η έννοια της βιωσιμότητας είναι αρκετά ευρεία, και η προσέγγιση που ακολουθείται δεν μπορεί να είναι γενικευμένη αλλά προσαρμοσμένη σε κάθε οδόστρωμα.
Εικόνα 1: Ωφέλειες από την κατασκευή βιώσιμων οδοστρωμάτων.
Τα βιώσιμα οδοστρώματα επί του παρόντος δεν είναι πλήρως εφικτά. Ωστόσο, αποτελούν ένα φιλόδοξο στόχο ο οποίος θα επιτευχθεί μελλοντικά, καθώς οι πρακτικές της βιωσιμότητας συνεχίζουν να εξελίσσονται. Πολλές φορές, οι βέλτιστες πρακτικές βιωσιμότητας υπερβαίνουν τις ελάχιστες απαιτήσεις των προτύπων και κανονισμών και αποδεικνύονται ιδιαίτερα καινοτομικές.
ΚΥΚΛΟΣ ΖΩΗΣ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ
Οι βέλτιστες πρακτικές βιωσιμότητας μπορούν να εφαρμοστούν σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής του οδοστρώματος (εικόνα 2), όπως παραθέτονται παρακάτω:
- Παραγωγή υλικών. Αφορά τις δραστηριότητες που σχετίζονται με τη συλλογή των υλικών (π.χ. εξόρυξη), τη μεταφορά και την επεξεργασία τους, καθώς και τις εγκαταστάσεις παραγωγής.
- Σχεδιασμός. Αφορά α) τον προσδιορισμό των απαιτήσεων ενός οδοστρώματος, β) τη συλλογή στοιχείων για την ποιότητα του εδάφους, την κυκλοφορία και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, γ) την επιλογή των υλικών και δ) τη δομή του οδοστρώματος.
- Κατασκευή. Αφορά τις διαδικασίες και το μηχανικό εξοπλισμό που απαιτείται για την κατασκευή του οδοστρώματος.
- Λειτουργία. Αφορά τα χαρακτηριστικά του οδοστρώματος (δομικά και λειτουργικά) που επηρεάζουν την κατανάλωση ενέργειας, καθώς και τον περιβάλλοντα χώρο (εκπομπές ρύπων, θόρυβο, θερμική χωρητικότητα / αγωγιμότητα, ηλιακή απορρόφηση).
- Συντήρηση και αποκατάσταση. Αφορά μεθόδους που εφαρμόζονται με στόχο την επαναφορά των χαρακτηριστικών του οδοστρώματος σε αποδεκτά επίπεδα.
- Τέλος διάρκειας ζωής. Αφορά την τελική διάθεση και μετέπειτα την επαναχρησιμοποίηση, επεξεργασία ή ανακύκλωση οποιουδήποτε στοιχείου του οδοστρώματος που έχει φτάσει στο τέλος της διάρκειας της ζωής του.
Εικόνα 2. Τα στάδια του κύκλου ζωής του οδοστρώματος.
ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΒΙΩΣΙΜΟΤΗΤΑΣ
Οι βέλτιστες πρακτικές βιωσιμότητας περιλαμβάνουν ενέργειες χάρη στις οποίες μειώνονται:
- Η κατανάλωση μη ανανεώσιμων πηγών που χρησιμοποιούνται είτε σαν καύσιμα είτε σαν υλικά.
- Οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
- Οι οικολογικές επιπτώσεις.
Μια κοινώς αποδεκτή στρατηγική βιωσιμότητας είναι η χρήση ανακυκλωμένων υλικών. Η χρήση ανακτημένου οδοστρώματος ασφάλτου (Reclaimed Asphalt Pavement [(RAP]) συναντάται συχνά στα ασφαλτικά οδοστρώματα (εικόνα 3). Πλήθος ερευνών και εφαρμογών έχει πραγματοποιηθεί με στόχο την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών και οικονομικών πλεονεκτημάτων από τη χρήση του RAP. Στην εικόνα 4 παρουσιάζεται η θετική επίδραση του RAP στην κατανάλωση ενέργειας και στην εκπομπή αερίων. Τα οφέλη της χρήσης του RAP είναι και οικονομικά, καθώς σύμφωνα με μια έρευνα που έγινε στο Illinois, η χρήση 1=,7 εκατομμυρίων τόνων ανακυκλωμένων υλικών είχε σαν αποτέλεσμα την εξοικονόμηση 58 εκατομμυρίων δολαρίων.
Εικόνα 3. Οι χρήσεις του ανακτημένου οδοστρώματος ασφάλτου.
Η μείωση της ενέργειας και της εκπομπής ρύπων που σχετίζονται με την παραγωγή του ασφαλτομείγματος επιτυγχάνεται με τη χρήση μειγμάτων χαμηλής απαιτούμενης ενέργειας (low energy mixes), όπως είναι τα «ζεστά μείγματα ασφάλτου» (Warm Mix Asphalt [WMA]). Για την παραγωγή των WMA χρησιμοποιούνται ειδικά πρόσθετα που επιτρέπουν την αισθητή μείωση της απαιτούμενης θερμοκρασίας κατά την παραγωγή και διάστρωση του ασφαλτομείγματος. Οι χαμηλότερες αυτές θερμοκρασίες έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση τόσο της κατανάλωσης καυσίμων όσο και της εκπομπής βλαβερών αερίων.
Σύμφωνα με έρευνες, μια μείωση της τάξης του 20-50% στην ενέργεια παραγωγής, οδηγεί σε 5-18% εξοικονόμηση ενέργειας επί της συνολικής ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή και διάστρωση του ασφαλτομείγματος. Επίσης, η χρήση των WMA μπορεί να οδηγήσει σε μείωση μέχρι και 3,5% των αερίων του θερμοκηπίου και κατά 24% της μόλυνσης της ατμόσφαιρας.
Η ενσωμάτωση συστημάτων ανάλυσης κύκλου ζωής (Life Cycle Assessment [LCA]) και συστημάτων αξιολόγησης στη διαδικασία σχεδιασμού οδοστρώματος αποτελεί μια βέλτιστη στρατηγική βιωσιμότητας. Αυτά τα εργαλεία μπορούν να ενσωματώσουν οικονομικές, περιβαλλοντικές και άλλες βέλτιστες πρακτικές στη διαδικασία σχεδιασμού.
Η ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) είναι μια δομημένη μεθοδολογία αξιολόγησης και ορίζεται (κατά ISO) ως η συγκέντρωση και ο υπολογισμός των εισροών, των εκροών και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων ενός παραγωγικού συστήματος κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής του. Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι η μόνη διεθνώς πιστοποιημένη μέθοδος εκτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων, σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα ISO.
Μια παραλλαγή της LCA είναι η ανάλυση του κόστους του κύκλου ζωής (Life Cycle Cost Assessment [LCCA]), η οποία είναι μια διαδικασία που καθορίζει το συνολικό ποσό όλων των δαπανών που συνδέονται με την παραγωγή ενός προϊόντος ή έργου σε όλο τον κύκλο ζωής του.
Οι παραπάνω στρατηγικές βιωσιμότητας συνάδουν με την εφαρμογή των αρχών της κυκλικής οικονομίας (circular economy), όπου υπάρχει εξαρχής σχεδιασμός για τη μείωση, ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση ενός υλικού. Η εφαρμογή στρατηγικών βιωσιμότητας είναι βαρύνουσας σημασίας σε έργα οδοποιίας και ιδιαίτερα σε έργα σύμπραξης δημοσίου και ιδιωτικού τομέα (ΣΔΙΤ, ή Private Public Partnership [PPP], όπως ορίζονται στη διεθνή βιβλιογραφία), όπου ο ιδιωτικός τομέας αναλαμβάνει τη διαχείριση του έργου σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής.
Βιβλιογραφία
FHWA (2015). Towards Sustainable Pavement Systems: A Reference Document.
NAPA (2019). Sustainable Asphalt Pavements: A Practical Guide Sustainability Overview
Ozer Η., Yang R., Al-Qadi I.L., (2016). Quantifying sustainable strategies for the construction of highway pavements in Illinois, Transportation Research Part D 51 (2017) 1–13.
Zhu D.L., Wang J., Gu L.X., (2021). Environmental Benefit Analysis of Hot Central Plant Recycling Asphalt Pavement Based on LCA., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 766, Issue 1, pp. 012101
*Ο κ. Ανδρέας Λοΐζος είναι καθηγητής ΕΜΠ και διευθυντής του Εργαστηρίου Οδοποιίας, και η κ. Κωνσταντίνα Γεωργούλη είναι δρ. πολιτικός μηχανικός ΕΜΠ.
Εικόνα 4: Τα περιβαλλοντικά οφέλη από την αξιοποίηση του ανακτημένου οδοστρώματος ασφάλτου.