EN
Įkūnytojo anglies kiekio ir energijos intensyvumo tiltų plieno gamyboje
Konstrukcinio plieno, laikančiųjų lynų ir didelės stiprybės lydinių anglies pėdsakas
Plienas yra beveik tiltų statybos pagrindas, nors skirtingų medžiagų sukeliamos taršos kiekis gali labai skirtis. Įprastinis konstrukcinis plienas gamindamas sukuria apie 1,8–2,3 metrinį toną CO2 vienai tonai, kas, remiantis praeitais metais paskelbta Global Efficiency Intelligence tyrimo, atitinka apytiksliai 5000 mylių važiavimą įprastu automobiliu. Daugelyje tiltų naudojamos laikomosios lyninės grandinės – tai visiškai kita istorija. Jos gaminamos iš specialių aukštosios stiprybės lydinių ir reikalauja intensyvių šiluminio apdorojimo procesų, kurie padidina jų anglies pėdsaką 40–60 % lyginant su įprastiniais plieniniais sijomis. Nors šios pažangios medžiagos leidžia inžinieriams statyti ilgesnius tarpus, už tai tenka mokėti: gamintojams reikia palaikyti griežtus kokybės kontrolės reikalavimus gamybos metu ir atlikti papildomus veiksmus, o tai viskas dar labiau padidina bendrą aplinkos poveikį. Taigi, tam tikram projektui pasirinkto plieno rūšis iš tikrųjų nulemia, kiek žalia bus visa konstrukcija dar prieš pradedant bet kokius statybos darbus vietoje.
Krosnių vaidmuo palyginti su elektrinėmis lankinėmis krosnimis tiltų klasės plieno emisijose
Dauguma pirminės plieno gamybos vis dar vykdoma krosnyse, tačiau šios senosios technologijos išmeta apie 70 % daugiau emisijų lyginant su elektrinėmis lankinėmis krosnimis. Krosnys veikia deginant anglį koksavimo krosnyse temperatūroje, viršijančioje 1200 °C, dėl ko vienam tonai žaliavinio plieno pagaminant susidaro maždaug 2,2 tonos anglies dioksido. Elektrinės lankinės krosnys visiškai kitokiu būdu perdirba medžiagas: jos naudoja elektros energiją, kad ištopytų perdirbtą metalo laužą. Kai šios sistemos veikia naudojant atsinaujinančią energiją, emisijos sumažėja nuo pusės iki trijų ketvirčių. Tiltų statytojai dažnai naudoja krosnių plieną kritinėms konstrukcinėms detalėms dėl grynumo standartų, tačiau naujosios elektrinių lankinių krosnių technologijos, derintos su tiesiogiai redukuotu geležimi, jau pradeda atitikti tuos pačius ASTM A709 reikalavimus, tuo pat metu mažindamos emisijas. Šiuo metu vyksta pramonės perėjimas, kai gamintojai gali sumažinti savo aplinkos poveikį, neprarandami kokybės ar stiprumo reikalavimų.
Statybos vietos poveikis: įranga, logistika ir upių ekosistemų sutrikdymas
Varomos dyzelinio kuro kranų, plukdyklių ir laikinųjų užtvarų: kuro naudojimas ir vandens gyvūnų gyvenamosios aplinkos poveikis
Tilto statymo projektų metu sunkiosios statybinės technikos, pvz., keliais važiuojančių kranų ir polių įkalinimo įrenginių, sunaudojama daug dyzelino. Kai kurie kranai, remiantis 2023 m. JAV Aplinkos apsaugos agentūros (EPA) duomenimis, kasdien sunaudoja nuo 50 iki 75 galonų (apie 189–284 litrus) degalų, todėl į atmosferą išskleidžiama reikšminga anglies dioksido ir azoto oksidų kiekis. Remiantis Jungtinių Valstijų karo inžinerijos korpuso skaičiavimais, upių statybos projektų metu mėnesinis azoto oksidų išmetimas svyruoja nuo 15 iki 30 tonų. Be to, yra daug kitų aplinkos poveikio aspektų, ne tik orų tarša. Kai burlaiviai juda ir montuojami laikinieji vandens užtvaros (koferdamai), šios veiklos sukelia problemas vandens ekosistemoms. Išjudinamas dumblys, dėl ko po vandeniu augantys augalai gauna mažiau saulės šviesos, statybos triukšmas sutrikdo žuvų veisimosi laikotarpius, o upių krantų erozija keičia mažų gyvūnėlių gyvenamosias vietas. 2022 m. atlikti tyrimai, susiję su tilto statymu Ohajo upėje, parodė, kad aktyvaus statybos proceso zonose dugno organizmų bendruomenės skaičius laikinai sumažėjo apie 12 procentų.
Transporto emisijos, susijusios su paruoštomis tiltų dalimis ir prieiga prie statybos aikštelės
Pagal JAV Kelio administracijos (FHWA) duomenis, didelių iš anksto pagamintų plieninių sijų vežimas sudaro apie 60 % visų III ribos emisijų statybos projektuose. Šiuos skaičius labai veikia keletas veiksnių. Pirmiausia – atstumas. Vežant, pavyzdžiui, 100 tonų siją per 200 mylių, vien tik CO2 emisijos siekia maždaug 1,8 tonos. Antra – naudojamų sunkvežimių amžius. Senesni sunkvežimiai išmeta apie 35 % daugiau dalelių nei naujesni Euro VI standarto modeliai. Ir nepamirškite to, kas vyksta paties statybos objekto teritorijoje: betonmaišyklių sunkvežimiai, stovintys neveikiant, vien tik ten sukelia 20 % visų judamųjų emisijų. Pagal 2023 m. Nacionalinio kelio tyrimų centro (NCHRP) tyrimus, medžiagų vežimo iš taško A į tašką B procesų optimizavimas gali sumažinti emisijas net iki 18 %. Perėjimas nuo kelių transporto prie geležinkelio tampa ypač naudingas, kai vežimo atstumai viršija 80 mylių, nes tai sumažina kurso suvartojimą beveik dvigubai.
Gyvavimo ciklo vertinimo palyginimas: plieninės tiltų konstrukcijos prieš kitus variantus
Gyvavimo ciklo vertinimo etapai, taikomi tiltų infrastruktūrai: nuo žaliavų išgavimo iki naudojimo pabaigos
Gyvavimo ciklo vertinimai (arba GCV) esminiu būdu įvertina, kiek kiekvieno tipo tiltas žalingas aplinkai visais savo egzistavimo etapais. Įsivaizduokite tai taip: pradedame nuo žaliavų, pvz., geležies rūdos ir statybinių uolienų, išgavimo, toliau seka gamybos procesai, visų medžiagų vežimas, pati tilto statyba, ilgametis jo eksploatavimas ir galiausiai demontavimas, kai jis daugiau nebepritaikomas. Tačiau plieninėms tiltų konstrukcijoms būdinga viena svarbi pranašumo savybė: pasibaigus jų naudojimo laikotarpiui, didžioji dalis plieno yra perdirbama pakartotinai. Pasak Pasaulinės plieno asociacijos, apytiksliai 90 % plieno kažkur vėl panaudojama. Be to, negalime pamiršti ir priežiūros. Plieninės tiltų konstrukcijos dažnai tarnauja žymiai ilgiau nei numatytus 100 metų be reikšmingos priežiūros, palyginti su kitomis galimybėmis.
Plieno, betono ir masinio medienos tiltai: CO2 kiekio, energijos suvartojimo ir ilgaamžiškumo kompromisai
Pag according to Niu ir Fink 2019 m. tyrimų, plieninės tiltai paprastai turi apie 15–20 procentų mažiau įkūnytos anglies nei jų gelžbetoniniai atitikmenys kiekvienam tilto tarpo metrui. Kalbant apie medinius masinio medienos tiltus, anglies dioksido emisijų sumažėjimas dar įspūdingesnis – iki 30 procentų, nes medžiai natūraliai sugeria CO₂ augdami. Tačiau su medinėmis konstrukcijomis yra viena problema: kad ilgiau tarnautų, jos turi būti chemiškai apdorojamos ir dažniau reikalauja remonto ar pakeitimo nei kitos medžiagos, dėl ko jų aplinkos poveikis laikui bėgant iš tikrųjų didėja. Plienas išsiskiria tuo, kad atsparus korozijai ir geriau ištveria potvynius, todėl šie tiltai reikalauja rekonstravimo rečiau. Be to, plienas turi puikią stiprumo santykį su savo svoriu, todėl inžinieriai gali statyti ilgesnius tarpus, ne taip smarkiai trikdant upių gyvenvietes statybos metu. Viso gyvavimo ciklo tyrimai rodo, kad plieniniai tiltai, pagaminti iš didelio kiekio perdirbtų medžiagų, per 100 metų sunaudoja mažiausiai energijos, jei įvertinama visa priežiūros veikla, jų tarnavimo trukmė bei tai, kas su jais vyksta po naudingosios tarnavimo trukmės pabaigos.
Tvarios mažo poveikio tiltų projektų palengvinimo strategijos
Projektavimo optimizavimas, modulinė gamyba ir atliekų sumažinimas statant tiltus
Kalbant apie tiltų projektavimą, topologijos optimizavimas iš tikrųjų gali sumažinti plieno naudojimą apytiksliai 15–25 procentų, vis dar užtikrindamas visų konstrukcijų struktūrinį stabilumą. Tai reiškia mažesnį bendrą projekto įkūnytą anglies kiekį. Be to, modulinė statyba vyksta ir už statybos aikštelės ribų. Gamyklose galima pasiekti daug geresnį kontrolės lygį nei dirbant lauke, todėl gamintojai taiko „lean“ („sklandaus proceso“) metodus, kurie tiesiogiai sumažina emisijas ir žymiai pagreitina darbus. Taip pat labai įspūdingi yra ir iš anksto gaminti komponentai: remiantis naujausiais didžiaisiais infrastruktūros projektais, kuriuos 2024 metais buvo įgyvendinta įvairiose regionuose, jie palieka mažiau nei penkis procentus plieno medžiagų atliekų. Štai kodėl reikia žymiai mažiau kelionių į statybos aikštelę su dyzeliniais varikliais visą dieną veikiančiomis technikomis.
Apskrituminis ekonomikos principas: būsimų tiltų medžiagų pakartotinis naudojimas, perdirbimas ir žemo anglies dioksido kiekio plieno įsigijimas
Kai konstrukcinė plieno medžiaga perdirbama, ji išlaiko apie 95 % savo pradinės stiprybės po to, kai yra atnaujinta. Tai reiškia, kad inžinieriai gali tiesiog pašalinti didelius sijų elementus iš senų tiltų, kurie daugiau nebeįreikšmingi, ir vėl juos panaudoti kitur. Skaičiai dar labiau pagerėja, kai žvelgiama į tai, kaip gaminamas plienas. Elektros lankų krosnys, kuriose perdirbamas metalo šrotas, išskleidžia maždaug 70 % mažiau anglies dioksido nei tradicinės aukštakrosnys. Šiuolaikiniai pramonės standartai skatina naudoti bent 50 % perdirbtų medžiagų naujuose tiltuose statomame pliene, o tai patvirtinama eksperimentiniais projektais, kuriuose bandoma vandenilio redukuota geležies rūda. Yra ir kitas aspektas: su tinkamomis stebėjimo sistemomis visą gyvavimo ciklą dauguma tiltų pasiekia 98 % perdirbamosios medžiagos dalį, kai jie pasiekia savo naudingosios tarnavimo trukmės pabaigą. Tai paverčia kadaise tiesiog neveikiančias infrastruktūros dalis laikui bėgant daug vertingesniu dalyku – esminiu būdu sukuriant milžiniškus statybinių medžiagų rezervuarus, paruoštus pakartotiniam naudojimui bet kada, kai prireikia.