Ringkasan
Pembangunan, pemeliharaan, dan rehabilitasi jaringan jalan dunia dengan menggunakan praktik yang ada saat ini akan menghasilkan emisi gas rumah kaca (GRK) yang signifikan.
Dalam artikel ini, kami akan mendemonstrasikan potensi untuk secara signifikan mengurangi emisi gas rumah kaca (GHG) industri konstruksi jalan dengan beralih ke stabilisasi in-situ / daur ulang dingin menggunakan pengikat rendah karbon dan campuran nanopolimer Renolith 2.0.
Masalah
Konstruksi jalan memiliki jejak karbon yang besar.
Jalan raya memainkan peran kunci dalam pergerakan barang dan orang, tetapi membutuhkan sejumlah besar material yang menghasilkan gas rumah kaca untuk diproduksi. Kami memperkirakan stok material jalan raya sebesar 254 Gt. Jika kita membangun jalan-jalan ini dari awal, produksi bahan baku akan menghasilkan emisi 8,4 GtCO₂.2-persamaan.
Stok Material dan Emisi Gas Rumah Kaca yang Terkandung pada Perkerasan Jalan Global dan Perkotaan, Ilmu dan Teknologi Lingkungan 2022 56 (24), 18050-18059, DOI: 10.1021/acs.est.2c05255
Jaringan jalan raya terus berkembang.
…Diperkirakan dunia perlu menambah hampir 25 juta lajur jalan beraspal.‐kilometer (km) dan 335.000 kilometer jalur kereta api (jalur)‐km), atau peningkatan 60% dibandingkan panjang jaringan jalan dan kereta api gabungan tahun 2010 pada tahun 2050. Selain itu, diperkirakan antara 45.000 kilometer persegi (km²) dan 77.000 km² lahan parkir baru akan ditambahkan untuk mengakomodasi pertumbuhan jumlah kendaraan penumpang.
Dulac, J., 2013. Persyaratan infrastruktur transportasi darat global.Paris: Badan Energi Internasional, 20, hlm. 2014.
Jalan raya membutuhkan perawatan dan perbaikan.
Negara-negara Asia cenderung mengadopsi kebijakan yang mendorong masa pakai desain yang singkat (sekitar 10 tahun) untuk menghemat biaya konstruksi dan karena ketidakpastian yang terkait dengan prediksi volume lalu lintas jangka panjang. Namun, penghematan biaya awal di bawah strategi ini sering kali diimbangi oleh biaya jangka menengah dan biaya siklus hidup keseluruhan yang diperlukan untuk pemeliharaan dan rehabilitasi, yang dapat mengakibatkan peningkatan emisi gas rumah kaca (GRK). Meskipun kelebihan muatan kendaraan merupakan masalah utama di Asia, hal ini jarang diperhitungkan pada tahap desain. Hal ini umumnya mengakibatkan berakhirnya masa pakai perkerasan jalan sebelum waktunya. Kendaraan yang kelebihan muatan berdampak buruk dan signifikan terhadap emisi GRK, tidak hanya karena mengurangi masa pakai jalan, tetapi juga karena peningkatan biaya pemeliharaan, biaya operasional kendaraan, dan keselamatan jalan.
Transportasi – Mitigasi emisi gas rumah kaca dalam pembangunan dan rehabilitasi jalan: Panduan bagi negara berkembang (Bahasa Inggris). Washington, DC: Grup Bank Dunia. hlm. 2012. (Selanjutnya: Perangkat bantu mitigasi emisi gas rumah kaca)
Model
Penilaian siklus hidup (Life Cycle Assessment/LCA) adalah metodologi untuk merinci aliran sumber daya dan dampak lingkungan yang terkait. LCA sering digunakan untuk menilai dampak iklim dari awal hingga akhir siklus hidup suatu produk atau layanan, seperti infrastruktur transportasi. Berbagai perangkat lunak LCA tersedia untuk memperkirakan emisi gas rumah kaca (GRK) dari proyek jalan. LCA membutuhkan data spesifik proyek untuk menghasilkan hasil yang bermakna, tetapi secara umum, untuk meminimalkan total emisi GRK dari pembangunan jalan, kita berupaya untuk:
- Meminimalkan emisi dari tahap konstruksi jalan, dan
- Minimalkan frekuensi perbaikan/pemugaran jalan (atau, maksimalkan umur perkerasan jalan)
Untuk model kami, kami akan menggunakan metode sederhana untuk memperkirakan emisi GHG untuk perkerasan granular tak terikat dibandingkan dengan perkerasan terikat yang menggabungkan campuran Renolith.
Tahap Konstruksi
Pendekatan Sederhana
Pendekatan sederhana untuk memperkirakan emisi GHG selama konstruksi diestimasi menggunakan model dan data dari Perangkat bantu mitigasi emisi gas rumah kaca. Hanya emisi material dan transportasi yang dipertimbangkan.
Untuk jalan tol dan jalan nasional, emisi gas rumah kaca dari pembuatan dan penambangan bahan bangunan merupakan kontributor utama, yaitu sekitar 90 persen dari total emisi; sedangkan untuk jalan provinsi dan pedesaan, kontribusinya kurang signifikan, yaitu sekitar 80 persen.
Pengangkutan material menyumbang sekitar 30 persen emisi gas rumah kaca (GHG) dari sebuah proyek jalan. Dari jumlah tersebut, sekitar 50 persen terkait dengan transportasi lokal (kurang dari 25 km).
Oleh karena itu, ekstraksi dan pengangkutan material merupakan aktivitas utama yang harus dipertimbangkan untuk secara signifikan meningkatkan dampak emisi gas rumah kaca (GHG) dari proyek pembangunan jalan.
Perkerasan Granular Tak Terikat
Untuk membangun satu kilometer jalan raya dua jalur membutuhkan sekitar 14.000 ton (atau 400 muatan truk) agregat konstruksi.
Jalan aspal dua jalur dengan lapisan dasar agregat biasanya membutuhkan hingga 25.000 ton material per kilometer.
SBEnrc, “Mengurangi dampak lingkungan dari pembangunan jalan.,” Pusat Penelitian Nasional Lingkungan Binaan Berkelanjutan (SBEnrc), Perth WA, 2013
Untuk model kami, kami akan mengasumsikan kebutuhan 7000 ton agregat per kilometer jalur (tidak termasuk lapisan aspal) dan intensitas emisi sebesar 8 kg eq CO₂e / ton. Transportasi material agregat diasumsikan sebesar 30 persen dari total emisi gas rumah kaca.
Pengikatan Perkerasan dengan Semen dan Renolith
Di dalam Proyek rehabilitasi jalan tol Brenner, Bahan pengikat semen diaplikasikan sebanyak 25 kg/m² (88 ton per kilometer lajur) – kira-kira 41 TP3T berat perkerasan pada kedalaman 30 cm. Proyek ini menggunakan semen CEM 32.5, yang serupa dengan semen GP per AS 3972, dengan intensitas emisi yang diperkirakan sebesar 670 kg CO₂e/ton. Komponen transportasi diasumsikan menggunakan truk berat (diesel) dengan intensitas emisi sebesar 1,58 kg CO₂e/km kendaraan.
Perkerasan Terikat dengan Pengikat Semen dan Renolith
Semen memiliki energi terpendam dan jejak karbon yang tinggi. Oleh karena itu, terdapat banyak minat untuk mengganti semen dengan pengikat yang lebih rendah karbon. Austroads AGPR4L-09, Panduan Teknologi Perkerasan Bagian 4L: Bahan Pengikat Penstabil, Tabel 5.2 mencantumkan kisaran tipikal campuran pengikat semen pozzolan komersial yang tersedia untuk konstruksi perkerasan di Australia. Campuran ini mengandung bahan semen tambahan (SCM) daur ulang (terak dan/atau abu terbang), dengan intensitas emisi yang lebih rendah. Renolith kompatibel dengan semua campuran yang tercantum dalam Austroads AGPR4L-09. Oleh karena itu, pendekatan desain ketiga dipertimbangkan, yang mengasumsikan parameter yang sama dengan studi kasus Brenner tetapi mengganti semen dengan pengikat emisi yang lebih rendah. Campuran pengikat diasumsikan memiliki intensitas emisi 335 kg eq CO₂ eq / ton, yang merupakan setengah dari semen portland biasa (OPC). Perlu dicatat bahwa Austroads AGPR4L-09 mencantumkan puluhan campuran dengan kandungan SCM daur ulang mulai dari 10% hingga 80%. Secara umum, semakin tinggi kandungan SCM daur ulang, semakin rendah emisi campuran tersebut. Namun, kinerja campuran dengan kandungan SCM yang sangat tinggi mungkin berbeda dari campuran dengan kandungan rendah hingga menengah.
Perbandingan
Grafik di bawah ini menunjukkan perkiraan emisi dari komponen material dan transportasi konstruksi untuk ketiga desain tersebut. Pengurangan emisi gas rumah kaca yang signifikan dicapai dengan menggunakan pengikat campuran semen/SCM kelas menengah yang dikombinasikan dengan Renolith. Secara potensial (tergantung pada pengujian), emisi dapat dikurangi lebih jauh lagi melalui penggunaan pengikat semen dengan emisi sangat rendah, seperti semen campuran tinggi dengan kandungan klinker yang dikurangi.
Pertimbangan Sepanjang Hidup
Pertimbangan (dicetak miring) dalam tabel di bawah ini diambil dari Perangkat bantu mitigasi emisi gas rumah kaca Berikut adalah beberapa keunggulan yang terkait dengan perkerasan Renolith.
Daur ulang dingin dengan pengikat semen dan Renolith menghasilkan lapisan perkerasan terikat kaku dengan biaya jauh lebih rendah daripada metode konstruksi granular tak terikat konvensional. Peningkatan ekonomi konstruksi dapat mengurangi tekanan pada proyek untuk merancang dengan masa pakai yang pendek.
Ketahanan lelah lapisan yang diikat dengan semen sangat sensitif terhadap ketebalan lapisan dan kekakuan lapisan tersebut. Sebagai perkiraan, pengurangan ketebalan atau kekakuan lapisan yang diikat dengan semen sebesar 10% dapat menyebabkan pengurangan umur lelah sekitar 90%.
AustStab TN05, “Catatan Teknis AustStab No. 5, Praktik Stabilisasi Semen,” AustStab, Sydney, 2012.
Pertimbangkan kebalikan dari heuristik ini: peningkatan ketebalan sebesar 11%, dengan biaya konstruksi tambahan kurang dari 11%, dapat menghasilkan peningkatan besar pada umur kelelahan sebesar 900%.
Keunggulan emisi sepanjang siklus hidup perkerasan Renolith jelas sangat besar, tetapi sulit untuk dikuantifikasi. Studi kasus Jalan Tol Brenner Hal ini menunjukkan bahwa masa pakai perkerasan yang panjang dapat dicapai meskipun kondisi lingkungan sulit (banjir lateral, embun beku) dan beban lalu lintas tinggi (>2.000.000 kendaraan barang berat per tahun). Sebaliknya, banjir tahun 2022 di Australia menyoroti kerentanan desain perkerasan konvensional terhadap kerusakan air, menyebabkan kerugian sebesar 1.000.000.000.000 dolar AS. Seiring meningkatnya kecepatan dan intensitas kejadian cuaca ekstrem, jalan yang rusak akibat air akan membutuhkan perbaikan dan rekonstruksi, dengan emisi gas rumah kaca terkait dari aktivitas ini. Masalah abadi ini bisa menjadi secara signifikan diredakan dengan Renolith., karena bahan komposit terikat tersebut pada dasarnya kedap air.
Kesimpulan
Terdapat potensi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca industri konstruksi jalan secara signifikan dengan beralih ke stabilisasi di tempat/daur ulang dingin menggunakan pengikat rendah karbon dan Campuran nanopolimer Renolith 2.0 sebagai metode konstruksi perkerasan jalan utama. Potensi ini muncul dari aspek ekonomi yang menarik, jejak karbon yang rendah pada saat konstruksi, serta masa pakai dan daya tahan perkerasan jalan yang tinggi.
Artikel Lainnya
-
Infrastruktur Jalan Berkelanjutan: Menggunakan Bahan Daur Ulang dalam Konstruksi Jalan
-
Menemukan Kunci Menuju Pertambangan Berkelanjutan: Peran Stabilisasi Tanah
-
Mendesain Jalan Angkut Tambang: Presisi, Kinerja, dan Kepraktisan di Lapangan
-
Apa yang Terjadi Jika Jalan Angkut Diabaikan?
-
Mengapa Lubang di Jalan Merupakan Tanda Kegagalan Infrastruktur