地球に優しい舗装を作るための難しい科学

気候変動を食い止めるとなると、壮大なアイデアが最も注目を集めます。しかし、ガソリン車の禁止、テクノロジー企業に再生可能エネルギーでサーバーファームを運営させること、地球を救済するためのジオエンジニアリングといった議論が交わされる中、舗装を研究する人々は、あるメッセージを伝えています。それは、あなたの車輪と足元にある、あの退屈な物を見過ごしてはいけない、ということです。

結局のところ、舗装道路、そしてその中を走るアスファルト、コンクリート、そして鉄はどこにでもある。もし今、窓を見上げて外を見て、何も見えなかったら、1ドル払ってあげるよ（払わないけど）。連邦政府がアメリカのインフラに1兆ドルを投入する方向へ少しずつ（本当に、少しずつ）進んでいると報じられている今、灰色の舗装道路をほんの少しだけ環境に優しくする絶好の機会なのかもしれない。

舗装の二酸化炭素排出量削減に向けた過去の取り組みは、厄介な逆効果を招いてきました。オールリサイクル材で舗装するのは素晴らしいように聞こえますが、維持管理にトラック運転の建設労働者が増え、交換時期も数年ではなく数年で済む可能性もあることを考えると、話は別です。舗装の構造を変えて熱の保持を抑え、エアコンの使用を減らすことは可能ですが、やり過ぎて暖房費の高騰を招く可能性もあります。

「私がこの仕事に就いたのは、舗装に関するグリーンウォッシングやマーケティング、そして恣意的に事実を恣意的に選別する行為があまりにも多かったからです」と、カリフォルニア大学舗装研究センターを率いる土木環境エンジニアのジョン・ハーベイ氏は語る。「私たちは秩序と標準化をもたらし、あらゆる舗装に関する主張やあらゆる決定を誰もが評価できるように、ギャップを埋めようとしています。」

朗報なのは、ハーベイのような研究者たちが、採石場から生産、舗装、そしてサイクルを再開させるポッティング（穴掘り）まで、舗装のライフサイクル全体を過去10年ほど研究してきたことです。現在、メーカーや政府は彼らの研究結果に注目し、舗装の製造方法や施工方法の見直しを始めています。

これらの変化は、2℃の気温上昇から人類を救うには不十分でしょう。気温上昇は世界的な洪水、農作物の不作、サンゴ礁の損傷のリスクとなります。しかし、変化をもたらすことは可能です。例えばカリフォルニア州では、舗装道路は温室効果ガス排出量の約0.7%を占めており、これは年間300万トンに相当します。

歩道、道路、アスファルトを構成する舗装の良い点は、そのプロセス全体が少数の巨大企業によって管理されていることです。「政府は私たちの交通資産の多くを所有しています」と、カリフォルニア大学デービス校の土木環境エンジニア、アリサ・ケンドール氏は言います。「何かを建設して販売する民間企業とは違います。ですから、インフラのライフサイクル全体を考えると、一般的に交通機関はより良くならざるを得ない状況にあるのです。」

地球を救うための買い物リストに舗装を載せることができれば、気難しい感情的な人に頼る必要もありません。研究者たちは、舗装をあらゆる製品の複雑なライフサイクル分析計算の優れたテストケースと見ています。舗装の環境負荷を簡便に計算する方法が見つかれば、屋根材や橋全体など、建設可能なものすべてに適用できるかもしれません。よりピンク色の肺と、より緑豊かな道路、ここにあります。

合計する

舗装が複雑に聞こえないなら、まあ、いいでしょう。計算は材料から始まります。コンクリートは骨材、セメント、細かな砂、砕石、砂利でできています。1アスファルトは砂、砂利、そして石油生産の副産物であるビチューメンでできています。（どちらも舗装に使用できます。）これらの材料を採掘するだけで、地球にどれだけの^負担がかかるのでしょうか？石油生産は確かに温室効果ガスを排出しますが、研究者たちはそのプロセスのうち、ビチューメンだけでどれだけの割合を排出できると考えているのでしょうか？ビチューメンと砂利は、化石燃料を排出するトラックでどれくらいの距離を運ばれたのでしょうか？たとえコンクリートが「リサイクル」されていたとしても、リサイクルされていない地元のコンクリートは、舗装材に届くまで移動する必要がなければ、オゾン層への全体的な影響は少なくなるかもしれません。

さあ、さらに複雑な問題を考えてみましょう。舗装という行為自体が、肺や喉を刺激するような微粒子を大気中に放出するでしょうか？舗装のデザインはどうでしょうか？場所によって気候や道路状況に基づき、必要な舗装材の配合は異なります。交通量の少ないアリゾナの砂漠地帯の町と、雪が多くトラックの交通量が多いマサチューセッツ州の高速道路で、同じ舗装材の配合は望ましくないでしょう。あなたの住んでいる特定の環境における特定の舗装は、雨や氷とどのように相互作用するでしょうか？舗装材は、そこを流れる水を酸性化させるでしょうか？それとも、栄養分をたっぷりと供給​​するでしょうか？舗装材の成分が、意図せず毒素や発がん物質を、下流の農場に浸出させるでしょうか？非常に複雑な計算が可能な電卓を用意してください。これは信じられないほど複雑な足し算の問題だからです。

さて、舗装科学者が言うように、一般の人々がいつも困惑するのはここです。舗装が完成したら、その上を人が走り回ることを考えなければなりません。舗装にひび割れや穴があくと、その上を走る車はより多くの燃料を消費します。舗装が柔らかすぎると、大型トラックは車輪を回し続けるためにより多くの力を必要とします。ミクロレベルで言えば、まるで流砂の中を走っているようなものです。

マサチューセッツ工科大学コンクリート持続可能性ハブの分析によると、バージニア州では舗装不良のため、7年間で車両が100万トンのCO2を余分に排出した_。カリフォルニア州は州間高速道路の総距離がバージニア州の10倍もあり、州面積ははるかに大きいが、5年間で10億ガロン（約4500万リットル）のCO2を余分に排出している。

それを敷く

幸いなことに、研究者たちは私たちの足元にある環境にとって何が賢明なのかについて、合意に達し始めています。2015年には、連邦道路局（FHA）の資金提供を受け、科学者たちは持続可能な舗装に関する450ページに及ぶ参考資料を更新しました。そして2016年夏には、同局は舗装のライフサイクル評価フレームワークを発表しました。これは、交通専門家が「サプライチェーン全体で発生する影響を含む、製品またはシステムのライフサイクル全体にわたる環境影響」を定量化するのに役立つものです。まもなく、各機関は舗装プロジェクトのライフサイクル全体にわたる環境コストと財政コストを詳細に分析できるソフトウェアにアクセスできるようになります。

一部の機関はこれに気づき始めている。カリフォルニア州で5万マイル以上の高速道路を管理するCaltrans（カリフォルニア州交通局）は、予算の範囲内で最も耐久性の高い舗装を採用し、建設資材や機器を運ぶ大型トラックの排出量を常に監視している。また、環境配慮型製品宣言（栄養成分表示のエコ版とも言える）を資材調達に組み込むことも検討している。しかし、Caltransはまだ舗装のライフサイクル全体を評価したり、請負業者の入札を環境配慮度で評価したりする体制が整っていない。「工場から墓場まで、この複雑な問題が解決するにはしばらく時間がかかるだろう」と、州の舗装技師であり、Caltransの保守部門で副部長を務めるマーク・サチャネック氏は言う。おそらく何年もかかるだろう。

一方で、科学は進歩を続けています。研究者たちは、特定の舗装が数十年にわたって様々な環境にどう反応するかを解明しようとしています。「舗装の将来的なパフォーマンスモデルの開発には、まだ多くの可能性があると考えています」と、MITコンクリート・サステナビリティ・ハブを運営するジェレミー・グレゴリー氏は述べています。これは、センサーを搭載したバンで同じ舗装を何度も走行し、状態を監視することを意味するかもしれません。また、グレゴリー氏が好むように、毎日舗装を運転するドライバーから、はるかに質の低いデータを収集することを意味するかもしれません。例えば、スマートフォンの加速度計に衝撃が加わっただけで、「道路に穴が開いている」と表示されるかもしれません。

科学者たちは、科学者たちの誤った認識にも警鐘を鳴らしている。約10年前、研究者たちは、暗すぎる舗装が都市部の熱を吸収しすぎてエアコンの使用量を増大させていると警告した。これを受けて、多くの都市は文字通り舗装を明るくすることを決定した。より明るい色合いにして熱を反射しやすくするためだ。しかし数年後、長期的な研究によって、非常に特殊な状況下では、一部の都市の温度が過度に下がり、暖をとるために化石燃料の燃焼量を増やす必要が生じる可能性があることが示唆された。これは、地球にとってマイナスとなる。この問題は、舗装業界で激しい論争を引き起こした。「科学とはそういうものなのです」とハーベイは言う。

灰色の物体はどれも同じに見えるかもしれないが、それはA+級の科学的モルモットであり、フットボールでもある。そして、もしかしたら、世界を救うための小さな出発点となるかもしれない。

¹訂正追加、2018 年 1 月 29 日午後 6 時 5 分 (EST): このストーリーは、コンクリートの組成を明確にするために変更されました。

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