Но выбросы углекислого газа при железнодорожных перевозках могут быть еще больше снижены, показало новое исследование в журнале Frontiers in Sustainability, проведенное авторами из Финляндии. Это связано с тем, что типичные строительные материалы, такие как сталь и бетон, требуют больших энергетических затрат на производство, транспортировку, обработку и обслуживание. Даже на самых загруженных железнодорожных линиях эти затраты составляют 30% от общего объема выбросов, и этот процент резко возрастает по мере снижения интенсивности движения.

Здесь мы показываем, что в качестве материала для железнодорожных шпал можно использовать переработанный пластик, что приведет к сокращению общих выбросов. Меньший углеродный след достигается, когда в качестве материала используются отходы, которые в настоящее время сжигаются, — говорит д-р Хейкки Луомала, первый автор исследования и руководитель проекта в Университете Тампере.

По нашим оценкам, сокращение выбросов CO₂ за счет репульпирования имеющегося в Финляндии потока отходов может равняться выбросам от отопления 1200 домохозяйств, то есть 3 610 тонн CO₂ в год.

Протестированы два типа пластика

Луомала и его коллеги изучили целесообразность и экономию выбросов парниковых газов в результате постепенного отказа от деревянных и бетонных железнодорожных шпал в Финляндии и замены их переработанным пластиком. Срок службы шпал составляет от 10 до 60 лет и сокращается с увеличением интенсивности движения из-за механических повреждений.

Важным источником пластиковых отходов является упаковочный сектор, на который приходится около 40% всего производства пластика. В этой отрасли наиболее быстро растущим продуктом является так называемый жидкий упаковочный картон (ЖУК) — смесь полиэтилена, полипропилена, этиленвинилового спирта и полиэтилентерефталата. Другим важным источником пластиковых отходов является электронное и электротехническое оборудование, на долю которого приходится около 6% от общего объема использования пластика. Его основной пластиковый компонент — акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS).

В прошлом пластиковые отходы часто экспортировались из Финляндии на Дальний Восток, но в последние годы была запущена инициатива «ALL-IN for Plastics Recycling» (PLASTin), призванная сделать Финляндию лидером по переработке пластика.

Луомала и др. изготовили образцы железнодорожных шпал (толщиной 0,15 м, шириной 0,25 м и длиной 2,6 м) из ЛПБ и АБС и подвергли их ряду механических испытаний. Их целью было проверить, соответствуют ли прототипы международным стандартам для пластмассовой и железнодорожной промышленности.

Реализация в реальном мире идет по плану

Образцы, изготовленные из обоих видов пластика, прошли испытания на прочность и изгиб. Но только переработанный ABS смог выдержать максимальную температуру 55°C без значительного размягчения в жаркое лето.

Переработанный АБС гораздо больше подходит в качестве материала для железнодорожных шпал, чем переработанный ЛПБ: прочностные и жесткостные характеристики АБС примерно в три раза выше и приближаются к характеристикам деревянных шпал, — говорит Луомала.

Пластиковые железнодорожные шпалы обладают рядом преимуществ, например, легкостью формовки, низкой стоимостью, малым весом и устойчивостью к воздействию окружающей среды. Использование переработанного пластика также обеспечивает большую гибкость при проектировании формы шпал.

Финское агентство транспортной инфраструктуры уже проявило интерес к результатам исследования.

Когда речь идет о внедрении переработанного АБС для использования в качестве железнодорожных шпал, сначала необходимо провести дополнительные испытания в полном масштабе. Необходимо также проверить их долгосрочное поведение, например, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, — предупреждает Луомала.

Ранее ученые из Японии разработали парящий поезд.