Hoe passen we onze infrastructuur aan op extreme hitte?
De opwarming van de aarde heeft nu ook gevolgen voor onze wegen, spoorlijnen en bruggen. De opeenvolgende wereldwijde warmterecords van de afgelopen tien jaar stellen de veerkracht van onze transportinfrastructuur op de proef – en daarmee ook onze mobiliteit, handel en leveringszekerheid.
Volgens de Boston Consulting Group (BCG) vormen klimaatrisico's een bijzonder ernstige bedreiging voor de transportinfrastructuur over de hele wereld, van kustsnelwegen tot spoorwegen op grote hoogte.
Extreme hitte vermindert de grip op wegen en landingsbanen, vervormt en knikt spoorrails en zet de verbindingen tussen bruggen uit. Infrastructuur veroudert sneller en de onderhoudsbehoefte neemt toe, ook voor personenauto's.
Een bekend voorbeeld van een infrastructuurstoring is een brug in New York City die Manhattan met de Bronx verbindt. Deze werd midden 2024 geopend om schepen door te laten tijdens een hittegolf , maar kwam vast te zitten doordat het metaal van de brugconstructie onder de extreme hitte uitzette. Hierdoor lag het spitsverkeer in New York City urenlang stil.
En de gemiddelde temperatuur op aarde blijft stijgen, en de oververhitting van onze planeet neemt toe. Dus hoe maken we onze infrastructuur klimaatbestendig?
Hier zijn ideeën en mogelijke oplossingen voor drie bijzonder bedreigde gebieden.
Hoe aangepast asfalt voorkomt dat wegen smeltenBij hoge temperaturen hebben gewone asfaltwegen de neiging om sporen te ontwikkelen. En het bitumen, het bindmiddel dat de wegen bij elkaar houdt, kan scheuren en bloeden. Asfaltwegen die niet zijn ontworpen voor extreme hitte kunnen letterlijk smelten als dit bindmiddel oplost. Zwaar verkeer kan het wegdek permanent vervormen.
Maar het asfalt voor snelwegen en landingsbanen kan nog verder worden verbeterd met bepaalde modifiers. Deze verminderen hittestress en maken de wegen duurzamer.
Beton is daarentegen temperatuurbestendiger en blijft daardoor langer stabiel in een warmere wereld. Maar de productie ervan produceert extreem hoge concentraties broeikasgassen die onze planeet opwarmen.
Een andere optie is om spanningsabsorberende membranen, verhardingsmaterialen of bepaalde geotextielen in het asfalt te verwerken. Dit maakt het wegdek soepeler en beter bestand tegen spanningen.
Deskundigen adviseren ook warmtereflecterende coatings en zogenaamde koele verhardingen. Deze zijn bedoeld om de absorptie van zonnewarmte te verminderen en het wegdek waterdoorlatend te maken, wat helpt om waterschade te voorkomen.
Donkergrijs asfalt, dat opwarmt door zonlicht , wordt gemaakt met bindmiddelen op basis van aardolie. Koele verhardingen daarentegen zijn gemaakt van transparante harsen op houtbasis en hebben een meer reflecterend oppervlak. Zelfs een mengsel van donker asfalt en lichtgekleurd beton kan oppervlakteverhitting helpen voorkomen.
Wanneer spoorrails door extreme hitte verbuigen, kunnen treinen ontsporen. Dit overkwam vorig jaar een goederentrein in Australië. In minder ernstige gevallen kunnen spoorafsluitingen en vertragingen optreden.
"Als treinen in de toekomst een succesvol transportmiddel willen zijn met een lage CO2-uitstoot en een lage klimaatbelasting, moeten ze bestand zijn tegen de extreme weersomstandigheden die klimaatverandering met zich meebrengt", aldus Juliet Mian, civiel ingenieur en hoofd van de afdeling Critical Infrastructure Resilience bij adviesbureau Arup.
"Spoorvervoer is van vitaal belang voor bedrijven en gemeenschappen. Daarom moeten er nu de juiste beslissingen worden genomen om ervoor te zorgen dat treinen ook in de toekomst kunnen blijven rijden."
Om het spoorwegnet beter bestand te maken tegen hoge temperaturen, verft de Britse spoorwegmaatschappij Network Rail bijvoorbeeld een deel van haar rails wit. Zo absorberen ze minder warmte en zetten ze minder uit. Vergeleken met conventionele donkere rails blijven witte rails tot wel tien graden Celsius koeler.
Een andere optie om knikkende spoorstaven tegen te gaan: verouderde houten dwarsliggers vervangen door platen van gewapend beton.
Dit voorkomt ook ontsporingen van treinen bij warm weer: toen de temperatuur op het spoor in de zomer van 2024 boven de 57 graden Celsius uitkwam, verlaagde de metro in Washington D.C. zijn maximumsnelheid naar 56 kilometer per uur, aldus Suyun Paul Ham, universitair hoofddocent civiele techniek aan de Universiteit van Texas. Hij merkt ook op dat hittebestendige materialen, zoals hard martensitisch spoorstaal, de vervorming van spoorstaven kunnen verminderen.
Onze bruggen, die grotendeels uit staal bestaan, zijn bijzonder gevoelig voor thermische uitzetting, wat op zijn beurt leidt tot verslechtering van de brugconstructie.
Omdat de wereldwijd stijgende temperaturen de druk op bruggen vergroten, zou een kwart van de circa 600.000 bruggen in de VS tegen 2040 gedeeltelijk kunnen instorten, zo blijkt uit een onderzoek uit 2019 van de Colorado State University.
Dilatatievoegen, of regelmatig geplaatste voegen langs een brug, helpen: ze laten de bovenbouw uitzetten en krimpen bij temperatuurschommelingen. Deze voegen raken echter gemakkelijk verstopt, waardoor de brug niet kan uitzetten bij warm weer. Dit leidt op zijn beurt tot verslechtering van deze "brugvoegen".
De meeste bruggen zijn gebouwd zonder rekening te houden met de extreme gevolgen van klimaatverandering. Om beter voorbereid te zijn, simuleren onderzoekers van Rutgers University in New Jersey hoe omgevingsstress en temperatuurschommelingen tussen 0 en 100 graden Celsius de brugconstructie beïnvloeden.
Eén resultaat: bruggen konden worden gebouwd met kogellagers. Ze kunnen daardoor grotere bewegingen opvangen dan conventionele dilatatievoegen. Regelmatige inspecties ter plaatse tijdens en na extreme temperaturen kunnen ook helpen bij het identificeren en herstellen van structurele spanningen.
Volgens het onderzoeksteam worden veel grote bruggen in de Verenigde Staten momenteel herbouwd en klimaatbestendig gemaakt voor de toekomst. Zo werd de Goethalsbrug, een dubbele kabelbrug uit 1928 die New Jersey en New York met elkaar verbond, na bijna 80 jaar vervangen. De herbouwde brug is nu ontworpen om extreme hitte te weerstaan en zal naar verwachting minstens een eeuw meegaan.
Dit artikel verscheen oorspronkelijk in het Engels. Bewerking door Jeannette Cwienk.
dw
