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看美国那些可吞烟吃雾、吸光发电的公路


芝加哥瑟马克路旁的白方墩,被人当做休息座椅。它们是含有二氧化钛的水泥,能将汽车尾气中的氮氧化物转换成氮气。


  
  公路的出现使陆路交通效率大幅提升,人们在路上铺上柏油或水泥,使其变得更结实。在气候变化日益严峻的今天,修路如果只求平坦结实就“奥特”(过时)了!能否让公路发挥其他作用呢?在美国,有人提出了“修路先修环保路”的口号,并付诸实践。
  
  “吃”烟雾的路
  
  重工业发达的美国第三大城市芝加哥,是美国空气质量最差的城市之一,汽车等排放的尾气对空气污染的“贡献”不小。目前,这座被叫作“风城”的城市,正尝试采用绿色可持续的方式,规划城市未来几年的发展。采用各种绿色技术改造道路,正是芝加哥可持续规划的内容之一。
  芝加哥西郊的瑟马克路是一条历史悠久的工业干道,附近曾有煤炭发电厂等,杂乱无章,沿路都是是烟囱和仓库。老工厂绝大部分已经倒闭,取而代之的是一些经营回收和再利用的铺子。所以,让“可持续”与这条几乎被时间遗忘了的公路“联姻”并非偶然。芝加哥交通部从2009年开始,耗资1600万美元改造瑟马克公路。2012年10月它开始通行,被称为美国“最环保的街道”。
  瑟马克路约3.2公里长,改造后最大的亮点就是路旁放置着能吸收烟雾的水泥墩——“光催化水泥”。这种水泥充满微小的白色二氧化钛粒子,能消除空气中的氮氧化物,使污染物减少20%至70%。吸入过量的氮氧化物会引发严重呼吸问题,包括肺部受损。而加入了二氧化钛的水泥则可以“吃”掉这种烟雾。
  在阳光下,二氧化钛的催化作用被激化,将氧化氮变成无害的氮气。下雨时,铺有这种水泥的路面还可以作为可渗漏的过滤层,为城市排水系统减轻压力。如果推广使用,芝加哥也许就无需投入大量资金改造其老化的下水道系统,或者可以延缓下水道改造进程。
  芝加哥政府表示,采用可吞噬烟雾的水泥在美国尚属首创。这种材料的问世要感谢梵蒂冈。为了庆祝基督教走过2000年,梵蒂冈要建一座教堂,希望这座教堂能够始终保持洁白的外表。意大利水泥巨头“意大利水泥集团”就研发了一款新建筑材料,利用二氧化钛触发与阳光的连锁反应,通过加速分解过程清洁教堂表面。结果他们意外地发现,这种新材料不仅能够清理教堂上面的污垢,还能净化屋顶上方2.5米范围内的空气。

芝加哥瑟马克路的一个小型风能发电装置


  六成建筑垃圾再利用
  
  瑟马克路改造项目的负责人加奈特·阿塔利安表示,虽然光催化水泥会给人留下深刻印象,但只有与其他措施结合在一起,才能带来真正意义上的变化。“希望这一项目能够激励人们考虑各种可能性,采取很多方式改变公路的面貌。”
  在瑟马克公路上,新的节能街灯一字排开,靠小型太阳能板或风力涡轮机供电。芝加哥市政议员丹尼·索利斯表示,自己曾接到市民电话,他们把路灯上的风力涡轮机误认成“和外太空接触的通讯设备”。
  瑟马克路的人行道由可回收的混凝土铺成,道路两旁栽种抗旱植物,能吸收二氧化碳,下暴雨时也能涵养水源,为负担过度的城市排水系统舒缓压力。
  据统计,这项改造工程与传统的道路改造相比,可以节省21%的花费,维护成本也更低。整个工程再利用了60%的建筑垃圾,23%的新材料中含有回收成分,降低了芝加哥垃圾填埋场的压力,同时也为当地承包商示范了一种降低成本的新方式。
  芝加哥拟将这一项目采取的很多绿色设计,用于未来的任何公路铺设和改造工程。阿塔利安表示:“这些基础设施的设计寿命长达50年,甚至100年。必须采取面向未来的设计,而不是只关注眼前。”

芝加哥瑟马克路旁的生物沼泽地,在暴雨期间可对超负荷下水道中的雨水进行分流。


太阳能电池板取代沥青
  
  无独有偶,就在芝加哥打造绿色街道的同时,美国爱达荷州夫妇斯科特·布鲁索和朱莉也在设想:能否用太阳能电池板取代沥青铺设道路?
  公路采用太阳能电池板发电,可以从两方面节省石油。一是太阳能板发的电可以输入高压电网,为电动汽车充电;二是太阳能电池板取代了石油制成的沥青。
  斯科特是名电子工程师,而朱莉是个心理治疗师。公路并不属于这对夫妇任何一人的专业范畴。随着气候变化的论战在美国愈演愈烈,夫妇俩就产生了太阳能公路的想法。
  在布鲁索夫妇看来,全球的城市道路和高速公路推广使用太阳能电池板,将使公路逐步摆脱对石油的依赖向前迈进一大步。
  斯科特表示:“起初,有人认为我们是天才,也有人认为我们疯了。”2009年,他们收到了第一笔用于建造太阳能电池板公路原型的政府拨款。
  2013年春天,布鲁索夫妇启动了试点项目,在爱达荷州桑德波因特市用太阳能电池板建成了一个露天停车场。斯科特认为停车场是进行LED光源和发电系统试验的绝佳试验场。可以重新配置方向箭头和停车线,来应对停车高峰,而且所产生的电能可以为附近的企业供电。为此,当地政府奖励了他们75万美元。

太阳能道路面板分成3层,可供电和融化积雪等。


  
  公路加热防冰雪
  
  但他们在寻找沥青的智能替代物时遇到了许多坎坷。斯科特说:“它必须具有当前沥青柏油路的结构特点,至少能提供牵引力,即使在雨天也一样。那是研发太阳能电池面板顶层结构最需要解决的问题之一。”
  多次试验后,他们终于成功研发出一种高硬度又具有浮凸结构的玻璃做太阳能电池板的路面。“我们不愿把这种材料叫做玻璃,因为它和传统的窗户玻璃相差甚远。但它终究是玻璃,只能那样称呼它。”
  除了基座,太阳能电池面板由三层组成。
  第一层是含有太阳能电池板、LED灯和供暖系统的硬玻璃层。这种半透明、高强度、防水的公路表面层,能够提供足够大的牵引力,并且可以让阳光照射在太阳能电池板上。
  第二层是一个带有微控制器的电子元件层,可以激活LED灯,具有控制照明、通信和监测功能。上面的电路可感知荷载、控制加热单元,让汽车在冰雪天气也能正常行驶。
  第三层是防水的底盘层,除了保护上层电子元件干燥,还负责分配收集到的能量及数据信号。多块太阳能公路面板相互连接变成一条智能太阳能公路,形成一个智能的分布式电网。
  但遇到地震怎么办?斯科特表示:“虽然现在还没有机会进行这方面的测试,但我们知道地震对任何类型的公路而言都是一场灾难。从根本上说,摧毁沥青或混凝土道路的破坏力,也会对太阳能公路产生类似影响。”但如果太阳能道路面板遭到破坏,只需替换它们就行了。
  布鲁索夫妇认为,对太阳能道路面板而言只有一个难题,就是它的成本约是传统公路造价的3倍。不过,随着时间推移,这项技术可能获利。


美国太阳能道路面板的发明者斯科特·布鲁索


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