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Apr 22, 2024

Il plotone di camion rimodella le emissioni di gas serra del veicolo integrato

Nature Communications volume 14, numero articolo: 4495 (2023) Cita questo articolo 2796 Accessi 19 Dettagli metriche altmetriche La riduzione delle emissioni di gas serra è diventata un pilastro del cambiamento climatico

Nature Communications volume 14, numero articolo: 4495 (2023) Citare questo articolo

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La riduzione delle emissioni di gas serra è diventata un pilastro della mitigazione del cambiamento climatico. Il plotone di camion viene proposto come strategia per ridurre le emissioni dei veicoli sulle strade. Tuttavia, i potenziali impatti interattivi di questa tecnologia sulle emissioni delle infrastrutture stradali rimangono poco chiari. Qui, valutiamo gli effetti di decarbonizzazione del plotone di camion sul sistema integrato veicolo-strada a livello di rete stradale su larga scala, che copre 1457 sezioni stradali in tutto il Nord America. Abbiamo dimostrato che il plotone di camion riduce le emissioni indotte dalle operazioni dei camion, ma degrada più rapidamente la durabilità delle infrastrutture stradali e porta ad un aumento del 27,9% delle emissioni stradali a causa di lavori di manutenzione più frequenti. Nel complesso, il plotone di camion comporta una riduzione delle emissioni del 5,1% del sistema integrato veicolo-strada. In contrasto con i benefici derivanti dalla riduzione delle emissioni, il plotone di camion comporta ulteriori oneri finanziari per gli utenti delle auto e le agenzie di trasporto, richiedendo la considerazione di compromessi tra emissioni e costi e tra agenzie e utenti. La nostra ricerca fornisce approfondimenti sulle potenziali applicazioni del plotone di camion per mitigare il cambiamento climatico.

Le emissioni di gas serra (GHG) di origine antropica stanno aumentando in tutti i principali settori industriali1. L’aumento delle emissioni di gas serra provoca cambiamenti climatici come il riscaldamento globale, condizioni meteorologiche estreme, degrado del territorio e variazioni delle correnti oceaniche2,3,4. Ridurre le emissioni di gas serra è diventato un passo necessario verso la lotta al cambiamento climatico globale. Si stima che il settore dei trasporti contribuisca per il 23% (8,7 Gt CO2-eq) alle emissioni globali legate all’energia1, di cui il consumo di combustibili fossili da parte dei veicoli costituisce la fonte primaria5,6. Ad esempio, l’EPA (Environmental Protection Agency) statunitense riporta che le emissioni dei veicoli stradali rappresentano il 22% del totale delle emissioni di gas serra degli Stati Uniti7. Pertanto, lo sviluppo di strategie e tecnologie di decarbonizzazione efficaci nel settore dei trasporti stradali presenta un grande potenziale per la riduzione dei gas serra.

Una strategia recentemente proposta per ridurre le emissioni di gas serra legate ai veicoli è il plotone di camion8,9. Il plotone di camion assomiglia alla modalità operativa del treno, con i camion in coda che seguono da vicino un camion in rotta per ridurre la resistenza dell'aria e quindi il consumo di carburante. Le ultime simulazioni aerodinamiche e osservazioni sul campo hanno rivelato che il plotone di camion migliora il risparmio di carburante dei camion e riduce le emissioni di gas serra generate dai veicoli10,11,12,13. Tuttavia, i veicoli interagiscono strettamente con le infrastrutture stradali in un sistema di trasporto. In particolare, il plotone di camion riduce l'intervallo di carico tra due carichi consecutivi di camion, probabilmente ostacolando l'autoriparazione dello strato della pavimentazione stradale e danneggiando la durabilità della strada rispetto alle normali operazioni dei camion14,15,16,17,18. Di conseguenza, i camion in plotone possono aumentare le richieste di lavori di manutenzione stradale (ad esempio, sigillatura di crepe, rappezzi, fresatura e rivestimento) dopo la costruzione iniziale e ridurre la durata di servizio della pavimentazione. I lavori di manutenzione stradale successivi alla costruzione iniziale producono emissioni di gas serra non solo a causa dei lavori stessi ma anche a causa della perdita di efficienza delle operazioni dei veicoli (ad esempio, congestione del traffico)19,20,21,22. Le emissioni aggiuntive derivanti dalla manutenzione stradale rimodellano l’impronta di carbonio del sistema di trasporto, rendendo incerti i benefici netti di decarbonizzazione derivanti dal plotone di camion. Inoltre, gli studi esistenti sui vantaggi del plotone di camion sono limitati a indagini a livello di progetto che coprono solo alcuni scenari di traffico e ambientali. Permane una notevole incertezza sull’efficacia del plotone di camion se questa tecnologia verrà introdotta nelle reti stradali su larga scala.

Questo studio ha esaminato gli effetti del plotone di camion sulle emissioni di gas serra (cioè CO2-eq) del sistema infrastrutturale integrato veicolo-strada a livello di rete. Per le valutazioni sono stati utilizzati un totale di 1.457 tratti stradali in tutto il Nord America per due motivi. In primo luogo, il numero pro capite di proprietà dei veicoli, il chilometraggio dei viaggi su strada e le emissioni di gas serra legate ai viaggi su strada in Nord America sono ai primi posti nel mondo. Pertanto, qualsiasi potenziale beneficio della decarbonizzazione in questa regione può portare a impatti non trascurabili sulla riduzione globale dei gas serra. In secondo luogo, per questa regione è stato sviluppato un ampio database di informazioni stradali dal programma LTPP (Long-term Pavement Performance)23. Il database LTPP fornisce dati essenziali per l'analisi delle emissioni, tra cui l'ubicazione delle strade, le proprietà della struttura e dei materiali, i volumi di traffico, le zone climatiche, le prestazioni stradali e i lavori di manutenzione (vedere Metodo supplementare 1, Dati supplementari 1–5). Con questi dati, abbiamo calcolato e valutato le variazioni dell'impronta di carbonio generate dalle alternative di plotone di camion (presunte) rispetto a quelle di non plotone (di base) tramite un quadro sviluppato (vedere Figura 1 supplementare). I risultati fanno luce su come il plotone di camion influisce sulle emissioni di gas serra del sistema infrastrutturale veicolo-strada.