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Apr 22, 2024

O pelotão de caminhões remodela as emissões de gases de efeito estufa do veículo integrado

Nature Communications volume 14, Artigo número: 4495 (2023) Citar este artigo 2796 Acessos 19 Detalhes da Altmetric Metrics A redução das emissões de gases de efeito estufa se tornou um pilar das mudanças climáticas

Nature Communications volume 14, número do artigo: 4495 (2023) Citar este artigo

2796 acessos

19 Altmétrico

Detalhes das métricas

A redução das emissões de gases com efeito de estufa tornou-se um pilar da mitigação das alterações climáticas. O pelotão de caminhões é proposto como uma estratégia para reduzir as emissões dos veículos nas estradas. No entanto, os potenciais impactos interactivos desta tecnologia nas emissões das infra-estruturas rodoviárias permanecem obscuros. Aqui, avaliamos os efeitos da descarbonização do pelotão de caminhões no sistema integrado veículo-rodovia em nível de rede rodoviária em grande escala, abrangendo 1.457 trechos rodoviários em toda a América do Norte. Mostramos que o pelotão de camiões diminui as emissões induzidas pelas operações de camiões, mas degrada mais rapidamente a durabilidade da infraestrutura rodoviária e leva a um aumento de 27,9% nas emissões rodoviárias devido a trabalhos de manutenção mais frequentes. No geral, o pelotão de caminhões resulta em uma redução de 5,1% nas emissões do sistema integrado veículo-rodovia. Em contraste com os benefícios da redução de emissões, o pelotão de camiões conduz a encargos financeiros adicionais para os utilizadores de automóveis e para as agências de transporte, exigindo a consideração de compromissos entre emissões e custos e entre agências e utilizadores. Nossa pesquisa fornece insights sobre as aplicações potenciais do pelotão de caminhões para mitigar as mudanças climáticas.

As emissões antropogénicas de gases com efeito de estufa (GEE) estão a aumentar em todos os principais sectores industriais1. O aumento das emissões de GEE resulta em alterações climáticas, tais como aquecimento global, condições meteorológicas extremas, degradação dos solos e variação das correntes oceânicas2,3,4. A redução das emissões de GEE tornou-se um passo necessário no combate às alterações climáticas globais. Estima-se que o setor dos transportes contribua com 23% (8,7 Gt CO2-eq) das emissões globais relacionadas com a energia1, sendo o consumo de combustíveis fósseis pelos veículos a principal fonte5,6. Por exemplo, a EPA (Agência de Protecção Ambiental) dos EUA informa que as emissões dos veículos rodoviários representam 22% do total de emissões de GEE dos EUA7. Portanto, o desenvolvimento de estratégias e tecnologias eficazes de descarbonização no setor dos transportes rodoviários apresenta um grande potencial para a redução de GEE.

Uma estratégia recentemente proposta para reduzir as emissões de GEE relacionadas com os veículos é o pelotão de camiões8,9. O pelotão de caminhões se assemelha ao modo de operação do trem, com os caminhões seguindo de perto o caminhão que se dirige para reduzir a resistência do ar e, portanto, o consumo de combustível. As últimas simulações aerodinâmicas e observações de campo revelaram que o pelotão de caminhões melhora a economia de combustível dos caminhões e reduz as emissões de GEE geradas pelos veículos10,11,12,13. No entanto, os veículos interagem estreitamente com a infra-estrutura rodoviária num sistema de transporte. Em particular, o pelotão de caminhões reduz o intervalo de carregamento entre duas cargas consecutivas de caminhões, provavelmente dificultando a autocura da camada do pavimento rodoviário e prejudicando a durabilidade da estrada em comparação com as operações normais de caminhões14,15,16,17,18. Conseqüentemente, o empilhamento de caminhões pode aumentar as demandas nos trabalhos de manutenção das estradas (por exemplo, vedação de fissuras, remendos, fresagem e revestimento) após a construção inicial e reduzir a vida útil do pavimento. Os trabalhos de manutenção rodoviária após a construção inicial produzem emissões de GEE não só através do trabalho em si, mas também devido à perda de eficiência das operações dos veículos (por exemplo, congestionamento de tráfego)19,20,21,22. As emissões adicionais provenientes da manutenção de estradas remodelam as pegadas de carbono do sistema de transporte, tornando incertos os benefícios líquidos da descarbonização do pelotão de camiões. Além disso, os estudos existentes sobre os benefícios do pelotão de camiões limitam-se a investigações a nível de projecto, abrangendo apenas alguns cenários de tráfego e ambientais. Permanece uma incerteza considerável quanto à eficácia do pelotão de camiões se esta tecnologia for introduzida em redes rodoviárias de grande escala.

Este estudo examinou os efeitos do pelotão de caminhões nas emissões de GEE (ou seja, CO2-eq) do sistema integrado de infraestrutura rodoviária-veículo em nível de rede. Um total de 1.457 trechos de estradas na América do Norte foram usados ​​para avaliações por dois motivos. Em primeiro lugar, a propriedade de veículos per capita, a quilometragem percorrida em viagens rodoviárias e as emissões de GEE relacionadas com viagens rodoviárias na América do Norte ocupam os primeiros lugares do mundo. Portanto, quaisquer benefícios potenciais da descarbonização nesta região podem levar a impactos não negligenciáveis ​​na redução global de GEE. Em segundo lugar, uma extensa base de dados de informações rodoviárias foi desenvolvida para esta região pelo programa Long-term Pavement Performance (LTPP)23. O banco de dados LTPP fornece dados essenciais para análise de emissões, incluindo localização de estradas, estrutura e propriedades de materiais, volumes de tráfego, zonas climáticas, desempenho de estradas e trabalhos de manutenção (ver Método Suplementar 1, Dados Suplementares 1–5). Com esses dados, calculamos e avaliamos as variações da pegada de carbono geradas por alternativas de pelotão de caminhões (suposto) versus alternativas de não-pelotão (linha de base) por meio de uma estrutura desenvolvida (ver Figura 1 Complementar). Os resultados esclarecem como o pelotão de camiões afecta as emissões de GEE do sistema de infra-estruturas rodoviárias.