Naukowcy Politechniki Krakowskiej będą tworzyć trwałą i niskoemisyjną infrastrukturę transportową dla całej Europy

22 partnerów z 12 krajów, budżet i dofinansowanie z programu Horyzont Europa sięgające prawie 12 mln euro! Politechnika Krakowska będzie partnerem międzynarodowego projektu MATTERS (Materials and Technologies for Enduring, Resilient, and Sustainable Transport Infrastructure), który w bezprecedensowej skali łączy europejskich naukowców, firmy i instytucje w badaniach na rzecz tworzenia trwałej, bezpieczniej i bardziej zrównoważonej infrastruktury transportowej.

Projekt, realizowany przez międzynarodowe konsorcjum pod przewodnictwem Austrian Institute of Technology, koncentruje się na rozwoju nowoczesnych materiałów i technologii, ponownym wykorzystaniu zasobów oraz innowacjach zwiększających trwałość i odporność dróg, mostów i tuneli na wyzwania klimatyczne. Liderem politechnicznej części badań jest dr hab. inż. Wit Derkowski, prof. Politechniki Krakowskiej z Wydziału Inżynierii Lądowej.

– Rezultaty projektu będą miały wymierny wpływ na kształt przyszłej infrastruktury transportowej w Unii Europejskiej. Opracowane w jego ramach technologie przyczynią się m.in. do znacznej redukcji emisji CO₂ oraz zwiększenia udziału materiałów z recyklingu i ponownego użycia w infrastrukturze transportowej do ponad 50% – zapowiada  prof. Wit Derkowski z Katedry Konstrukcji Żelbetowych i Sprężonych na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej.

Projekt MATTERS (tytuł polski: Materiały i technologie dla trwałej, odpornej i zrównoważonej infrastruktury transportowej), dofinansowany w ramach ścieżki „Innovation actions” drugiego filaru programu Horyzont Europa, odpowiada na jedno z poważnych wyzwań współczesnej Europy. To pytanie jak pogodzić konieczność utrzymania i modernizacji starzejącej się infrastruktury transportowej z wymogami neutralności klimatycznej, ochrony zasobów i odporności na ekstremalne zjawiska pogodowe. – Obecne praktyki projektowania, utrzymania i zarządzania infrastrukturą pozostają zasobochłonne i wysokoemisyjne, w dodatku opierają się na rozproszonych metodach oceny – mówi dr hab. inż. Wit Derkowski, prof. PK.

MATTERS ma dostarczyć zintegrowany zestaw innowacyjnych materiałów, zaawansowanych metod inżynierskich oraz cyfrowych narzędzi wspomagania decyzji w zarządzaniu infrastrukturą transportową przez  cały cykl jej życia – od projektowania, przez budowę i utrzymanie, aż po wycofanie z eksploatacji. – W szczególności rozwijane będą niskoemisyjne betony z alternatywnymi spoiwami i wysokim udziałem kruszyw z recyklingu, bioasfaltowe lepiszcza i mieszanki, w tym w 100% odnawialne, a także zaawansowane technologie napraw i wydłużania trwałości eksploatacyjnej. Stworzymy również metodyki cyrkularności i „reuse-by-design”, wspierane przez cyfrowe paszporty produktów oraz ramy integracji rozwiązań opartych na naturze (nature-based solutions) – wyjaśnia Wit Derkowski.

 Całkowity budżet projektu wynosi 11 987 394 euro, a dofinansowanie z programu Horyzont Europa Unii Europejskiej to 11 008 304,63 euro. Politechnika Krakowska otrzyma na realizację swoich zadań 666 750 euro.

Redukcja emisji CO₂,  kruszywa z recyklingu, czystsze rzeki

 Spodziewane rezultaty projektu wyrażone są w mierzalnych wskaźnikach KPI: 

• Redukcja emisji CO₂ na poziomie stosowanego betonu nawet o 40% w porównaniu do tradycyjnego cementu CEM I, przy jednoczesnym zastosowaniu ≥50% kruszyw z recyklingu
• 100% odnawialne lepiszcze w mieszankach asfaltowych (całkowite zastąpienie bitumu pochodzenia kopalnego) oraz redukcja emisji CO₂ na poziomie mieszanki o 50-90%
• Wydłużenie trwałości eksploatacyjnej mostów i tuneli o co najmniej 30% oraz redukcja liczby głównych napraw w cyklu życia mostu o ≥40%
• Utrzymanie ≥80% przepustowości sieci transportowej w czasie zakłóceń (np. podczas ekstremalnych zjawisk pogodowych)
• Dla rozwiązań opartych na naturze: ≥20% wzrost łączności siedlisk (stopień, w jakim zwierzęta mogą swobodnie przemieszczać się między różnymi obszarami swojego naturalnego środowiska) i ≥30% redukcja ładunku osadów i przepływów gruzu w rzekach i potokach.

Politechnika Krakowska o tym, jak wykorzystać zasoby w cyrkularnym obiegu

Naukowcy Politechniki Krakowskiej pokierują kluczowymi zadaniami projektu z zakresu wykorzystania zasad gospodarki o obiegu zamkniętym w projektowaniu, użytkowaniu i zarządzaniu infrastrukturą transportową. – W obszarze „ Circularity and Re-use” jesteśmy liderem zadania „Benchmarking the Reuse-by-Design Methodology through Element Testing’ oraz odpowiadamy za przygotowanie efektu „Value of Information-based Strategy for Reuse-by-Design” – mówi dr hab. inż. Wit Derkowski, prof. PK.

W praktyce chodzi o opracowanie metodyki badania i certyfikacji elementów konstrukcyjnych (np. prefabrykowanych belek sprężonych, podkładów kolejowych) pochodzących z rozbieranych obiektów, tak aby mogły one zostać ponownie bezpiecznie użyte w nowych inwestycjach. – Dodatkowo uczestniczymy również w realizacji innych zadań projektowych, np. w badaniach nad przyczepnością zbrojenia do nowych, ekologicznych mieszanek betonowych czy przyczepnością nowatorskich wzmocnień powierzchniowych do betonowego podłoża konstrukcji istniejących – dodaje prof. Derkowski.

W projekt zaangażowany będzie m.in. zespół i infrastruktura Laboratorium Badawczego Materiałów i Konstrukcji Budowlanych Politechniki Krakowskiej, gdzie będą prowadzone m.in. testy pełnowymiarowe czy badania przyczepności.

 Dla udziału Politechniki Krakowskiej w prestiżowym projekcie finansowanym z Horyzontu Europa największe znaczenie miało zaangażowanie w badania dotyczące cyrkularności w budownictwie i współpraca na międzynarodowym poziomie lidera projektu prof. Wita Derkowskiego (m.in. w ramach fib – Międzynarodowej Federacji Betonu  Konstrukcyjnego). – Jednym z ważniejszych obszarów moich działań badawczych i współpracy z przemysłem jest zagadnienie ponownego użycia (reuse) konstrukcji z betonu. Betonowe konstrukcje sprężone i prefabrykowane są najbardziej predysponowane do ponownego użycia.  Stąd w projekcie zajmować się będę m.in. opracowywaniem procedur określania pozostającej nośności oraz trwałości elementów infrastruktury transportowej z betonu sprężonego – podkładów kolejowych, czy belek mostowych – wymienia Wit Derkowski.

Innowacje drogowe o praktycznym znaczeniu dla przyszłości Europy

 Projekt MATTERS przewiduje walidację opracowanych rozwiązań w warunkach rzeczywistych na czterech demonstratorach zlokalizowanych w kluczowych korytarzach Transgranicznej Sieci Transportowej (TEN-T). TEN-T jest siecią głównych połączeń transportowych w ramach Unii Europejskiej, obejmującą szlaki drogowe, kolejowe, lotnicze, morskie oraz rzeczne, a także platformy multimodalne i węzły miejskie. Demonstratory w projekcie MATTERS to:

1. Korytarz Brenner (Austria): Infrastruktura drogowa i kolejowa, w tym most autostradowy Gschnitztal z 1968 r. (dł. 674 m) oraz tunel Inntal (12,7 km). Zastosowane zostaną tu metody przedłużania trwałości, monitoring światłowodowy DFOS, naprawy z wykorzystaniem eco-UHPC i tekstyliów węglowych, a także rozwiązania oparte na naturze w zlewniach Valser Bach i Vennbach
2. Autostrada A36 (Francja): Pełnoskalowa demonstracja nawierzchni z asfaltem w 100% biopochodnym. Najpierw na sekcji testowej (25 m) w ramach akcelerowanego badania trwałości, a następnie na odcinku 300 m w rzeczywistym ruchu
3. Rzeka Neckar (Niemcy): Naprawa śluzy betonowej z zastosowaniem niskoemisyjnego betonu z recyklingiem kruszyw. Celem jest wydłużenie żywotności obiektu o kolejne 50-70 lat
4. Autostrada M1 (Węgry): Demonstrator poświęcony ponownemu użyciu sprężonych belek mostowych pochodzących z rozbiórki mostów wybudowanych w latach 70. XX wieku

W szerszej perspektywie rezultaty projektu będą mogły być wdrażane na wszystkich korytarzach TEN-T w Unii Europejskiej, przyczyniając się do realnej transformacji sektora transportowego w kierunku neutralności klimatycznej i gospodarki o obiegu zamkniętym. Spodziewane rezultaty prac obejmują m.in. opracowywanie standardów technicznych oraz wytycznych, które umożliwią powszechne, bezpieczne i zgodne z prawem stosowanie zrównoważonych rozwiązań w infrastrukturze transportowej. Projekt zakłada też wyznaczenie ram dla zielonych zamówień publicznych oraz dostarczenie sprawdzonych w terenie technologii dla przemysłu.