Замена кобальта снижает загрязнение воздуха и уменьшает затраты на ремонт дорожного покрытия.
Ученые Королевского технологического института в Стокгольме провели исследование, результаты которого могут существенно повысить безопасность зимнего вождения. Новый подход к производству шипов для зимних шин предполагает использование альтернативного твердого сплава вместо кобальта. Это нововведение позволяет снизить износ дорожного покрытия и уменьшить количество вредных частиц в воздухе на 20%.
В ходе исследования специалисты проанализировали, как именно шипы, содержащие кобальт, воздействуют на асфальт и способствуют выбросу мельчайших частиц. Затем они сравнили эти показатели с результатами, полученными при использовании шипов, изготовленных из сплава на основе железа и никеля. Оказалось, что новый материал сохраняет высокое сцепление со льдом и утрамбованным снегом, но при этом значительно меньше разрушает дорожное покрытие.
Профессор Ульф Олофссон, представляющий отдел инженерного проектирования, пояснил, что кобальт широко применяется в производстве шипов благодаря своей низкой стоимости и высокой твердости. Именно эта прочность делает его популярным материалом, например, для буровых установок, поскольку он практически не подвержен износу. Однако, когда речь идет о дорожном покрытии, кобальтовые шипы буквально стирают его, превращая в микроскопические частицы, которые при вдыхании проникают глубоко в легкие человека.
По словам профессора, для обеспечения надежного сцепления на льду шипы должны быть всего на 20–30% тверже асфальта. Однако современные шипы, представленные на рынке, превышают эту норму в два раза, а по сравнению с льдом при температуре -40°C они оказываются жестче в девять раз. «Это излишне», – подчеркнул Олофссон.
В настоящее время исследовательская группа продолжает изучать долговечность новых материалов, так как это является следующим важным этапом на пути к отказу от кобальтсодержащих сплавов в производстве шипов.
Несмотря на то, что статистика показывает: шипованные шины ежегодно спасают около 70 жизней в Швеции, некоторые города страны ввели запреты на их использование на отдельных участках дорог. Причина – высокий уровень загрязнения воздуха частицами разрушенного асфальта. В США в большинстве штатов действуют ограничения на эксплуатацию таких шин, а в ряде регионов они запрещены полностью. В европейских странах использование шипов допустимо, однако в Германии, Нидерландах и Польше их применение находится под запретом.
Олофссон отметил, что в Европейском союзе выбросы твердых частиц, образующихся в результате износа шин, дорожного покрытия и тормозных систем, сопоставимы по объему с загрязнением воздуха от выхлопных газов в категории PM10 (частицы размером менее 10 микрометров). Однако в странах Северной Европы ситуация еще серьезнее: здесь уровень загрязнения PM10 от механического износа значительно превышает выбросы от двигателей внутреннего сгорания, что во многом связано с частым использованием шипованных шин.
Кроме того, эксплуатация таких шин увеличивает затраты на содержание дорог. По расчетам профессора Олофссона, срок службы дорожного покрытия в Швеции в два раза короче, чем в Германии, где действует полный запрет на шипованную резину.
Исследование открывает перспективы для повышения безопасности движения в зимний период, одновременно снижая негативное влияние на экологию и здоровье населения. Внедрение альтернативных материалов для шипов может стать важным шагом в решении проблемы загрязнения воздуха и преждевременного разрушения дорожного покрытия, особенно в регионах с суровыми климатическими условиями.