Gospodarka USA nie tylko zatrzymuje się za każdym razem, gdy jest duża śnieżyca. I za to możemy podziękować 15 milionom ton soli, które każdej zimy wysypujemy na nasze drogi i chodniki, aby stopić śnieg i lód.

Solenie ulic ma ogromne zalety. Jedno z badań z 1992 roku wykazało, że posypywanie solą może zmniejszyć liczbę wypadków samochodowych o 87 procent podczas i po burzy śnieżnej. (Sól działa poprzez obniżenie temperatury zamarzania wody, zapobiegając tworzeniu się lodu). Odladzanie umożliwia utrzymanie ruchu drogowego, co jest korzyścią wartą wiele miliardów dolarów.

Szkody spowodowane samym soleniem autostrad kosztują nas obecnie 5 miliardów dolarów rocznie

Ale sól drogowa ma również poważne wady: Sól jest żrąca, przeżera samochody, ciężarówki, beton i stalowe mosty. Co gorsza, kiedy cała ta sól rozpuszcza się i zmywa, stale gromadzi się w rzekach i strumieniach. W niektórych rejonach powoduje to, że woda pitna jest bardziej słona, co jest złą wiadomością dla ludzi starających się ograniczyć spożycie sodu. Sól w tych drogach wodnych zabija również ryby, rośliny i płazy. Na niektórych obszarach łosie i łosie są przyciągane do soli i wędrują na drogi, zwiększając ryzyko wypadków.

„Staliśmy się uzależnieni od soli w ciągu ostatnich 50 lat, a teraz odkrywamy, że istnieją wszystkie te ukryte koszty”, mówi Xianming Shi, profesor nadzwyczajny w dziedzinie inżynierii lądowej i środowiskowej na Uniwersytecie Stanowym w Waszyngtonie. Szacuje on, że Stany Zjednoczone wydają obecnie 2,3 miliarda dolarów rocznie na usuwanie śniegu i lodu z autostrad. Kolejne 5 miliardów dolarów pochłaniają koszty związane z uszkodzeniami spowodowanymi przez sól. I to nawet nie licząc kosztów solenia miast lub dróg wiejskich.

Więc w ostatnich latach, niektóre stany i miasta szukały sposobów na zmniejszenie ich zależności od soli drogowej. Istnieją wspólne sztuczki, takie jak wstępne solenie dróg przed uderzeniem burzy, co zapobiega przyklejaniu się lodu w pierwszej kolejności. Istnieją egzotyczne środki, takie jak dodanie soku z buraków do mieszanki odladzającej, która może pomóc soli trzymać się w miejscu i zmniejszyć potrzebną ilość.

I to jest tylko dzisiaj. Inżynierowie tacy jak Shi pracowali nad bardziej futurystycznymi technologiami, takimi jak „inteligentne” pługi śnieżne, które są oszczędniejsze w soli, lub chodniki bez lodu.

Niestety, nikt jeszcze nie wpadł na pomysł idealnej alternatywy dla soli, która wciąż jest najtańszym i najłatwiejszym sposobem na odmrożenie dróg. Ale polowanie trwa – zwłaszcza, że Ameryka widziała poważne niedobory soli w ciągu ostatnich kilku zim, a inne opcje zaczynają wyglądać bardziej kusząco.

Jak Ameryka przyzwyczaiła się do soli drogowej

Załogi drogowe hrabstwa Baltimore właśnie rozprowadzały sól w tym momencie rano, ponieważ drogi były wystarczająco ciepłe, aby topnienie nadążało za padającym śniegiem. (Baltimore Sun/Tribune News Service/Getty Images)

Przed II wojną światową, niewiele miast w USA używało soli w zimie. Kiedy spadł śnieg, władze lokalne zaorały drogi, a następnie rozsypały piasek i żużel, aby poprawić trakcję. Samochody zakładały łańcuchy śniegowe. A ludzie ogólnie akceptowali fakt, że drogi nie zawsze były przejezdne w oblodzonych warunkach.

Zużycie soli drogowej może się bardzo różnić – badanie z 1991 roku wykazało, że Massachusetts było największym użytkownikiem

Ale wraz z rozwojem amerykańskich autostrad i ich coraz większym znaczeniem dla gospodarki to się zmieniło. Coraz częściej kierowcy ciężarówek i osoby dojeżdżające do pracy musiały być w stanie jeździć w każdych warunkach. Rząd stanu New Hampshire jako pierwszy zastosował sól na drogach w latach 1941-’42, a praktyka ta rozpowszechniła się wraz z rozwojem międzystanowego systemu autostrad.

Do 2013 r. 26 stanów posypywało drogi każdej zimy około 17 milionami ton soli. (Wykorzystanie soli może się bardzo różnić w zależności od stanu: Stara ankieta National Research Council wykazała, że Massachusetts zużyło około 19,5 tony na milę pasa ruchu, podczas gdy Idaho zużyło zaledwie 0,5 tony.)

Ujmując to inaczej, podczas gdy zużycie zmienia się każdego roku, Stany Zjednoczone kładą obecnie około 10 razy więcej soli na swoich drogach niż w przetworzonej żywności:

Zużycie soli w USA

(US Geological Survey)

Sól drogowa to w zasadzie chlorek sodu – bardzo podobny do soli kuchennej – i pochodzi ze złóż pozostałych po wyparowaniu prehistorycznych oceanów, z ogromnymi kopalniami w Ohio, Michigan, Nowym Jorku, Kansas i Luizjanie. Często dodawane są do niej dodatkowe substancje chemiczne. Na przykład sól drogowa jest mniej skuteczna w roztapianiu lodu, gdy temperatura spada poniżej 20 stopni Fahrenheita – gdy robi się bardzo zimno, mieszane są inne chemikalia, takie jak chlorek magnezu lub chlorek wapnia.

W ostatnich latach jednak wystąpił niedobór soli. Urzędnicy państwowi i lokalni czasami zmagali się z uzyskaniem wystarczającej ilości soli dla swoich dróg, po tym jak szczególnie brutalna zima w 2013 roku uszczupliła zapasy. W niektórych rejonach ceny soli wzrosły nawet o 30 procent. Miasta takie jak Milwaukee starają się racjonować sól, którą posiadają. A to doprowadziło do poszukiwania alternatywnych rozwiązań.

Wady solenia dróg

Ale gdzie to się potem podziewa? (Eddie Welker/Flickr)

Sól, mimo wszystko, ma wiele wad. Może powodować korozję stali w samochodach, ciężarówkach, mostach i prętach zbrojeniowych w betonie – osłabiając cenną infrastrukturę. Departamenty transportu mogą dodawać chemikalia do soli, aby zahamować korozję lub dodać powłokę do stali, ale to staje się kosztowne. W jednym z badań w Utah oszacowano, że korozja soli kosztuje USA od 16 do 19 miliardów dolarów rocznie.

Poziomy chlorków wzrosły w 84 procentach miejskich strumieni badanych przez USGS

Jeszcze bardziej niepokojące jest to, że kiedy sól rozpuszcza się i rozpada na sód i chlorek, zmywa się do rzek i strumieni. Chlorek, w szczególności, nie jest naturalnie filtrowany przez glebę i gromadzi się w drogach wodnych. W grudniu 2014 r. badanie przeprowadzone przez US Geological Survey wykazało, że poziom chlorków wzrastał w 84 procentach badanych strumieni miejskich – z 29 procentami przekraczającymi federalne limity bezpieczeństwa 230 miligramów na litr przez co najmniej część roku.

Do pewnego stopnia jest to zmartwienie dla ludzi. Przeciętny Amerykanin ma już za dużo soli w swojej diecie, a posiadanie bardziej słonej wody pitnej nie jest aż tak zdrowe. (Chlorek sodu jest niezbędny do życia, ale zbyt duża jego ilość została powiązana z wysokim ciśnieniem krwi, a nawet chorobami układu krążenia). W 2009 roku USGS stwierdził, że około 2 procent studni wody pitnej w USA, które badał, miało poziom chlorków wyższy niż zalecany przez EPA próg.

Ale jest to jeszcze większa sprawa dla wszystkich innych organizmów słodkowodnych w tych jeziorach i strumieniach. Jak donosi Nina Rastogi dla Slate w 2010 roku, wysoki poziom chlorków zakłóca zdolność płazów do regulowania sposobu przechodzenia płynów przez ich przepuszczalne skóry. Dodatkowe zasolenie może również wpływać na poziom tlenu i tworzyć martwe strefy w jeziorach. Dodatkowe substancje chemiczne dodawane do soli drogowej mogą powodować wymieranie ryb. A słona gleba w pobliżu dróg może zabijać drzewa i inne rośliny.

Perhaps the most unexpected effect comes with land animals. Łosie, łosie i inne ssaki odwiedzają naturalne lizawki solne, aby uzupełnić sód. Ale zimą często zamiast tego wędrują na solone drogi – zwiększając szanse na wypadki i śmierć na drodze.

Dlaczego trudno jest znaleźć alternatywę dla soli drogowej

Pługi śnieżne i ogromny stos soli są gotowe na pierwsze opady śniegu 17 października 2013 r. w Buffalo w stanie Nowy Jork. (Christian Science Monitor/Getty Images)

Z tych wszystkich powodów, wielu stanowych i lokalnych urzędników szukało sposobów na zmniejszenie zużycia soli drogowej. W 2013 roku Departament Transportu USA powołał do życia Centrum Zrównoważonego Środowiskowo Transportu w Zimnych Klimatach, w którym Xianming Shi jest asystentem dyrektora. Zauważa on, że jest tam kilka różnych pomysłów:

1) Wstępne solenie dróg przed burzą. Jeśli urzędnicy mają wcześniejsze ostrzeżenie o burzy, mogą wcześniej posypać drogi solą. Zapobiega to przyklejaniu się lodu do nawierzchni i zmniejsza potrzebę solenia po fakcie. EPA twierdzi, że może to zmniejszyć zużycie soli o 41 do 75% i najlepiej jest to zrobić na dwie godziny przed burzą. Rozcieńczanie soli z odrobiną wody, aby umożliwić jej rozprzestrzenianie się, może również pomóc.

Wady? To może kosztować trochę więcej z góry. Ale to pomaga. Jedno z badań przeprowadzonych w 2010 roku przez Uniwersytet w Waterloo wykazało, że kilka „najlepszych praktyk” może zmniejszyć lokalny poziom chlorków o połowę.

2) Inteligentne pługi śnieżne do bardziej precyzyjnego stosowania soli. Shi pracował nad badaniami nad nowszymi „inteligentnymi” pługami śnieżnymi, które nie tylko mierzą temperaturę nawierzchni, ale także wykrywają resztki soli, która została już położona, jak również obecność lodu na drodze. Mogą one pomóc w zapobieganiu nadużywania soli i są już wdrażane w niektórych miastach. W podobnym duchu, nowsze oprogramowanie Maintenance Decision Support System daje miastom bardziej precyzyjne prognozy pogody, aby pomóc im w bardziej precyzyjnym stosowaniu soli.

3) Stosowanie różnych substancji chemicznych. Chlorek sodu nie jest jedyną substancją chemiczną, która może obniżyć temperaturę zamarzania wody. Tak się składa, że jest najłatwiejszy i najtańszy do zdobycia. Ale, na przykład, władze Nowej Anglii często używają chlorku wapnia w obszarach, gdzie poziom sodu w wodzie jest wysoki – to nie zabija roślinności, ale może być bardziej korozyjne dla betonu i metalu.

4) Odladzacze z soku buraczanego i pomidorowego. Wiele miast używa teraz soku z buraków lub solanki z ogórków, aby pomóc soli i piaskowi przykleić się do jezdni i zminimalizować odpływ. (Wisconsin używa do tego celu nawet solanki serowej.) Plusy? Sok z buraków i solanka serowa ulegają biodegradacji i są mniej szkodliwe dla dzikich zwierząt. Wciąż jednak tylko w pewnym stopniu zmniejszają one zapotrzebowanie na sól; nie rozwiązują problemu całkowicie. Shi eksperymentuje z innymi mieszankami, w tym z pozostałościami jęczmienia z destylarni wódki, które mogą pomóc jeszcze bardziej.

5) Chodniki, które nie zamarzają i nie korodują. Prawdziwym marzeniem jest, abyśmy pewnego dnia mieli chodniki odporne na zamarzanie lub drogi, które mogą się rozgrzewać, aby roztopić lód (być może drogi napędzane energią słoneczną). Shi twierdzi jednak, że to jeszcze odległa przyszłość i prawdopodobnie będzie kosztowne. Mało prawdopodobne jest na przykład, abyśmy mieli samonagrzewające się drogi w odległych górskich przełęczach, gdzie lód jest prawdziwym problemem. „Prawdopodobnie te pomysły zostaną wypróbowane najpierw na lotniskach lub przez wojsko”, mówi.

Dużą wadą wielu z tych rozwiązań, zauważa Shi, jest to, że zwykle kosztują więcej. Nawet przy ostatnich niedoborach, sól jest wyjątkowo tania, a miasta mają ograniczony budżet na odladzanie dróg. Ponadto, oczywiście, nie zawsze płacą za wszystkie koszty pośrednie, takie jak korozja ciężarówek czy szkody wyrządzone środowisku. „Jeśli wziąć to wszystko pod uwagę, to sól jest naprawdę droga” – mówi. „Ale jeśli tego nie zrobisz, to sól jest nadal najtańszą opcją i jeśli to się nie zmieni, nie widzę, aby odeszła w ciągu najbliższych 20-30 lat.”