Jakter på det perfekte veisalt
Hver vinter brukes det 1,6 milliarder kroner på å drifte norske vinterveier. Det vil forskere gjøre noe med – av flere grunner.
I Norge driftes 55 000 kilometer vei av Vegvesenet, og av disse saltes omtrent 9000 kilometer. Det betyr at vi “salter Norge på langs” omtrent tre og en halv gang, sier SINTEF-forsker Kine Nilssen, som har vintervedlikehold av veiene våre som spesialområde.
Bruken av veisalt har fått både bil-og miljøorganisasjoner til å kritisere myndighetene. For salt gjør at bilene ruster, at plantene i veikanten dør og det kan skade grunnvannet. Allikevel er salting en nødvendighet for å opprettholde både trafikkflyt og sikkerhet, ifølge Nilssen.
Ifølge tall fra SINTEF (Rapport STF63 A95004) reduseres antallet ulykker med over 20 prosent på saltet veg, og at det var særlig de alvorlige ulykkene som ble redusert.
Fakta om veisalt:
Alle stoffer som løses i vann nedsetter frysetemperaturen. Te, kaffe og sukker fungerer også, men ikke alle stoffer har god nok effekt, eller har alle egenskapene man er ute etter til vinterdriften like godt som salt.
Teoretisk sett fungerer salt ned til minus 21 grader, men effekten reduseres betraktelig allerede ved minus 10 grader.
Det finnes alternative kjemikalier som også reduserer frysepunktet, de fleste alternativer krever høyere dosering for å oppnå samme frysepunkt, og enkelte av disse er svært kostbare.
I desember 2012 ble det opprettet et eget "Vinterdriftssenter" på NTNU i Trondheim, som forsker på blant annet salting av veger. Senteret har et eget frostlaboratorium, med snømaskin og testutstyr. Målet med forskningen her er blant annet å øke forståelsen av hvordan saltet virker på snødekte og isdekte veger.
Aller mest salt brukes det på tungt trafikkerte veier i byområder – tilsammen brukes det over 200 000 tonn salt, et tall som har doblet seg på ti år.
Hvor mye er nok?
Men hvor mye salt er det egentlig nødvendig å bruke – og hvordan kan vi bruke saltet slik at det gi optimal effekt i forhold til bruksområdet? Det vil være nyttig kunnskap å ha, både for miljøet og samfunnsøkonomien. Derfor har NTNU og SINTEF nå tatt spørsmålet med seg inn i laboratoriet: Men aller først; en liten forklaring på hvorfor og hvordan vi benytter salt på veiene våre.
Salt brukes av tre hovedgrunner:
- Vi bruker det til å motvirke at våte vegbaner fryser (anti-ising).
- For å hindre at snøen pakker seg til en snø/issåle (anti-kompaktering) når det snør. Dette gjør at snøen blir lettere å ploge.
- For å smelte tynne, glatte ishinner på veien (de-ising).
Forsker Kine Nilssen i SINTEF Byggforsk.
– Mange steder i landet brukes det mest salt under snøvær, derfor er det viktig å optimalisere saltingen under snøvær, forklarer forskeren.
Nå skal Nilssen og hennes kolleger gjenskape ulike snø-forhold og systematisk teste hvordan saltet får best effekt.
– Ikke minst skal vi avdekke hvor mye som er nok når det gjelder de ulike bruksområdene. Det krever helt stabile snøforhold – og det kan vi ikke gjenskape utendørs, sier Kine Nilssen, som er i gang med en doktorgrad innenfor emnet.
Iskalde fakta
De kontrollerte forsøkene skal blant annet skje i et frost-laboratorium. Her inne står forskernes egendesignede snømaskin, som kan produsere ekte snøfnugg på bestilling, alt etter hva som ønskes av frysetemperatur og vanninnhold. Det er
I snømaskinen vokser snøfnugg på fisketråd til dem blir store nok og faller ned når trådene ristes. Foto: NTNU.
nettopp dette som er årsaken til at forskerne har kommet selveste Reodor Felgen i forkjøpet, når de har designet og konstruert maskinen, som ikke er større enn en fryseboks.-For å lage ekte snø holder det ikke med å fryse små vanndråper til is, som er det snøkanoner i alpinbakkene gjør. For å lage ekte snøfnugg må man etterlikne det som skjer i atmosfæren – vannet må først fordampe slik at det blir gass, og så må kald luft gjøre at snøfnuggene dannes. Denne prosessen må kontrolleres svært nøye, slik at vi har helt stabil snø – og dermed kan gjennomføre kontrollerte forsøk, sier Kine Nilssen.
Hvorfor og hvordan virker saltet?
Alex Klein-Paste som leder vinterdriftssenteret på NTNU, forklarer at salt virker forskjellig i ulike situasjoner.
Ved anti-ising – eller forebygging, setter saltet ned frysepunktet av vannet. Da fryser ikke vannet selv om det blir minusgrader. Men hvis det fryser likevel, gjør salt fremdeles en jobb med å svekke isen som dannes. – Isen kan bli svekket så mye at trafikken selv klarer å fjerne det, sier Klein-Paste.
Når saltet brukes til å smelte is som allerede er dannet, skjer dette fordi saltet gjør det mer attraktiv for vannmolekylene å være flytende enn fast. Saltet lokker på en måte isen til å bli vann, noe som holder vannet flytende, fordi frysepunktet har blitt satt ned. ( Men hvorfor er det mer attraktivt å være flytende?)
– Denne prosessen er godt kjent, men vi trenger fremdeles bedre testmetoder for å kunne dokumentere smeltehastigheten og smeltekapasiteten av ulike salter, tilføyer Klein-Paste.
Når saltet brukes til å gjøre brøytingen lettere i snøvær, er det fordi salt hindrer at snøkorn binder seg. Men vi forstår fremdeles veldig lite hvordan dette virker rent fysisk. Derfor jobber vi for å få bedre kunnskap om detaljene. Målet er å finne det optimale saltet for hver enkelt situasjon, sier han.
Jakten på det optimale saltet
I laboratoriet har forskerne nå utviklet ulike eksperimenter som skal gi svar på smeltekapasiteten til ulike salter, evnen de har til å hindre at snøkorn binder seg, og studier av hva som skjer når vann fryser og hvordan saltet påvirker isens struktur:
–Ved hjelp av tester og mikroskop ser vi for eksempel på hvordan salt påvirker frysing av vann på vegbanen. Isen dannes av krystaller som er omgitt av konsentrert saltoppløsning, sier Kine og ber meg se i mikroskopet: I motsetning til isprøven uten salt, har denne et finmasket mønster.
Forsker Kine Nilssen forsker på hvordan vi kan bruke veisalt på best mulig måte. Så langt vet vi ikke hvorfor saltet virker så godt på snøen. Foto: SINTEF
– Mønsteret gjør at isen lettere bryter sammen når den blir utsatt for mekaniske arbeid. Er ikke saltet til stede, dannes det et hardt lag av is, forklarer Kine Nilssen. Komprimeringsevnen til snøen blir også påvirket av salt: I tillegg til å bidra til smelting, har vi sett at saltvann gjør at snøkrystallene ikke binder seg så lett til hverandre. Saltet gjør at snøen endrer struktur og ikke omdannes til is.
– Dette gir oss en antydning om at det kan være lurt å bruke saltløsning i stedet for tørt salt under snøvær, sier Kine Nilssen.
Håpet er at forskerne skal komme til bedre, forskningsbaserte, retningslinjer for salting, forstå hvordan tilsetningsstoffer til vegsalt virker, eller komme til bedre alternative kjemikalier.
Med veien som lab
Men laboratorieforsøk alene er ikke nok til å knekke koden:
– Operatørene ute på vegen er de som sitter med erfaringene, lokalkunnskapen og nøkkelen til gode vinterveger, sier Nilssen. Å koble erfaringsdata fra entreprenørene som er ute på veiene våre med resultatene fra laben blir derfor en svært viktig del av prosjektet, avslutter Nilssen.
