إزالة الجليد

في عام 2013، تم استخدام ما يقدر بنحو 14 مليون طن من الملح لإزالة الجليد عن الطرق في أمريكا الشمالية. ^{[ 1 ]}

لطالما استُخدم الملح لإزالة الجليد عن الطرق ، حيث يُرشّ بواسطة كاسحات الثلج أو شاحنات مُخصصة لذلك، وغالبًا ما يُخلط بالرمل والحصى على الطرق الزلقة. ويُستخدم كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) عادةً لرخص ثمنه وتوفره بكميات كبيرة. مع ذلك، ولأن الماء المالح يتجمد عند -18 درجة مئوية (0 درجة فهرنهايت) ، فإنه لا يُجدي نفعًا عند انخفاض درجة الحرارة عن هذه الدرجة. كما أنه يُسبب التآكل ، مُؤديًا إلى صدأ الفولاذ المُستخدم في معظم المركبات وقضبان التسليح في الجسور الخرسانية. وبحسب تركيزه، قد يكون سامًا لبعض النباتات والحيوانات، ^{[ 2 ]} ونتيجةً لذلك، تخلّت بعض المناطق الحضرية عن استخدامه. أما أجهزة إذابة الثلج الحديثة فتستخدم أملاحًا أخرى، مثل كلوريد الكالسيوم وكلوريد المغنيسيوم ، والتي لا تُخفض درجة تجمد الماء إلى درجة حرارة أقل فحسب، بل تُنتج أيضًا تفاعلًا طاردًا للحرارة . وهي أكثر أمانًا نسبيًا للأرصفة ، ولكن يجب إزالة الفائض منها.  

في الآونة الأخيرة، تم تطوير مركبات عضوية تُقلل من المشكلات البيئية المرتبطة بالأملاح، وتتميز بتأثيرات متبقية طويلة الأمد عند رشها على الطرق، وعادةً ما تُستخدم مع محاليل ملحية أو مواد صلبة. غالبًا ما تُنتج هذه المركبات كمنتجات ثانوية للعمليات الزراعية، مثل تكرير بنجر السكر أو عملية التقطير التي تُنتج الإيثانول . ^{[ 3 ] [ 4 ]} ومن المركبات العضوية الأخرى رماد الخشب وملح إزالة الجليد المعروف باسم أسيتات الكالسيوم والمغنيسيوم، والذي يُصنع من أعشاب جوانب الطرق أو حتى مخلفات المطابخ. ^{[ 5 ]} بالإضافة إلى ذلك، يُؤدي خلط ملح الطعام العادي مع بعض المركبات العضوية وكلوريد المغنيسيوم إلى مواد قابلة للرش، فعالة حتى في درجات حرارة منخفضة جدًا ( -34 درجة مئوية (-29 درجة فهرنهايت) )، وبمعدلات رش أقل لكل وحدة مساحة.  

تُطلق العديد من هذه المركبات الجديدة كميات ضئيلة جدًا من الغازات في الهواء، والتي من المعروف أنها تُسبب تهيجًا في الحلق والجهاز التنفسي لدى الإنسان والحيوان. لا يُعاني غالبية الناس من مشاكل، على الرغم من عدم دراسة الآثار طويلة المدى. قد يُعاني الأشخاص ذوو المجاري التنفسية الحساسة، وخاصة الرضع، من مشاكل تنفسية خطيرة. تفتقر الدراسات العلمية الشاملة حول مشاكل صحة الجهاز التنفسي، وخاصةً لدى الأشخاص ذوي المجاري التنفسية الحساسة، إلى الدراسات الكافية (إذ ركزت الدراسات العلمية عمومًا على مشاكل صحية غير تنفسية ومشاكل بيئية).

تُستخدم أنظمة الطرق الشمسية للحفاظ على سطح الطرق فوق درجة تجمد الماء. وتُستخدم مجموعة من الأنابيب المدمجة في سطح الطريق لجمع الطاقة الشمسية في الصيف، ونقل الحرارة إلى خزانات حرارية، ثم إعادتها إلى الطريق في الشتاء للحفاظ على سطحه فوق الصفر المئوي (32 درجة فهرنهايت) . ^{[ 6 ]} يُجنّب هذا الشكل الآلي من جمع الطاقة المتجددة وتخزينها وتوزيعها المشكلات البيئية الناجمة عن استخدام الملوثات الكيميائية.  

اقترح في عام 2012 أن الأسطح فائقة الكراهية للماء، القادرة على صدّ الماء، يمكن استخدامها أيضًا لمنع تراكم الجليد، مما يؤدي إلى خاصية كراهية الجليد . ومع ذلك، ليس كل سطح فائق الكراهية للماء طاردًا للجليد ^{[ 7 ]} ، ولا تزال هذه الطريقة قيد التطوير. ^{[ 8 ]}

قد تواجه القطارات ومحولات السكك الحديدية في المناطق القطبية مشاكل كبيرة بسبب تراكم الثلوج والجليد. لذا فهي تحتاج إلى مصدر حرارة مستمر في الأيام الباردة لضمان عملها. في القطارات ، تُعدّ المكابح ونظام التعليق والوصلات هي الأجزاء التي تحتاج إلى سخانات لإزالة الجليد. أما في السكك الحديدية، فإن محولات المسارات هي الأكثر حساسية للجليد. تعمل السخانات الكهربائية عالية الطاقة على منع تكون الجليد وإذابة أي جليد يتشكل بسرعة.

يُفضّل أن تُصنع السخانات من مادة PTC، مثل مطاط PTC ، لتجنب ارتفاع درجة حرارتها وتلفها المحتمل. هذه السخانات ذاتية التحديد ولا تتطلب أي دوائر إلكترونية للتنظيم؛ فهي لا ترتفع درجة حرارتها ولا تحتاج إلى أي حماية من الحرارة الزائدة. ^{[ 9 ]}

محركات تقليب المياه عبارة عن محركات كهربائية توضع تحت الماء، تدفع المياه الدافئة إلى الأعلى وتحرك سطح الماء معها لإذابة الجليد عن المنشآت المائية في الأنهار والبحيرات في درجات حرارة متجمدة. وهناك أيضًا فقاعات تقليب تستخدم الهواء المضغوط ، الذي يمر عبر خرطوم ، ويتم إطلاقه لتحريك الماء. ^{[ 13 ]}

• كلوريد الصوديوم (NaCl أو ملح الطعام ؛ المادة الكيميائية الأكثر شيوعًا لإزالة الجليد)
• كلوريد المغنيسيوم ( MgCl2)₂ ، وغالبًا ما تضاف إلى الملح لخفض درجة حرارة تشغيله)
• كلوريد الكالسيوم ( CaCl_2- (غالباً ما تضاف إلى الملح لخفض درجة حرارة تشغيله، وتهاجم الخرسانة)
• كلوريد البوتاسيوم (KCl)
• أسيتات الكالسيوم والمغنيسيوم ( CaMg₂ (CH₃ COO)₆ )
• أسيتات البوتاسيوم ( CH₃ (طبخ)
• فورمات البوتاسيوم ( CHO)₂ كيلو (كيلو)
• فورمات الصوديوم (HCOONa)
• فورمات الكالسيوم ( Ca(HCOO)₂ )

• اليوريا ( CO(NH)₂ )₂ )، سماد شائع
• المنتجات الثانوية الزراعية، التي تستخدم عادة كمضافات إلى كلوريد الصوديوم
• الميثانول ( CH₄ O)، نادراً ما تستخدم على الطرق
• إيثيلين جليكول ( C₂ ساعة₆ O₂ )، نادراً ما تستخدم على الطرق
• بروبيلين جليكول ( C₃ ساعات₈ O₂ )، نادراً ما تستخدم على الطرق
• الجلسرين ( ج)₃ ساعات₈ O₃ )، نادراً ما تستخدم على الطرق

تقوم بعض المطارات بإعادة تدوير سائل إزالة الجليد المستخدم، بفصل الماء عن الملوثات الصلبة، مما يتيح إعادة استخدام السائل في تطبيقات أخرى. بينما تمتلك مطارات أخرى محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي في الموقع، و/أو ترسل السائل المُجمّع إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي البلدية أو محطة معالجة مياه الصرف الصحي التجارية. ^{[ 11 ] : 68-80 [ 16 ]}

تسبب استخدام ملح الطرق (كلوريد الصوديوم) في أضرار بيئية وبنية تحتية متنوعة. وقد كلّف ملح الطرق الولايات المتحدة ما يصل إلى 5 مليارات دولار سنويًا في تكاليف الإصلاح في جميع أنحاء البلاد بسبب تآكل الطرق الناتج عن الملح. ^{[ 17 ]}

تشمل المخاوف البيئية في المقام الأول تلوث المجاري المائية، وتعريض الحياة البرية للخطر، وتملح التربة . إذ يمكن أن تتسرب أملاح الطرق إلى شبكات الصرف الصحي والمجاري المائية، وفي نهاية المطاف إلى المسطحات المائية الكبيرة، مما قد يؤدي إلى تملح المياه. وينتج عن ذلك أضرار بيئية متنوعة، منها انخفاض التنوع البيولوجي لأنواع مختلفة لا تتحمل الملوحة، وتوفير ميزة للبقاء لأنواع أخرى تتحملها. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

قد يتراكم الملح في النباتات على جوانب الطرق، مما يُعيق نموها وقد يؤدي إلى موتها. ففي بكين (ربيع عام ٢٠٠٥)، تسبب استخدام ملح إذابة الجليد في نفوق ١١٠٠٠ شجرة على الأرصفة، و١.٥ مليون شجيرة، و ٢٠٠ كيلومتر مربع (٤٩٠٠٠ فدان) من العشب. ^{[ ٢٠ ]} تجذب برك الملح على جوانب الطرق الحيوانات البرية، وتزيد من احتمالية اصطدام المركبات بالثدييات (مثل الأيائل) بنسبة تقارب ٨٠٪. وقد تبتلع الطيور أيضًا ملح الطرق، مما يؤدي إلى التسمم بالملح واحتمالية الجرعة الزائدة. ^{[ ٢١ ]}