Mojawapo ya malengo ya msingi zaidi ya sera za hali ya hewa duniani ni kuzuia ongezeko la wastani wa joto duniani lisizidi kiwango cha 1,5-2 °C ikilinganishwa na kipindi cha kabla ya mapinduzi ya viwanda. Lengo hili halihusu tu uzalishaji wa nishati au viwanda, bali pia mifumo ya miundombinu kama barabara, madaraja, majengo, usafiri na huduma za umma. Hii ni kwa sababu huduma za miundombinu hutegemea mali zenye maisha marefu, matumizi makubwa ya nyenzo na shughuli za matengenezo zinazojirudia. Barabara si mali inayojengwa mara moja na kusahaulika; lami yake hubadilishwa, tabaka lake hutengenezwa, mifereji yake hutunzwa, alama za barabarani hufanywa upya, chumvi hutumika katika matengenezo ya majira ya baridi, mashine nzito hufanya kazi na nyenzo husafirishwa. Kila moja ya shughuli hizi huzalisha uzalishaji wa gesi chafu kutoka vyanzo tofauti.

Tatizo kuu linaloshughulikiwa na utafiti ni jinsi malengo ya kitaifa ya hali ya hewa yanavyoweza kutekelezwa katika kiwango cha huduma za eneo. Nchini Uingereza, lengo la utoaji sifuri halisi na bajeti za kaboni za miaka mitano zimefafanuliwa katika ngazi ya kisheria na kitaasisi. Hata hivyo, bajeti za kitaifa za kaboni kwa kawaida huwasilishwa katika kiwango cha uchumi mzima au sekta kubwa. Kwa kitengo cha eneo kinachohusika na matengenezo ya barabara, swali ni la moja kwa moja zaidi: Katika miaka ijayo, tunapotumia lami, kumwaga zege, kutumia bidhaa za chuma au plastiki, kuendesha mashine nzito na kusafirisha nyenzo, tunapaswa kubaki ndani ya mipaka gani ya kaboni ya kila mwaka?

Swali hili ni muhimu kwa sababu huduma za matengenezo ya barabara huenda zisionekane kama sekta huru na iliyoainishwa wazi katika makundi ya bajeti ya kitaifa ya kaboni. Hata hivyo, uzalishaji wa shughuli hizi husambazwa katika sekta tofauti. Uzalishaji wa lami huingia katika sekta ya nyenzo, uzalishaji wa zege katika saruji na nyenzo za ujenzi, matumizi ya chuma katika sekta ya metali, usafirishaji katika sekta ya usafiri, matumizi ya mafuta ya mashine nzito katika nishati, matumizi ya umeme katika mfumo wa nishati na usimamizi wa taka katika kundi jingine la uzalishaji. Kwa mtazamo wa mamlaka ya eneo, yote haya ni sehemu ya huduma moja: matengenezo ya barabara. Vyanzo vya uzalishaji vinavyoonekana kutenganishwa katika ngazi ya kitaifa huingia katika bajeti ileile ya matengenezo na mchakato uleule wa maamuzi katika uendeshaji wa eneo.

Hapa ndipo ubunifu wa utafiti unapojitokeza. Utafiti unatenganisha vyanzo tofauti vya uzalishaji vinavyounda matengenezo ya barabara na kutumia njia ya kupunguza kaboni inayofaa kwa kila kundi. Kwa hivyo, badala ya dhana moja ya jumla ya upunguzaji, mwelekeo tofauti wa kupunguza uzalishaji huzingatiwa kwa lami, zege, chuma na chuma cha kawaida, umeme, usafirishaji na matumizi ya mashine nzito. Mbinu hii huwezesha huduma za eneo kuendana kwa uwazi zaidi na malengo ya kitaifa ya hali ya hewa.

Mantiki inayotumiwa katika utafiti ni rahisi lakini yenye nguvu kwa upangaji. Kwanza, uzalishaji wa mwaka wa msingi huamuliwa. Katika muundo chaguo-msingi wa utafiti, mwaka huu ni 2022 na thamani ya 2022 kwa kila kundi hukubaliwa kuwa 100. Kisha, kwa kila kundi la uzalishaji, huamuliwa ni kiasi gani cha uzalishaji wa awali kitakachobaki katika miaka kama 2025, 2030, 2035, 2040, 2045 na 2050. Kwa mfano, ikiwa thamani ya 2030 katika kundi fulani ni 60, hii ina maana kuwa asilimia 60 ya uzalishaji wa kundi hilo wa 2022 hubaki mwaka 2030. Kwa hivyo, bajeti ya uzalishaji huhesabiwa si kama utabiri kamili, bali kama njia ya upunguzaji wa uwiano inayotumika kwa uzalishaji wa msingi.

Ili kueleza mbinu ya utafiti, uhusiano wa msingi ufuatao unaweza kutumika:

\[ B_{c,t} = E_{c,0} \times \frac{I_{c,t}}{100} \]

Fomula hii imewasilishwa ili kufanya mantiki ya hesabu ya utafiti iwe rahisi kueleweka. Hapa B_c,t inawakilisha bajeti ya kaboni katika mwaka t kwa kundi fulani la uzalishaji c; E_c,0 ni uzalishaji wa mwaka wa msingi wa kundi hilo; na I_c,t ni thamani ya faharasa ya kundi hilo katika mwaka husika. Ikiwa faharasa ni 100, uzalishaji wa msingi unabaki vilevile; ikiwa faharasa ni 50, nusu ya uzalishaji wa msingi inabaki; na ikiwa faharasa ni 0, inachukuliwa kuwa njia hiyo imeshuka hadi uzalishaji sifuri katika mwaka lengwa kwa kundi hilo.

Kwa mfano wa kila siku, tuseme mamlaka ya eneo ina uzalishaji wa msingi wa lami wa 1.000 tCO₂e. Ikiwa faharasa ya mwaka 2040 katika njia ya lami ni 40, bajeti ya kaboni inayotokana na lami kwa mwaka huo itakuwa takribani 400 tCO₂e. Hii haimaanishi kuwa “kwa hakika uzalishaji wa 400 tCO₂e utatokea mwaka huo”. Maana yake ni hii: ili kubaki sambamba na njia iliyochaguliwa ya kupunguza kaboni, kiwango cha uzalishaji kinacholengwa katika kundi la lami mwaka 2040 ni asilimia 40 ya kiwango cha msingi.

Bajeti ya jumla ya kaboni inaweza kueleweka kwa kujumlisha bajeti za kila mwaka za makundi yote:

\[ B_{total,t} = \sum_{c=1}^{n} B_{c,t} \]

Hapa B_total,t inawakilisha bajeti ya jumla ya kaboni katika mwaka fulani; n ni idadi ya makundi ya uzalishaji; na B_c,t ni bajeti ya kila kundi katika mwaka huo. Uhusiano huu unaonyesha kuwa matengenezo ya barabara hayajumuishi chanzo kimoja cha uzalishaji, bali jumla ya makundi mengi ya nyenzo na shughuli.

Dhana nyingine muhimu inayosisitizwa katika utafiti ni uzalishaji salio (residual emissions). Uzalishaji salio ni uzalishaji ambao bado haujaondolewa kabisa katika mwaka ulioteuliwa wa lengo la utoaji sifuri halisi baada ya njia husika za kupunguza kaboni kutumika. Dhana hii ni muhimu sana katika upangaji wa net-sifuri. Baadhi ya uzalishaji huenda usiweze kufikishwa sifuri kabisa katika mwaka lengwa kutokana na teknolojia, gharama, utegemezi wa nyenzo au ulazima wa uendeshaji. Katika hali hiyo, mamlaka za eneo lazima zipange si “upunguzaji” pekee, bali pia jinsi ya kusimamia uzalishaji unaobaki.

Uzalishaji salio unaweza kuelezwa kwa uhusiano huu wa msingi:

\[ R_{Y} = B_{total,Y} \]

Hapa R_Y ni uzalishaji unaobaki katika mwaka lengwa wa utoaji sifuri halisi Y; na B_total,Y ni bajeti ya jumla ya kaboni katika mwaka huo huo. Ikiwa mwaka lengwa umechaguliwa kuwa 2048 na bado kuna kiasi fulani cha tCO₂e baada ya kutumia njia hizo, sehemu hiyo inayobaki inaonyesha hitaji la hatua za ziada zisizo za kupunguza moja kwa moja, uondoaji wa kaboni au fidia ili kufikia net-sifuri.

Makundi ya uzalishaji yanayotumiwa katika utafiti ni mapana sana. Lami ni mojawapo ya nyenzo za msingi katika matengenezo ya barabara. Zege inaweza kutumika katika miundombinu ya barabara na miundo inayounga mkono. Chuma, chuma cha kawaida na metali zisizo na feri zinaweza kuwa na nafasi katika vizuizi, alama, vipengele vya miundombinu au vifaa maalumu. Plastiki zinaweza kuonekana katika alama za barabarani, nyenzo za mistari ya barabara, bidhaa za matengenezo au nyenzo saidizi. Kemikali zinaweza kujumuisha viambatisho, resini na pembejeo maalumu za matengenezo. Mashine nzito zinawakilisha uzalishaji wa kiutendaji wa wachimbaji, rola na vifaa vinavyofanana. Kundi la usafirishaji linajumuisha uzalishaji unaotokana na kuhamisha nyenzo na vifaa; kundi la safari linahusisha uhamaji wa wafanyakazi na wakandarasi; na kundi la taka linajumuisha uchakataji au utupaji wa taka zinazotokana na shughuli za matengenezo. Pembejeo za nishati kama dizeli, gesi asilia, umeme na mafuta huunda mguu wa nishati wa operesheni. Chumvi, mbao na maji, ambazo ni pembejeo ndogo zaidi, huwekwa katika kundi la “nyingine”.

Sababu ya kuwa na makundi mengi tofauti ni kwamba ingawa matengenezo ya barabara yanaweza kuonekana kama shughuli moja ya “ujenzi wa barabara”, kwa kweli ni mfumo wa tabaka nyingi wa ugavi na uendeshaji. Wakati wa kazi moja ya matengenezo, uzalishaji wa kutengeneza lami unaweza kutokea mahali pengine, uzalishaji wa usafiri barabarani, uzalishaji wa mashine nzito kwenye eneo la kazi na uzalishaji wa taka katika hatua ya utupaji. Kwa hiyo, lengo la utoaji sifuri halisi haliwezi kutatuliwa kwa kubadilisha mashine zinazotumika uwanjani pekee; uchaguzi wa nyenzo, mnyororo wa ugavi, umbali wa usafirishaji, chanzo cha nishati, urejelezaji, matumizi tena na mikakati ya uondoaji wa kaboni lazima izingatiwe kwa pamoja.

Katika utafiti, vyanzo vya njia za kupunguza kaboni vimechaguliwa kwa kufuata mpangilio fulani wa kipaumbele. Kwanza, njia za kitaifa zinazoendana na mfumo wa kisheria wa Uingereza wa net-sifuri zimepewa kipaumbele. Katika muktadha huu, Bajeti ya Saba ya Kaboni ya 2025 ya Kamati ya Mabadiliko ya Tabianchi ya Uingereza imetumiwa kama mojawapo ya vyanzo vikuu. Wakati chanzo hiki hakikutoa undani wa kutosha, vyanzo maalumu vya sekta vya Uingereza vilitumika; kwa mfano, ramani ya njia ya zege yenye kaboni ya chini iliyochapishwa na Institution of Civil Engineers ilitumika kwa zege. Kwa makundi ambayo chanzo cha Uingereza chenye undani unaofaa hakikupatikana, ramani za njia za karibu zaidi za Ulaya zilichaguliwa; European Asphalt Pavement Association ilitumika kwa lami na Plastics Europe kwa plastiki.

Uchaguzi huu wa vyanzo ni muhimu kwa sababu utafiti unajaribu kuepuka kutengeneza dhana kiholela. Hata hivyo, waandishi wanasisitiza kwamba mpangilio huu ni mahususi kwa muktadha wa Uingereza. Kutumia vyanzo hivyo hivyo moja kwa moja katika nchi au sekta nyingine huenda kusiwe sahihi. Kwa mfano, taasisi inayotaka kupanga bajeti ya uzalishaji wa matengenezo ya barabara nchini Türkiye, Ujerumani au Marekani inaweza kulazimika kuchagua vyanzo tofauti vya njia kulingana na malengo ya kitaifa ya hali ya hewa, gridi ya umeme, sekta ya lami, sekta ya saruji, sera za mafuta na ubora wa data za eneo.

Dhana nyingine muhimu katika utafiti inahusu uzalishaji wa dizeli, gesi asilia na mafuta. Kwa kuwa haikupatikana njia mahususi za sekta za kupunguza kaboni zilizo na ulinganifu wa kutosha kwa makundi haya, ilidhaniwa kuwa uzalishaji unabaki thabiti katika kipindi chote cha tathmini. Hii si dhana ya matumaini; inaonyeshwa zaidi kama mbinu ya tahadhari isiyojenga makadirio ya kubahatisha. Waandishi wanapendelea kupanga kwa kudhani uzalishaji huu unabaki thabiti badala ya kubuni upunguzaji wa baadaye bila data imara ya njia.

Katika hatua hii ni muhimu kutenganisha kile utafiti unachofanya na kile usichofanya. Utafiti haujengi mashine ya utabiri. Kwa maneno mengine, haudai kwamba “mwaka 2040 kutakuwa kwa hakika na kiasi hiki cha uzalishaji”. Badala yake, unajibu swali hili: “Ikiwa njia zilizochaguliwa za kupunguza kaboni zitatumika kwa msingi wa sasa wa uzalishaji, bajeti za kaboni za kila mwaka na uzalishaji salio katika mwaka lengwa zitaonekanaje?” Kwa hiyo, matokeo yanapaswa kusomwa si kama “utabiri”, bali kama makadirio ya upangaji yanayoendana na njia.

Sehemu ya picha ya utafiti hufanya mbinu hii iwe rahisi kueleweka zaidi. Kielelezo cha 1 katika utafiti kinaonyesha njia za kupunguza uzalishaji katika grafu kuu mbili. Grafu ya kwanza imegawanywa katika makundi ya nyenzo na ya pili katika shughuli na makundi ya nishati. Grafu ya nyenzo ina makundi kama lami, kemikali, zege, metali zisizo na feri, plastiki na chuma. Katika grafu hizi, mwaka 2022 unakubaliwa kuwa 100 na inaonyeshwa ni kiasi gani cha uzalishaji kinachobaki katika miaka inayofuata. Metali zisizo na feri zinaonekana kushuka haraka zaidi katika kipindi cha awali, huku baadhi ya nyenzo zikishuka hatua kwa hatua. Tofauti hii inaonyesha kuwa kila sekta ya nyenzo haiwezi kupunguza kaboni kwa kasi ileile.

Katika grafu ya shughuli na nishati ya Kielelezo cha 1, uzalishaji wa umeme unaonekana kushuka kwa kasi zaidi. Hii inaendana na matarajio kwamba gridi ya umeme itapunguza kaboni kadiri muda unavyokwenda. Makundi kama usafirishaji, mashine nzito na taka hupungua kwa kasi ya wastani zaidi. Dizeli, gesi asilia na mafuta hubaki katika kiwango cha 2022 kutokana na dhana ya utafiti. Picha hii ni yenye mafunzo kwa mamlaka za eneo: baadhi ya makundi ya uzalishaji yanaweza kupungua haraka kutokana na mabadiliko ya kitaifa ya nishati, huku mengine yakibaki thabiti bila mabadiliko ya uendeshaji wa eneo. Kwa hivyo, maeneo yanayohitaji sera na uwekezaji wa ziada yanaonekana wazi zaidi.

Kielelezo cha 2 kinaonyesha jinsi mbinu hiyo ilivyogeuzwa kuwa kiolesura cha Power BI. Picha hii inaonyesha kuwa watumiaji huingiza data ya uzalishaji kwa kila kundi kwenye kiolezo cha Excel, data hiyo huhamishwa kwenye dashibodi ya Power BI na kuonyeshwa kwa grafu za nguzo zilizopangwa kwa miaka. Kiolesura kina maeneo kama mwaka wa msingi, mwaka lengwa wa utoaji sifuri halisi, makundi ya uzalishaji, uchaguzi wa shughuli, ulinganisho wa bajeti ya kaboni na msingi halisi wa kaboni, na uzalishaji salio katika mwaka lengwa. Katika picha ya mfano, mwaka lengwa wa net-sifuri umechaguliwa kuwa 2048, na data ya majaribio ya sintetiki imeonyesha kushuka kwa uzalishaji wa kila mwaka na uzalishaji unaobaki mwaka 2048. Utafiti unasema wazi kuwa data hizi zimetumika tu kuonyesha mbinu, si kama matokeo halisi ya utendaji.

Thamani ya kiutendaji ya kiolesura hiki ni hii: ikiwa hesabu za kiufundi za bajeti ya kaboni zitabaki tu katika majedwali yanayoweza kusomwa na wataalamu, zinaweza kuwa vigumu kuingia katika michakato ya maamuzi ya eneo. Chombo cha kuona na shirikishi kama Power BI hurahisisha kwa wafanyakazi wa mamlaka za eneo kujaribu miaka tofauti ya lengo, kuona ni makundi gani yanayochangia zaidi katika uzalishaji wa jumla na kufuatilia ikiwa msingi halisi wa uzalishaji unapotoka kwenye bajeti inayolingana na njia. Kwa maneno mengine, utafiti haupendekezi tu mbinu ya kinadharia; pia unaonyesha jinsi mbinu hiyo inavyoweza kutumika kama zana ya kusaidia maamuzi.

Katika sehemu ya mjadala, utafiti pia unashughulikia chaguo za uondoaji wa kaboni. Hii ni kwa sababu kufikisha uzalishaji wote moja kwa moja hadi sifuri katika matengenezo ya barabara huenda kusiwezekane kila mara. Kwa uzalishaji unaobaki, suluhisho za asili, biochar (biochar), mineralization, nyenzo zinazohifadhi kaboni, BECCS na DACCS huzingatiwa. Hata hivyo, utafiti hauwasilishi chaguo hizi kama suluhisho za uhakika; unaeleza kuwa vipengele kama gharama, kudumu, uwezo wa kupanuliwa, muda wa utekelezaji, vikwazo vya ardhi, hatari ya kurejea na utawala vinapaswa kuzingatiwa.

Kwa mfano, kukamata na kuhifadhi kaboni moja kwa moja kutoka hewani (Direct Air Carbon Capture and Storage, DACCS) kunaweza kutoa kudumu kwa kiwango cha juu kwa sababu kaboni iliyokamatwa inaweza kuelekezwa katika hifadhi ya kijiolojia. Hata hivyo, utafiti unaeleza kuwa gharama za teknolojia hii bado ni kubwa katika fasihi na zinajadiliwa katika wigo mpana wa gharama kwa tani ya CO₂. BECCS, yaani uzalishaji wa nishati ya biomasi pamoja na kukamata na kuhifadhi kaboni, pia ina uwezo wa uondoaji wa kudumu, lakini ina mipaka kama upatikanaji endelevu wa biomasi, matumizi ya ardhi na miundombinu ya usafirishaji wa CO₂. Suluhisho za asili zinaweza kuwa na gharama ya chini, lakini zinaweza kufunga kaboni polepole zaidi, zinategemea ardhi na zina hatari za kudumu. Chaguo kama biochar na mineralization katika nyenzo za ujenzi zinaweza kuwa njia za kati zinazotekelezeka zaidi katika muktadha wa matengenezo ya barabara kwa sababu zinaweza kuunganishwa moja kwa moja na mifumo ya taka na miundombinu ya eneo.

Mbinu ya jumla inayopendekezwa na utafiti ni jalada lililogawanywa na la hatua kwa hatua. Katika kipindi cha awali, kipaumbele kinapaswa kuwa kupunguza uzalishaji na kutumia chaguo zinazoweza kutekelezwa katika eneo ambazo pia huzalisha manufaa ya ziada. Upandaji miti, urejeshaji wa maeneo ya peat na biochar unaweza kutathminiwa kwa ajili ya kujenga uwezo wa mapema na kupunguza uzalishaji wa jumla unaojilimbikiza. Chaguo za uondoaji wa kaboni za kihandisi zenye kudumu zaidi zinaweza kutumika karibu na mwaka lengwa ili kusimamia uzalishaji wa kimuundo ambao hauwezi kuepukika. Mbinu hii inategemea mantiki ya “punguza uzalishaji kwanza, kisha ondoa kwa njia ya kuaminika sehemu ambayo kwa kweli haiwezi kuepukika”.

Kwa maisha ya kila siku, umuhimu wa utafiti huu ni kufanya athari ya hali ya hewa isiyoonekana ya matengenezo ya barabara ionekane. Kuweka lami upya, kupanga upya njia ya waenda kwa miguu, kuendesha meli ya magari ya matengenezo au kusafirisha nyenzo kunaweza kuonekana kwa raia wengi kama huduma za kawaida za manispaa. Lakini kila moja ya huduma hizi hutumia sehemu ya bajeti ya kaboni. Ikiwa mamlaka za eneo hazipangi shughuli hizi sambamba na mipaka ya kaboni ya kila mwaka, malengo ya kitaifa ya net-sifuri yanaweza kubaki kuwa ya kinadharia katika utekelezaji wa eneo.

Kwa sekta na utawala wa umma, utafiti unaonyesha umuhimu wa maamuzi ya ununuzi na ugavi. Zege yenye kaboni ya chini, lami iliyorejelewa, ugavi wa nyenzo wa karibu, mashine za umeme au zenye uzalishaji mdogo, njia bora za usafirishaji, kupunguza taka na suluhisho za matengenezo zenye maisha marefu zinaweza kuathiri bajeti ya kaboni moja kwa moja. Hata hivyo, utafiti haujajaribu suluhisho hizi zote; unaonyesha tu kwamba mfumo wa bajeti ya kaboni unaweza kutumika kuzitathmini.

Kwa kuangalia zamani, sasa na siku zijazo, utafiti unaonyesha mpito muhimu. Zamani, vipaumbele vikuu katika matengenezo ya miundombinu vilikuwa gharama, uimara, usalama na mwendelezo wa huduma. Leo, usimamizi wa kaboni umeongezwa katika vipaumbele hivi. Katika siku zijazo, huduma za miundombinu za eneo hazitatathminiwa tu kwa swali “tumefanya matengenezo ya kiasi gani cha barabara?”, bali pia kwa maswali “shughuli hizi za matengenezo zilifanywa ndani ya bajeti gani ya kaboni, ni uzalishaji gani ulipunguzwa, ni uzalishaji gani uliobaki na ulisimamiwaje?”

Nguvu ya utafiti ni kwamba unajaribu kuleta malengo ya net-sifuri hadi kiwango cha uendeshaji wa eneo. Unafafanua wazi pengo la kimetodolojia kati ya malengo ya kitaifa na maamuzi ya eneo na kujaribu kuliziba kupitia bajeti ya kaboni, njia mahususi kwa kila kundi, wasifu wa uzalishaji wa kila mwaka na hesabu ya uzalishaji salio. Pia, kwa kuonyesha mbinu kupitia kiolesura cha Power BI, unaiweka katika matumizi kama zana ya kusaidia maamuzi.

Hata hivyo, mapungufu ya utafiti pia ni muhimu. Kwanza, matokeo yanaonyeshwa kwa data ya majaribio ya sintetiki; hakuna matokeo ya kweli ya utendaji wa mamlaka za eneo. Pili, njia za kupunguza kaboni zinazotumiwa zinategemea vyanzo vya nje na mipaka ya mfumo, dhana na kiwango cha undani cha vyanzo hivi vinaweza kutofautiana. Tatu, baadhi ya njia zimepata thamani kwa kubadilisha grafu kuwa data au kuhamisha thamani za miaka ya kati kwa upatanishi wa mstari. Nne, mbinu haiboreshi chaguo za uondoaji wa kaboni; yaani haichagui kihisabati suluhisho la uondoaji lenye gharama ya chini au linalofaa zaidi kwa uzalishaji salio fulani. Tano, haijumuishi mrejesho wenye nguvu kama mabadiliko ya gharama za teknolojia, sera, mabadiliko ya soko la nyenzo au kanuni mpya.

Kwa hiyo, utafiti si mwongozo wa mwisho unaoonyesha kwa uhakika jinsi net-sifuri itakavyofikiwa katika matengenezo ya barabara. Kwa usahihi zaidi, unapendekeza mbinu ya uwazi, inayoweza kuhamishwa na inayolenga upangaji ambayo inaonyesha jinsi njia za kitaifa za kupunguza kaboni zinavyoweza kutafsiriwa kwa huduma za matengenezo ya eneo. Utafiti unatoa mfumo thabiti wa kuanzia, hasa kwa mamlaka za eneo zinazotaka kuingiza fikra ya bajeti ya kaboni katika maamuzi ya kila siku ya miundombinu.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Utafiti unatengeneza mbinu ya bajeti ya kaboni inayotegemea njia kwa huduma za matengenezo ya barabara. Lengo kuu la mbinu ni kutafsiri njia za kitaifa na za kisekta za kupunguza kaboni kuwa bajeti za kaboni za kila mwaka katika kiwango cha huduma za eneo. Utafiti unaonyesha hili kupitia mfano wa matengenezo ya barabara.

Mbinu hufanya kazi kwa hatua zifuatazo:

1. Orodha ya uzalishaji wa mwaka wa msingi ya mamlaka ya eneo huchukuliwa kwa makundi.
2. Kila kundi la uzalishaji huunganishwa na njia inayofaa ya kupunguza kaboni.
3. Thamani za njia huwekewa faharasa kwa msingi wa 2022 = 100.
4. Uzalishaji wa msingi huzidishwa kwa thamani za faharasa za miaka husika ili kuhesabu bajeti za kaboni za kila mwaka.
5. Makundi hujumlishwa ili kupata bajeti ya jumla ya uzalishaji wa kila mwaka.
6. Uzalishaji unaobaki katika mwaka lengwa wa net-sifuri hubainishwa kama uzalishaji salio.
7. Kiolesura cha Power BI huonyesha miaka tofauti ya lengo, makundi ya uzalishaji na ulinganisho wa bajeti na actual baseline.

Ulinganishaji wa makundi katika utafiti ni kama ifuatavyo:

Makundi ya uzalishaji katika utafiti yanafafanuliwa kama ifuatavyo:

Mantiki kuu ya hesabu ya utafiti inategemea kuzalisha bajeti ya kaboni kwa kila kundi. Mantiki hii inaweza kufupishwa kama ifuatavyo:

\[ B_{c,t} = E_{c,0} \times \frac{I_{c,t}}{100} \]

B_c,t: Bajeti ya kaboni ya kundi c katika mwaka t.

E_c,0: Uzalishaji wa mwaka wa msingi wa kundi c.

I_c,t: Thamani ya faharasa ya kundi c katika mwaka t.

100: Kiwango cha marejeo cha mwaka wa msingi.

Bajeti ya jumla inaweza kufikiriwa kama jumla ya bajeti za makundi:

\[ B_{total,t} = \sum_{c=1}^{n} B_{c,t} \]

B_total,t: Bajeti ya jumla ya kaboni katika mwaka t.

n: Jumla ya idadi ya makundi ya uzalishaji.

B_c,t: Bajeti ya kaboni ya kila kundi katika mwaka t.

Ikiwa mwaka lengwa umechaguliwa kabla ya 2050, utafiti unakadiria thamani za miaka ya kati kwa upatanishi wa mstari. Hii ina maana ya kuhesabu thamani kati ya miaka miwili ya njia inayojulikana kwa mpito wa mstari. Kwa mfano, ikiwa thamani za njia zinajulikana kwa 2045 na 2050, na mwaka lengwa wa 2048 umechaguliwa, mpito wa uwiano kati ya miaka hiyo miwili hutumika.

Njia za kupunguza kaboni katika Kielelezo cha 1 zinaonyesha matokeo mawili ya msingi. Katika makundi ya nyenzo, uzalishaji wote haupungui kwa kasi ileile. Metali zisizo na feri huonyesha upungufu wa mapema wa kasi zaidi, huku lami, zege, plastiki na chuma zikishuka kwa miteremko tofauti. Katika makundi ya shughuli na nishati, umeme hupungua haraka; usafirishaji, mashine nzito na taka hupungua kwa kasi ya wastani zaidi. Dizeli, gesi asilia na mafuta hukubaliwa kuwa thabiti. Hii inaonyesha kuwa katika matengenezo ya barabara, baadhi ya uzalishaji unaweza kupungua kwa kawaida kutokana na mpito wa kitaifa wa nishati, huku mwingine ukihitaji uingiliaji maalumu.

Kiolesura cha Power BI katika Kielelezo cha 2 kinaonyesha jinsi mbinu inavyogeuzwa kuwa zana ya kusaidia maamuzi. Watumiaji huingiza makundi ya uzalishaji katika kiolezo cha Excel, huchagua shughuli au kundi katika kiolesura, huweka mwaka lengwa wa net-sifuri na kuona grafu ya bajeti ya kaboni kwa miaka. Kiolesura pia huhesabu uzalishaji salio katika mwaka lengwa na, ikiwa upo, kulinganisha msingi halisi wa kaboni na bajeti inayolingana na njia.

Matokeo ya utafiti hayatoi madai ya utendaji halisi wa uwanjani. Data ya mfano iliyotumiwa ni ya sintetiki. Kwa hiyo, kiasi cha uzalishaji au uzalishaji salio wa mwaka lengwa unaoonekana katika Kielelezo cha 2 haupaswi kufasiriwa kama mafanikio au kushindwa halisi kwa manispaa au mamlaka yoyote ya eneo. Kusudi la picha ni kuonyesha jinsi chombo kinavyofanya kazi.

Katika sehemu ya mjadala, chaguo za uondoaji wa kaboni zimetathminiwa kwa mantiki ifuatayo:

Hitimisho kuu la utafiti ni kwamba upangaji wa net-sifuri katika matengenezo ya barabara si suala la kuchagua tarehe moja ya mwisho pekee. Mamlaka za eneo zinahitaji kufanya kazi kwa pamoja na bajeti za kaboni za kila mwaka, njia za upunguzaji kwa kila kundi, hesabu za uzalishaji salio na jalada la uondoaji wa kaboni. Kwa njia hii, net-sifuri huacha kuwa lengo la mbali na hubadilika kuwa mchakato wa upangaji wa huduma unaopimika kwa miaka.

Chanzo na Dokezo la Mbinu

Makala hii imetayarishwa kwa msingi wa utafiti wenye kichwa “From Climate Targets to Carbon Budgets: A Trajectory-Based Method for Highway Maintenance” ulioandaliwa na Xiaocheng Hu, Nurullah Yildiz na Xiaoyu Yan. Waandishi wanahusishwa na Environment and Sustainability Institute na Engineering Department katika University of Exeter.

Eneo la mada la utafiti ni bajeti ya kaboni, njia za kupunguza kaboni, uzalishaji salio, huduma za matengenezo ya barabara, upangaji wa miundombinu, chaguo za uondoaji wa kaboni na msaada wa maamuzi ya net-sifuri katika ngazi ya eneo. Utafiti unalenga kuonyesha jinsi njia za kitaifa na za kisekta za kupunguza kaboni zinavyoweza kushushwa hadi katika huduma za matengenezo ya barabara katika muktadha wa Uingereza.

Aina ya chanzo ni makala ya utafiti ya SSRN preprint. Kwa kuwa maandishi yana kauli ya wazi “This preprint research paper has not been peer reviewed”, utafiti haujapitiwa na tathmini ya rika. Kwa hiyo, matokeo yanapaswa kusomwa si kwa uhakika wa makala ya mwisho iliyopitiwa na rika, bali kama pendekezo la mbinu ya kitaaluma katika kiwango cha preprint.

Utafiti hautoi uthibitishaji wa majaribio ya uwanjani. Mfano unaoonyeshwa katika kiolesura cha Power BI umeandaliwa kwa data ya majaribio ya sintetiki na hauwakilishi utendaji wa kaboni uliotazamwa wa mamlaka halisi ya eneo. Utafiti unaonyesha jinsi bajeti za kaboni za kila mwaka na uzalishaji salio wa mwaka lengwa unavyoweza kuhesabiwa kwa kutumia njia za kupunguza kaboni kwenye uzalishaji wa msingi.

Katika makala hii hakuna madai ya mafanikio ya uwanjani, mafanikio ya kibiashara, dhamana ya uhakika ya net-sifuri au kwamba teknolojia fulani ya uondoaji wa kaboni ndiyo suluhisho bora katika hali zote ambayo hayapo katika PDF. Utafiti wenyewe pia unasisitiza kuwa matokeo ya mbinu yanapaswa kutafsiriwa kama makadirio ya upangaji yanayoendana na njia, si utabiri. Njia za chanzo zilizotumika ni mahususi kwa sera na data za Uingereza; zinapotumika katika nchi na sekta nyingine, data za eneo, sheria, mfumo wa nishati na soko la nyenzo vinapaswa kuzingatiwa.

Utafiti uliungwa mkono na UK Department for Transport kupitia Live Labs 2 Programme. Aidha, maandishi yanaeleza kuwa waandishi walitumia ChatGPT kuboresha uwazi wa uandishi na kwamba wao wenyewe wanabaki kuwajibika kikamilifu kwa yaliyomo.