Az útburkolati hibák régóta komoly problémát jelentenek a közlekedési infrastruktúra számára, és folyamatos javításuk jelentős költségekkel jár. Ennek mérséklése érdekében, valamint az úthálózat fenntartásával és az aszfaltgyártással járó környezeti terhelés csökkentése céljából a Swansea Egyetem és a londoni King’s College kutatói egy új, öngyógyító aszfalt fejlesztésén dolgoznak.
A projekt különlegessége, hogy nemcsak a mesterséges intelligenciát vonják be a folyamatba, hanem
biológiai úton keletkező szervesanyag-hulladékot (biomasszát) is felhasználnak az újfajta aszfaltkeverék előállításához.
Így működik az öngyógyító aszfalt
A hagyományos aszfalt fő kötőanyaga a bitumen, amely idővel az oxidáció következtében megrepedezik és károsodik. A szakemberek most egy olyan megoldást dolgoztak ki, amely képes visszafordítani ezt a folyamatot, így az útfelületeken keletkező mikrorepedések újra „összeforrnak”, mielőtt komolyabb károsodás lépne fel. A laboratóriumi tesztek során az új aszfaltkeverék kevesebb mint egy óra alatt teljesen begyógyított egy mikroszkopikus méretű repedést a felületén.
A kulcs egy apró, a hajszálnál is vékonyabb, növényi eredetű porózus anyag, amelyet újrahasznosított olajba áztattak, majd az aszfaltba építettek.
Az úttesten áthaladó járművek nyomása miatt az olaj kiszabadul, és a repedésekbe áramlik. Ennek hatására a bitumen fellazul, folyóssá válik és betölti a sérüléseket, megakadályozva az útburkolat további károsodását.
A bitumen öregedési és repedésképződési folyamatait eddig kevéssé ismerték részletesen. A projekt során alkalmazott mesterséges intelligencia szimulációi révén a tudósok mélyebb betekintést nyertek a bitumen kémiai viselkedésébe.
Az így kapott modell atomi szinten is segíti a bitumen oxidációjának és repedésképződésének pontosabb megértését.
A kutatócsoport a Google Cloud felhőalapú rendszereit használja az anyag viselkedésének modellezésére, ami jelentősen felgyorsította a fejlesztési folyamatot.
Az öngyógyító aszfalt alkalmazása nemcsak a karbantartási költségeket csökkentheti, hanem a környezeti terhelést is mérsékelheti. Az utakhoz kapcsolódó szén-dioxid-kibocsátás jelentős része ugyanis az aszfaltgyártásból ered. A szakemberek által kidolgozott új módszerek – beleértve a biomassza felhasználását és a bitumen kémiai tulajdonságainak optimalizálását – elősegíthetik a fenntartható, nettó nulla károsanyag-kibocsátású úthálózat létrehozását.
Dr. José Norambuena-Contreras, a Swansea Egyetem Építőmérnöki Tanszékének vezető oktatója és a kutatás egyik vezetője így nyilatkozott:
Örömmel tölt el bennünket, hogy mind a biológiai eredetű hulladékokat, mind a mesterséges intelligenciát hasznosíthatjuk az öngyógyító aszfalt fejlesztése során. Ez a megközelítés fenntarthatóbbá teszi az infrastruktúra fejlesztését, és egyúttal hozzájárul a tartósabb, környezetbarát utak építéséhez.
Hozzátette, az ilyen irányú fejlesztések sikeréhez elengedhetetlen a kormányzati és ipari támogatás, ha valóban el akarják érni, hogy 2050-re nettó zéró kibocsátású úthálózat jöjjön létre.
Fotó: Swansea University
Ezek lesznek a jövő útburkolatai
A kutatócsoport a következő években folytatja az öngyógyító aszfalt képességeinek tökéletesítését.
Emellett további anyagokat, például barna algákból és használt sütőolajból kinyert biopolimereket is vizsgálnak majd.
A londoni King’s College vegyésze, dr. Francisco Martin-Martinez szerint a természet inspirálta a munkájukat:
A célunk, hogy lemásoljuk azt, amit a természetben is megfigyelhetünk: ha egy fa vagy egy állat megsérül, a sebek idővel maguktól begyógyulnak. Az öngyógyító aszfalt növeli az utak élettartamát, és csökkenti a kátyúk javítására fordított erőforrásokat.
A kutatócsoport megközelítésének lényege az olcsó, könnyen elérhető biomassza alkalmazása, amely csökkenti a kőolajtartalmú alapanyagoktól való függést – írja az Origo.
