Przebudowa i naprawa dróg to ogromne koszty, a i tak nie da się zapewnić idealnej nawierzchni na każdym kilometrze. Dziurawa jezdnia jest źródłem dyskomfortu, a w ekstremalnych przypadkach stanowi także zagrożenie. Polskie drogi nie w tym są wyjątkowe. Z dziurami w jezdni borykają się też inne kraje, w tym Wielka Brytania, gdzie został opracowany nowy materiał.
W tym kraju co roku produkowanych jest ponad 20 milionów ton asfaltu, z czego lwia część przeznaczona zostaje na naprawy. Producenci szukają sposobów na bardziej zrównoważoną i ekologiczną produkcję materiału dla nawierzchni jezdni, ale wciąż borykają się z jednym problemem: asfalt pęka. Nie do końca wiadomo, dlaczego tak się dzieje. Prawdopodobnie za kruszenie się nawierzchni jezdni odpowiada proces utleniania się bituminu – organicznego, lepkiego spoiwa, któremu asfalt zawdzięcza także ciemny kolor. Ponadto materiał narażony jest na zmienną pogodę, duże obciążenia i drgania.
Jeśli w strukturze asfaltu pojawią się nawet drobne pęknięcia, zimą grozi mu katastrofa. Zamarzająca woda to największy wróg nawierzchni jezdni. Przy zmianie stanu skupienia woda zwiększa objętość i rozsadza materiał od środka.
Czytaj też: Tym kruszywem będą wykładane nowe drogi w Polsce. Powstało tylko z odpadów
Nawierzchnia jezdni sama zalepi pęknięcia
Rozwiązaniem problemu dziur w nawierzchni jezdni może być materiał, który sam załata pęknięcia, zanim warunki zewnętrzne i zamarzająca woda zamienią je w monstrualne dziury. Naukowcy z Wielkiej Brytanii i Chile czerpali inspirację z natury – wzorowali się na zdolnościach gojenia ran przez drzewa i niektóre zwierzęta. Owocem prac jest asfalt z dodatkiem biomasy z odzysku, który może sam wyleczyć swoje rany. Wystarczy godzina, by mikropęknięcia na jego powierzchni „zarosły”.
Za samoleczenie asfaltu w laboratorium odpowiadają malutkie kapsułki, zawierające organiczny materiał regenerujący. W tym przypadku ściany mikrokapsułek zostały wykonane z bardzo odpornych na warunki zewnętrzne i utlenianie zarodników widłaka goździkowego (grzyb Lycopodium clavatum). Spory zostały opróżnione z materiału genetycznego grzyba i innych, niezbędnych do jego rozwoju. W środku takiej wydmuszki może znajdować się na przykład dobrze znany olej słonecznikowy, pochodzący z recyklingu. Mikrokapsułki uwolnią zawartość, jeśli w pobliżu pojawi się pęknięcie.
Bez sztucznej inteligencji się nie obejdzie
Google podkreśla rolę sztucznej inteligencji w procesie tworzenia nowego materiału. Naukowcy zaprzęgli zebrane dane i model maszynowego uczenia, by szczegółowo przestudiować właściwości bitumenu. Nie jest to łatwe zadanie, gdy w grę wchodzi ciecz tak złożona. Zastosowanie sztucznej inteligencji pozwoliło znacznie przyspieszyć symulację starzenia się asfaltu, utleniania organicznych cząsteczek i formowania się pęknięć. To metoda o wiele szybsza od tradycyjnych modeli obliczeniowych i wymagających symulacji.
Naukowcy pracowali też z Google Cloud, by znaleźć najlepsze cząsteczki do konkretnych zadań. Zwykle te metody są wykorzystywane do opracowywania nowych leków, ale nie są do nich ograniczone.
Samoleczący asfalt nie jest jeszcze gotowy do wdrożenia, ale badania są na dobrej drodze. Oby nie było na niej dziur. Jeśli uda się przygotować materiał do masowej produkcji, nawierzchnie jezdni będą trwalsze, tańsze w utrzymaniu i bardziej przyjazne dla środowiska. Wszyscy na tym skorzystamy.