Forscher:innen erfinden selbstheilenden Asphalt gegen Schlaglöcher
Die Entwicklung selbstheilenden Asphalts, der aus Biomasseabfällen hergestellt und mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) konzipiert wird, könnte eine vielversprechende Lösung für das Schlagloch-Problem auf unzähligen Straßen weltweit sein. Das Problem verursacht jährlich geschätzte Kosten von 143,5 Millionen Pfund alleine in Großbritannien, weltweit sind es dutzende Milliarden.
Ein Forscherteam der Swansea University in Wales und des King’s College London arbeitet in Zusammenarbeit mit chilenischen Wissenschaftlern an dieser innovativen Technologie.
Der selbstheilende Mechanismus
Der neuartige Asphalt kann Risse ohne menschliches Eingreifen oder Wartung selbstständig reparieren. Die Forscher haben eine Methode entwickelt, um den Rissbildungsprozess umzukehren und den Asphalt wieder zusammenzufügen, was zu langlebigeren und nachhaltigeren Straßen führt.
Im Forschungsprozess wurde maschinelles Lernen eingesetzt, um organische Moleküle in komplexen Flüssigkeiten wie Bitumen zu untersuchen. Das Team entwickelte ein neues datengesteuertes Modell zur Beschleunigung atomistischer Simulationen, was die Forschung zur Bitumenoxidation und Rissbildung vorantreibt. In Zusammenarbeit mit Google Cloud wird das Verhalten des Bitumens am Computer simuliert.
Um den Asphalt selbstheilend zu machen, wurden winzige, poröse Materialien, sogenannte Sporen, in den Asphalt integriert. Diese Sporen sind dünner als ein Haar und werden von Pflanzen produziert. Sie sind mit recycelten Ölen gefüllt, die freigesetzt werden, wenn der Asphalt zu reißen beginnt, und so den Heilungsprozess einleiten.
Einsatz von KI und maschinellem Lernen
In Laborexperimenten zeigte dieses fortschrittliche Asphaltmaterial beeindruckende Resultate. Es konnte einen Mikroriss auf seiner Oberfläche in weniger als einer Stunde vollständig heilen.
Dr. Jose Norambuena-Contreras von der Swansea University betont die Bedeutung dieser Forschung für die Entwicklung von Netto-Null-Straßen mit verbesserter Haltbarkeit. Ein erheblicher Teil der Kohlenstoffemissionen von Straßen isei mit der Asphaltproduktion verbunden. Angesichts des Ziels vieler Unternehmen und Regierungen, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, ist die Entwicklung innovativer bituminöser Materialien für Asphaltstraßen zu einer wichtigen Forschungspriorität geworden.
Dr. Francisco Martin-Martinez vom King’s College London erklärt, dass die Verwendung von Biomasseabfällen und lokalen Ressourcen die Abhängigkeit von Erdöl und natürlichen Ressourcen reduzieren wird. Dies sei besonders vorteilhaft für Regionen mit begrenztem Zugang zu erdölbasiertem Asphalt.
Zusammenarbeit mit Google Cloud
Die Forschung profitiert von der Zusammenarbeit mit Google Cloud, die Zugang zu Experten, technischen Ressourcen und KI-Tools wie Gemini und Vertex AI bietet. Norambuena-Contreras’ aktuelle Forschung umfasst auch die Entwicklung von Kapseln aus Biopolymeren, die aus Braunalgen und recycelten Speiseölen gewonnen werden, sowie die Entwicklung von Verjüngungsmitteln durch thermische Umwandlung von Altreifen.
Obwohl sich die Technologie noch in der Entwicklungsphase befindet, hat die Forschung des Teams ein enormes Potenzial, die Infrastruktur zu verbessern und die Nachhaltigkeit weltweit voranzutreiben.
