Инновационная разработка – самовосстанавливающийся асфальт, разработанный с помощью искусственного интеллекта и с использованием возобновляемых ресурсов, а именно отходов биомассы, – может стать прорывом при решении наболевшей для многих стран, включая Россию, проблемы износа дорожного покрытия и образования выбоин. Ежегодный ущерб от выбоин в Великобритании исчисляется сотнями миллионов фунтов стерлингов, и аналогичные проблемы, хоть и с другими финансовыми показателями, характерны для многих регионов, где состояние дорог оставляет желать лучшего.
Для решения этой проблемы международная группа ученых, объединившая усилия специалистов из Университета Суонси и Королевского колледжа Лондона (Великобритания), а также их коллег из Чили, ведет разработку принципиально нового типа асфальта. Его ключевое отличие – способность к саморегенерации: материал сможет самостоятельно "залечивать" возникающие микротрещины, избавляя от необходимости в регулярном ремонте и ручном вмешательстве.
Основная причина появления трещин в асфальте — окисление битума, клейкой черной составляющей смеси, которая со временем теряет эластичность и становится хрупкой. Хотя точные механизмы этого процесса остаются полностью неизученными, команда ученых нашла способ не только замедлить разрушение, но и полностью восстановить поврежденный участок без человеческого вмешательства.
В основе технологии лежат микроскопические пористые частицы, называемые спорами. Эти частицы, которые производятся растениями и имеют размер меньше человеческого волоса, заполнены переработанными маслами. Когда асфальт начинает трескаться, споры высвобождают масло, которое «залечивает» повреждения. В лабораторных условиях такой материал полностью восстанавливал микротрещины менее чем за час.
Следует отметить, что искусственный интеллект сыграл ключевую роль в разработке этой технологии. Ученые применили методы машинного обучения для анализа органических молекул в сложных жидкостях, таких как битум. Это позволило создать новую модель, основанную на данных, которая значительно ускоряет компьютерное моделирование атомарных взаимодействий. Благодаря сотрудничеству с Google Cloud исследователи смогли смоделировать поведение битума и лучше понять процессы его окисления и разрушения.
Одним из главных преимуществ нового асфальта является его экологичность. Традиционное производство асфальта связано с высокими выбросами углерода, что делает его одним из факторов загрязнения окружающей среды. Новая технология использует отходы биомассы, которые доступны практически повсеместно и стоят недорого. Это не только снижает зависимость от нефтяных ресурсов, но и помогает регионам, где такие ресурсы ограничены.
Фотография доктора Хосе Норамбуэна-Контрераса, держащего образец самовосстанавливающейся асфальтовой смеси. Предоставлено Университетом Суонси
Кроме того, ученые экспериментируют с капсулами, изготовленными из биополимеров, полученных из бурых водорослей и растительных масел. Эти капсулы содержат вещества, которые могут восстанавливать свойства стареющего асфальта. Еще одно направление исследований — использование переработанных автомобильных шин для создания реагентов, продлевающих срок службы дорожного покрытия.
Переход к устойчивым дорогам с нулевым выбросом углерода стал одной из приоритетных задач для многих стран, включая Великобританию. Правительство страны поставило цель достичь углеродной нейтральности к 2050 году, и развитие инновационных материалов для дорожного строительства играет ключевую роль в этом процессе. Однако успех возможен только при совместных усилиях академических кругов, государства и промышленности.
По словам доктора Хосе Норамбуэны-Контрераса, ведущего исследователя проекта, важно не только внедрять новые технологии, но и активно поддерживать их финансированием. «Чтобы достичь целей устойчивого развития, необходимо инвестировать в исследования и разработки. Самовосстанавливающийся асфальт — это не просто научный эксперимент, а реальный шаг к созданию долговечной и экологичной инфраструктуры», — подчеркивает он.
Идея самовосстанавливающегося асфальта частично заимствована у природы. Например, когда дерево или животное получают повреждение, их организм запускает естественные процессы заживления. Ученые стремятся воспроизвести этот механизм в искусственных материалах. По мнению доктора Франциско Мартин-Мартинеса, эксперта в области вычислительной химии, такая технология не только увеличит долговечность дорог, но и снизит затраты на их обслуживание.
Google Cloud также внесла значительный вклад в развитие проекта. Их облачные платформы, включая Gemini и Vertex AI, позволили ученым проводить сложные симуляции и анализировать большие объемы данных. Айн Берджесс, представитель Google Cloud, отметил, что сотрудничество с исследователями стало примером того, как современные технологии могут способствовать решению глобальных проблем.
Технология самовосстанавливающегося асфальта открывает новые горизонты в дорожном строительстве. Она не только решает проблему разрушения покрытия, но и вносит вклад в борьбу с изменением климата. Хотя проект еще находится на стадии разработки, его потенциал огромен. Это не просто научный прорыв, а реальная возможность сделать транспортную инфраструктуру более устойчивой, экологичной и экономически эффективной.
