Asphalt aus Biomasseabfällen repariert Straßenrisse selbstständig
Die Reparatur von Rissen in Straßen kostet viel Geld. Britische Wissenschaftler haben nun selbstheilenden Asphalt auf Biobasis entwickelt.
(Bild: Swansea University)
Ein Wissenschaftsteam der britischen Swansea University und des King’s College London haben in Zusammenarbeit mit chilenischen Wissenschaftlern einen Asphalt entwickelt, der selbst Risse schließen kann, ohne dass ein Eingriff von Menschen zur Wartung nötig ist. Die Zusammensetzung des Asphalts, der teilweise aus Biomasseabfällen gewonnen wird, wurde mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) ermittelt.
Schlaglöcher in den Straßen sind (nicht nur) im Vereinigten Königreich ein großes verkehrstechnisches Problem. Das in Asphaltmischungen verwendete klebrige Bitumen härtet durch Oxidation aus und bildet auch unter Einfluss von Temperaturwechseln Risse, sodass Fahrbahnen größere Schäden ausbilden und immer wieder erneuert werden müssen. Allein im Vereinigten Königreich entstehen so Kosten in Höhe von 143,5 Millionen Britische Pfund pro Jahr, etwa 172,5 Millionen Euro.
Die britischen Forscher haben sich zum Ziel gesetzt, Risse möglichst rückgängig zu machen, um Straßenreparaturen auf ein erträgliches Maß zu reduzieren und Straßen insgesamt haltbarer zu machen.
Bitumen-Zusammensetzungen simulieren
Die Forscher setzten dazu eine Methode des Maschinellen Lernens ein, um organische Moleküle in komplexen Flüssigkeiten wie Bitumen zu erforschen. Dabei ging es den Wissenschaftlern darum, die Bitumenoxidation und damit die Rissbildung zu minimieren. Dazu nutzten sie ein datengesteuertes Modell, um atomistische Simulationen schneller durchführen zu können, wie sie in ihrer Studie "Data-driven representative models to accelerate scaled-up atomistic simulations of bitumen and biobased complex fluids" beschreiben, die in Digital Discovery erschienen ist. Benutzt wurden dabei Google Cloud sowie die KI-Tools Gemini und Vertex AI. Dabei simulierten die Forscher das Verhalten unterschiedlicher Zusammensetzungen von Bitumen.
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Zur Verwendung kamen letztlich pflanzliche Sporen als winziges poröses Material, das mit recycelten Ölen aufgefüllt wurde. Diese Öle werden freigesetzt, sobald der Asphalt beginnt, Risse zu bilden. Die Risse verschließen sich so selbstständig wieder – und das in kurzer Zeit. Im Labor konnten die Forscher nachweisen, dass sich Mikrorisse in der Asphaltoberfläche innerhalb einer Stunde wieder vollständig schließen konnten.
Die Forschungen befinden sich noch in einem Anfangsstadium, räumen die britischen Wissenschaftler ein. Sie sind aber der Ansicht, dass Asphalt aus Biomasseabfällen und anderen nachhaltigen Materialien die Abhängigkeit von Erdöl und natürlichen Ressourcen verringern kann. Biomasseabfälle seien lokal überall verfügbar und vor allem preiswert.
Die Wissenschaftler wollen nun die Entwicklung des selbstheilenden Asphalts vorantreiben. Derzeit experimentieren sie mit Biopolymeren, die aus Braunalgen und Pflanzenölen hergestellt werden. Außerdem wird die Verwendung von thermisch umgewandelten Altreifen für die Verwendung in selbstheilendem Asphalt untersucht.
(olb)
