به گزارش تجارت نیوز، فرسودگی جاده‌ها و ایجاد ترک و چاله در آسفالت یکی از معضلات مهم زیرساختی در بسیاری از کشورها است. این مشکل نه تنها باعث افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌شود، بلکه امنیت رانندگان و کارایی حمل‌ونقل را نیز تهدید می‌کند. در بریتانیا، هزینه‌های ناشی از چاله‌های جاده‌ای سالانه حدود 143.5 میلیون پوند برآورد می‌شود. اما آیا می‌توان راه‌حلی پیدا کرد که هم از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشد و هم به کاهش اثرات زیست‌محیطی کمک کند؟
پاسخ این سؤال در ترکیب هوش مصنوعی (AI)، فناوری‌های نوین مواد و استفاده از منابع پایدار نهفته است. آسفالت خودترمیم‌شونده، که با بهره‌گیری از زباله‌های زیست‌توده و فناوری‌های پیشرفته طراحی شده، نوید انقلابی در حوزه زیرساخت‌های جاده‌ای را می‌دهد. این نوآوری می‌تواند جاده‌هایی بسازد که بدون نیاز به تعمیرات مداوم، خود را ترمیم کرده و عمر طولانی‌تری داشته باشند.
طراحی آسفالتی که خودش را ترمیم می‌کند: چگونه ممکن است؟
تیمی از دانشمندان دانشگاه سوانسی و کینگز کالج لندن، با همکاری پژوهشگران شیلی، در حال توسعه نوعی آسفالت هوشمند هستند که می‌تواند به‌طور خودکار ترک‌ها و آسیب‌های سطحی را ترمیم کند. این پروژه پیشگامانه از ترکیب تخصص‌های مختلف در مهندسی عمران، شیمی و علوم کامپیوتر بهره می‌برد تا راه‌حلی پایدار برای افزایش دوام جاده‌ها ارائه دهد.
مشکل از کجا شروع می‌شود؟
ترک‌های آسفالت زمانی ایجاد می‌شوند که ماده اصلی آن، یعنی قیر، در اثر فرآیندهای طبیعی مانند اکسیداسیون سفت و شکننده می‌شود. این فرآیند باعث کاهش انعطاف‌پذیری آسفالت و در نتیجه ترک‌خوردگی می‌شود. اما هنوز فرآیندهای دقیق شیمیایی پشت این پدیده به‌طور کامل شناخته نشده‌اند.
راه‌حل تیم تحقیقاتی چیست؟
دانشمندان راهی پیدا کرده‌اند تا این روند را معکوس کنند. آن‌ها از فناوری‌های پیشرفته، از جمله هوش مصنوعی و مواد زیستی نوآورانه، برای توسعه آسفالتی استفاده کرده‌اند که می‌تواند ترک‌های خود را بدون نیاز به مداخله انسانی “دوخته” و ترمیم کند.
نقش هوش مصنوعی: قلب تپنده این نوآوری
در این پروژه، از نوعی فناوری هوش مصنوعی به نام یادگیری ماشینی (Machine Learning) استفاده می‌شود. این فناوری برای تحلیل رفتار مولکولی قیر و شبیه‌سازی فرآیندهای اکسیداسیون و ایجاد ترک‌ها به کار گرفته شده است.
تیم تحقیقاتی یک مدل پیشرفته مبتنی بر داده توسعه داده است که می‌تواند:
- سرعت شبیه‌سازی‌های اتمی را افزایش دهد،
- فرآیندهای شیمیایی پیچیده را با دقت بالا پیش‌بینی کند،
- و به شناسایی بهترین ترکیبات برای افزایش دوام آسفالت کمک کند.
برای این منظور، همکاری نزدیکی با Google Cloud برقرار شده است. از ابزارهای هوش مصنوعی پیشرفته مانند Gemini و Vertex AI برای پردازش داده‌های حجیم و شبیه‌سازی رفتار قیر در مقیاس مولکولی استفاده می‌شود. این همکاری به تیم تحقیقاتی امکان می‌دهد تا فرآیندهای تحقیق و توسعه را با سرعت و دقت بیشتری پیش ببرند.
مواد اولیه نوآورانه: زباله‌های زیست‌توده در خدمت جاده‌های پایدار
یکی از جنبه‌های جذاب این پروژه استفاده از مواد زیستی پایدار به جای ترکیبات نفتی سنتی است. برای تولید آسفالت خودترمیم‌شونده، این گروه از ساختارهای ریز و متخلخلی به نام “هاگ” (spores) استفاده می‌کنند. این هاگ‌ها که کوچکتر از یک تار مو هستند، توسط گیاهان تولید می‌شوند و درون خود حاوی روغن‌های بازیافتی هستند.
مکانیزم ترمیم چگونه کار می‌کند؟
هنگامی که ترک‌هایی در سطح آسفالت ایجاد می‌شود:
- این ترک‌ها باعث شکسته شدن هاگ‌های پر شده از روغن می‌شوند.
- روغن‌های آزادشده مانند یک چسب طبیعی عمل می‌کنند و به داخل ترک نفوذ می‌کنند.
- این مواد روند اکسیداسیون را معکوس کرده و باعث جوش خوردن مجدد قیر می‌شوند.
در آزمایش‌های آزمایشگاهی، این نوع آسفالت توانسته است ترک‌های میکروسکوپی را در کمتر از یک ساعت به‌طور کامل ترمیم کند.
کاهش انتشار کربن: جاده‌هایی سازگار با محیط زیست
تولید آسفالت سنتی فرآیندی پرکربن است که تأثیرات قابل توجهی بر محیط زیست دارد. اما آسفالت خودترمیم‌شونده می‌تواند به کاهش این اثرات کمک کند:
- استفاده از زباله‌های زیست‌توده به جای مواد نفتی، وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد.
- کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر، باعث صرفه‌جویی در انرژی و کاهش مصرف ماشین‌آلات سنگین می‌شود.
- این نوآوری می‌تواند به دستیابی به اهداف دولت بریتانیا برای رسیدن به انتشار خالص صفر (Net Zero Emissions) تا سال 2050 کمک کند.
دکتر خوزه نورامبوئنا-کنتراس، یکی از محققان اصلی پروژه، می‌گوید:
“ما با ترکیب تخصص در مهندسی عمران، شیمی و علوم داده، موفق شده‌ایم آسفالتی بسازیم که نه‌تنها دوام بیشتری دارد بلکه تأثیر زیست‌محیطی کمتری نیز دارد. این نوآوری می‌تواند جاده‌های ما را به سمت آینده‌ای پایدارتر هدایت کند.”
چالش‌ها و فرصت‌های پیش رو
با وجود نتایج امیدوارکننده در آزمایشگاه، هنوز چالش‌هایی برای پیاده‌سازی گسترده این فناوری وجود دارد:
- هزینه‌های اولیه تولید آسفالت خودترمیم‌شونده ممکن است بیشتر از آسفالت‌های معمولی باشد.
- نیاز به آزمایش‌های میدانی گسترده برای ارزیابی عملکرد این آسفالت در شرایط آب‌وهوایی مختلف و زیر فشار ترافیک سنگین وجود دارد.
- پذیرش صنعتی و جلب اعتماد شرکت‌های راه‌سازی و دولت‌ها نیز چالشی مهم است.
با این حال، مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی بلندمدت، سرمایه‌گذاری در این فناوری را کاملاً توجیه‌پذیر می‌کند.
گامی به سوی آینده‌ای پایدار
به نقل از techxplore، آسفالت خودترمیم‌شونده، نمونه‌ای بی‌نظیر از ترکیب علم، فناوری و نوآوری برای حل مشکلات زیرساختی مدرن است. این فناوری می‌تواند:
- دوام جاده‌ها را افزایش دهد و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد.
- به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند و به اهداف اقلیمی جهانی نزدیک‌تر شویم.
- از منابع پایدار و بازیافتی بهره ببرد و وابستگی به نفت را کاهش دهد.
در نهایت، این پروژه نشان می‌دهد که آینده جاده‌ها نه تنها در آسفالت‌های قوی‌تر، بلکه در هوشمندتر و پایدارتر بودن آن‌ها نهفته است.
تحقیقات همچنان ادامه دارد، اما یک چیز روشن است: جاده‌های فردا می‌توانند نه‌تنها ما را به مقصد، بلکه به سوی آینده‌ای پاک‌تر و سبزتر هدایت کنند.
