Einen selbstheilenden Asphalt, der Risse eigenständig repariert. Das Material orientiert sich dabei an den Selbstheilungsmechanismen von Bäumen und nutzt recyceltes Speiseöl für den Reparaturprozess.
Daran arbeitet ein internationales Forschungsteam unter Einsatz künstlicher Intelligenz. Die Innovation könnte eine Lösung für die immensen Kosten und Umweltbelastungen durch Schlaglöcher bieten.
Wildwuchs im Asphalt-Loch l Bild von Manfred Richter
Die Forscher setzen auf Biomasse-Abfälle wie Speiseöl, um Asphalt langlebiger zu machen. Die Asphaltproduktion zählt zu den größten Emissionsverursachern im Straßenverkehr. Die Reparatur von Schlaglöchern, die durch Risse im Asphalt entstehen, kostet jedes Jahr Hunderte Millionen Euro. Zusätzlich kommen etwa 600 Millionen Euro pro Jahr an Fahrzeugschäden hinzu.
Im Mittelpunkt steht Bitumen, ein schwarzer, klebriger Bestandteil von Asphaltmischungen. Mit der Zeit härtet Bitumen aus und entwickelt Risse – ein Prozess, der bislang nicht vollständig erforscht ist. In Laborversuchen konnte das Team zeigen, dass sich ein Mikroriss auf der Oberfläche des modifizierten Bitumens innerhalb einer Stunde schloss. Erreicht wurde dies durch den Einsatz mikroskopisch kleiner poröser Strukturen, sogenannter Sporen. Diese Sporen, dünner als ein Haar, sind in der neu entwickelten Asphaltmischung mit Speiseölen gefüllt. Sobald sich ein Riss bildet, wird das Öl freigesetzt und füllt die Lücke, solange sie noch mikroskopisch klein ist – bevor es zu weiteren Schäden oder einer Vergrößerung kommen kann.
Dr. Francisco Martin-Martinez vom King’s College London erklärt, dass sich das Team natürliche Heilungsprozesse zum Vorbild nimmt: „Wenn ein Baum oder ein Tier verletzt wird, heilt die Wunde mit der Zeit von selbst. Unser Ziel ist es, diese Mechanismen auf Asphalt zu übertragen.“ Darüber hinaus könnte die Verwendung von Biomasseabfällen, insbesondere von recycelten Speiseölen, die Abhängigkeit vom Erdöl verringern. Um diese Technologie zu entwickeln, nutzt das Forschungsteam maschinelles Lernen, um die organischen Moleküle von Materialien wie Bitumen zu analysieren. In Zusammenarbeit mit Google Cloud wurde ein datenbasiertes Modell entwickelt, das atomistische Simulationen beschleunigt und neue Erkenntnisse über die Oxidation von Bitumen liefert. Dr. Jose Norambuena-Contreras von der Swansea University betont die Bedeutung des interdisziplinären Ansatzes: Die Kombination von Bauingenieurwesen, Chemie und Informatik mit KI-gestützten Methoden ermöglicht die Entwicklung nachhaltiger Infrastrukturmaterialien.
Neben der Verbesserung der Straßenqualität spielt die Nachhaltigkeit eine zentrale Rolle. Die Herstellung von Asphalt ist eine bedeutende Quelle von Kohlenstoffemissionen im Straßenbau. Neue Materialien wie ein „selbstheilender“ Asphalt könnten helfen, Klimaziele zu erreichen. Auch wenn der mit KI entwickelte selbstheilende Asphalt noch nicht marktreif ist, zeigen die bisherigen Ergebnisse ein vielversprechendes Potenzial für die Verbesserung der Straßeninfrastruktur und die Weiterentwicklung nachhaltiger Baustoffe.
Quelle:
Pressemitteilung der Swansea University