Un team di scienziati internazionali ha progettando un nuovo tipo di asfalto auto-riparante in grado di saldare le proprie crepe senza bisogno di manutenzione o intervento umano
Biomassa di scarto e IA per pavimentare il futuro
Un asfalto stradale auto-riparante messo a punto grazie a rifiuti di biomassa e all’impiego dell’intelligenza artificiale. Questo il progetto in cui si è cimentato un team di scienziati internazionali provenienti dalla Swansea University, il King’s College di Londra e l’Universidad del Bío-Bío. Il gruppo cercava una soluzione pratica e sostenibile al problema delle buche stradali, che eliminasse i tradizionali costi di manutenzione o di intervento umano.
La soluzione? Andare al cuore del problema stesso.
L’ossidazione del bitume
Un tipico sistema stradale moderno è composto da doppi o tripli strati di asfalto con una durata prevista di 20-40 anni. Crepe e fratture nella pavimentazione si possono creare quando il legante bituminoso – una combinazione di asfalteni e malteni (resine e oli) presente nella miscela – si indurisce tramite ossidazione. A quel punto lo stress causato dal carico del traffico accelera i danni dell’invecchiamento.
Sebbene questo processo sia irreversibile, lo stato viscoelastico della miscela di asfalto può essere recuperato mediante l’aggiunta di bitume con un alto valore di penetrazione o di un agente rigenerante. In questo modo è possibile ridurre la rigidità del legante bituminoso ossidato e prolungare la vita della pavimentazione. È qui che entra in gioco il rigenerante incapsulato del gruppo.
Il nuovo asfalto stradale auto-riparante
Gli scienziati hanno proposto per la prima volta, l’uso di spore di origine biologica (Lycopodium clavatum) per l’incapsulamento di rigeneranti a base di olio riciclato. Le spore sono state trattate chimicamente e quindi riempite con olio di girasole in miscela con sporopollenina, un biopolimero estremamente resistente, presente nelle pareti esterne dei granuli di polline. Quando l’asfalto inizia a screpolarsi le spore rilasciano il contenuto interno, aiutando a invertire il processo.
Negli esperimenti di laboratorio, è stato dimostrato che questo materiale avanzato è in grado di riparare completamente una microfessura sulla sua superficie in meno di un’ora.
Durante la ricerca, è stato utilizzato l’apprendimento automatico per studiare molecole organiche in fluidi complessi come il bitume. Il team ha sviluppato un nuovo modello basato sui dati per accelerare le simulazioni atomistiche facendo progredire la ricerca sull’ossidazione del bitume e sulla formazione di crepe.
Spiega il dott. Jose Norambuena-Contreras, docente presso il Dipartimento di Ingegneria civile dell’Università di Swansea ed esperto di asfalto stradale auto-riparante: “Come parte del nostro studio interdisciplinare, abbiamo riunito esperti di ingegneria civile, chimica e informatica, combinando queste conoscenze con gli strumenti di intelligenza artificiale all’avanguardia di Google Cloud. Siamo orgogliosi di promuovere lo sviluppo di asfalto auto-riparante utilizzando rifiuti di biomassa e intelligenza artificiale. Questo approccio posiziona la nostra ricerca all’avanguardia nell’innovazione infrastrutturale sostenibile, contribuendo allo sviluppo di strade a zero emissioni nette con maggiore durata”.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces.
