Представьте себе, что вы можете попрощаться с выбоинами — этими раздражающими кратерами, которые создают нагрузку на подвески и шины наших автомобилей. Мечта? Возможно, и нет, благодаря команде ученых, которые могут подарить нам самовосстанавливающиеся дороги будущего. Это не магия, а смесь биологии, химии и искусственного интеллекта, настоящий «эликсир долголетия» для асфальта. Цель состоит в том, чтобы создать дорожное покрытие, способное восстанавливаться подобно раненому дереву, что значительно сократит расходы на техническое обслуживание, ущерб транспортным средствам и воздействие на окружающую среду. Давайте вместе выясним, как работает это нововведение?
Прощай, поврежденный асфальт: биоспоры наступают
Группа исследователей из престижного Королевский колледж в Лондоне, совместно с коллегами из Университет Суонси и другие чилийские коллеги сделали сенсационное открытие: метод обращения вспять процесса разрушения битума. Это открывает невероятные сценарии, перенося нас в будущее, в котором дороги будут ремонтироваться сами собой, словно по волшебству. Но во сколько обходятся нам выбоины сегодня? В Европе (особенно, но также в США и других странах) ущерб от выбоин составляет до нескольких десятков миллиардов в год, астрономическая цифра, которая бьет по карману автомобилистов. Не говоря уже о неудобствах, опасностях и потерянном времени.
«Создание асфальта, способного самовосстанавливаться, увеличит долговечность дорог и сократит потребность в ремонте»
Вот почему это нововведение так важно: речь идет не только об экономии денег, но и об улучшении качества жизни и защите окружающей среды.
Тайна испорченного битума
Но почему асфальт портится? Виновником является битум, эта черная вязкая субстанция, которая скрепляет дорожное покрытие. При воздействии кислорода битум затвердевает и трескается. Точный механизм этого процесса до сих пор остается загадкой, но исследователи используют передовые методы, чтобы обучение с помощью машины раскрыть свои секреты. Задача сложная, поскольку битум представляет собой смесь самых разных органических молекул.
«Сложные молекулярные органические жидкости, такие как битум, смазочные материалы, сырая нефть или биомасла из биоперерабатывающих заводов, по своей природе трудно моделировать с молекулярной точностью, учитывая большое разнообразие и сложность органических молекул в их составе».
По этой причине исследователи разработали сложную вычислительную систему, способную анализировать данные экспериментов Газовая хроматография-масс-спектрометрия и создать прогностические модели поведения битума.
Биоспора: ключ к самовосстанавливающимся дорогам будущего
Но давайте перейдем к сути открытия: как эти дороги будущего будут восстанавливаться? Секрет кроется в использовании «чрезвычайно устойчивых биоспор», размером меньше человеческого волоса. Представьте себе их как крошечные капсулы, наполненные переработанными маслами, способными «омолодить» асфальт. При образовании трещины эти капсулы разрываются, высвобождая свое драгоценное содержимое и обращая процесс разрушения вспять.
Il Доктор Франциско Мартин-Мартинес, эксперт по вычислительной химии в Королевский колледж в Лондоне и соавтор исследования (что я ссылаюсь на вас здесь), объясняет, что вдохновение приходит от природы (просто для разнообразия): «В нашем исследовании мы хотим воспроизвести целебные свойства, наблюдаемые в природе. Например, когда срубают дерево или животное, их раны со временем заживают естественным образом, используя их собственную биологию».
Устойчивость и экономия: преимущества
Дороги будущего будут не только более прочными, но и более экологичными. Исследователи тестируют отходы, такие как биомасса, чтобы снизить зависимость от нефти и природных ресурсов.
«В нашем новом асфальте мы также используем экологически чистые материалы, включая отходы биомассы. Это снизит нашу зависимость от нефти и природных ресурсов. Отходы биомассы доступны повсеместно и стоят недорого. Производство инфраструктурных материалов из местных ресурсов, таких как отходы, снижает зависимость от имеющейся нефти, помогая тем регионам мира, которые имеют ограниченный доступ к асфальту на основе нефти».
Биомасса — это обильный и дешевый ресурс, доступный в любом уголке планеты. Использование его при строительстве дорог означает снижение загрязнения, создание новых рабочих мест и продвижение экономики замкнутого цикла. Типичное выражение, которое мы используем, когда у нас спустило колесо («Какая паршивая дорога»), приобретет совершенно новое значение.
Дороги будущего, как новые в рекордные сроки
Лабораторные эксперименты показали, что микротрещина можно отремонтировать менее чем за час. Забудьте о длительном ожидании, бесконечных стройках и бесконечных очередях. С дорогами будущего проблемы решаются сами собой, быстро и эффективно.
«В Великобритании, где люди любят громко жаловаться на подобные вещи, расходы составляют около 143,5 млн фунтов стерлингов в год, и это без учета расходов местных журналистов на то, чтобы фотографировать раздраженных местных жителей, стоящих рядом с ними и хмурящихся».
Конечно, предстоит еще долгий путь. Для повсеместного внедрения этой многообещающей технологии необходимы дальнейшие исследования и инвестиции. Но будущее выглядит ярче, чем когда-либо. Будущее, в котором выбоины останутся лишь неприятным воспоминанием, а наши дороги станут безопаснее, экологичнее и долговечнее. Даже в Неаполе! (Что ж, энтузиазм заставляет меня забыть об осторожности.)
