Los hoyos en las calles y carreteras representan un problema, como por ejemplo en la comuna de Maipú, y también en lugares de todo el mundo, desde carreteras afectadas por las lluvias monzónicas en Asia hasta países con inviernos extremos. En Reino Unido, las reparaciones de las carreteras requieren un monto anual de 143,5 millones de libras, lo equivalente a 172 millones de euros.

El asfalto es esencial para corregir estos desperfectos, pero su producción implica altas emisiones de carbono y contaminantes como óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y partículas en suspensión. 

Al respecto, un equipo de investigadores del King's College London y la Universidad de Swansea, junto con científicos chilenos, podría haber encontrado una solución innovadora gracias a las herramientas de inteligencia artificial de Google Cloud.

“Nuestra investigación reúne a expertos en ingeniería civil, química y ciencias de la computación para estudiar las propiedades de autorreparación de un betún modificado”, comenta el Dr. José Norambuena-Contreras, especialista en asfalto autorreparable en la Universidad de Swansea.

“Al combinar estos conocimientos con las herramientas de IA de Google Cloud, buscamos comprender mejor las capacidades de regeneración del betún mediante un diseño molecular desde la base. Estamos orgullosos de impulsar el desarrollo de un asfalto autorreparable con desechos de biomasa y tecnología de inteligencia artificial. Este enfoque nos sitúa a la vanguardia de la innovación en infraestructuras sostenibles, contribuyendo a la creación de carreteras duraderas y con menor impacto ambiental”, añade.

Carreteras sostenibles

El asfalto se compone de agregados (piedra triturada, arena y grava) y betún, una sustancia viscosa derivada del petróleo. Con el transcurso del tiempo, el betún se endurece a causa de la oxidación, provocando la aparición de grietas. La situación empeora si el agua se filtra en estas fisuras y se congela, lo que genera hundimientos.

Para enfrentar este desafío, los investigadores emplearon aprendizaje automático para analizar moléculas orgánicas en fluidos complejos como el betún. Idearon un modelo basado en datos para acelerar simulaciones atómicas y estudiar el comportamiento de los materiales. Con la colaboración de Google Cloud, también están simulando digitalmente la dinámica del betún.

El Dr. Francisco Martín-Martínez, experto en Química Computacional en King’s College London, explica: “queremos imitar la capacidad de curación natural. Así como un árbol o un animal pueden sanar sus heridas, buscamos que el asfalto se regenere solo. Esto prolongará la vida útil de las carreteras y reducirá la necesidad de reparaciones. Además, estamos incorporando materiales sostenibles, como desechos de biomasa, para disminuir la dependencia del petróleo.”

Los residuos de biomasa son abundantes, económicos y accesibles en todo el mundo. Utilizarlos para fabricar materiales de infraestructura reduce la dependencia de recursos limitados y favorece la sostenibilidad.

Para crear este asfalto autorreparable, los científicos incorporaron esporas porosas que son más delgadas que un cabello humano, las cuales son fabricadas a partir de plantas. Estas esporas contienen aceites reciclados que se liberan cuando aparecen grietas en el asfalto, reparando el daño de manera automática.

Posible revolución

En pruebas de laboratorio, este material vanguardista logró cerrar completamente una microgrieta en menos de una hora. Aunque la investigación sigue en desarrollo y aún no ha sido publicada, sus resultados podrían revolucionar la construcción de carreteras al disminuir la producción de asfalto y sus emisiones asociadas.

Iain Burgess, líder del sector público de Google Cloud en el Reino Unido e Irlanda, comenta: “el Dr. Francisco Martín-Martínez se unió al Programa de Innovadores de Investigación de Google Cloud en 2022, donde tuvo acceso a expertos, recursos técnicos y capacitación. Ahora, es emocionante ver cómo los equipos de Swansea y King’s College London están aprovechando la tecnología en la nube y herramientas de IA como Gemini y Vertex AI para hacer descubrimientos más eficientes en la ciencia de materiales.”

Este avance podría causar una revolución en la infraestructura vial, permitiendo la construcción de carreteras más resistentes y sostenibles para el futuro.