به گزارش دنیای نفت و قیر، مراکز پژوهشی زیرساختی در اروپا آزمایش نسل تازهای از مصالح خودترمیمشونده جادهای را آغاز کردهاند که میکروبیولوژی، شیمی کپسولهسازی و سامانههای قیری اصلاحشده را با یکدیگر ترکیب میکند. ایده نوظهور که اکنون در سوئیس، هلند و چندین آزمایشگاه دانشگاهی در اروپا و آسیا بررسی میشود، بر قرار دادن باکتریهای غیرفعال درون کپسولهای میکروسکوپی تمرکز دارد؛ کپسولهایی که میتوانند در ساختار آسفالت و لایههای غنی از قیر زنده بمانند. پژوهشگران این پروژهها معتقدند این فناوری در آینده میتواند هزینههای نگهداری را کاهش دهد، عمر روسازی را افزایش دهد، مصرف قیر را پایین بیاورد و اقتصاد زیرساختهای حملونقل در مناطق دارای تنش حرارتی شدید را دگرگون کند.
این فناوری توجه زیادی را به خود جلب کرده، زیرا سامانههای متداول آسفالتی همچنان در برابر افزایش بار ترافیکی، فشارهای اقلیمی و هزینههای روبهرشد نگهداری با محدودیتهای ساختاری روبهرو هستند. در خاورمیانه، جایی که دمای سطح جادهها در تابستان بهطور مداوم از محدوده عملکرد استاندارد عبور میکند، وزارتخانههای حملونقل و پیمانکاران راهسازی به دنبال روشهای تازهای هستند که بتواند شیارافتادگی، ترکخوردگی خستگی، اکسیداسیون و پیرشدگی حرارتی را کاهش دهد. اکنون ایده کپسولهای باکتریایی بهعنوان یکی از گزینههای بلندمدت برای چنین شرایطی بررسی میشود، بهویژه در کشورهایی که میخواهند دفعات تعمیر بزرگراهها و مسیرهای صنعتی متصل به بنادر، پالایشگاهها و مناطق لجستیکی را کاهش دهند.
نسل فعلی پژوهشهای مربوط به آسفالت باکتریایی تفاوت چشمگیری با مفاهیم قدیمی خودترمیمی روسازی دارد که طی دهه گذشته آزمایش میشدند. روشهای قبلی عمدتاً بر اصلاحکنندههای پلیمری، سامانههای گرمایش القایی، الیاف فولادی، کپسولهای احیاکننده و فناوریهای فعالسازی حرارتی تکیه داشتند که هدفشان نرمکردن قیر پیرشده و اتصال دوباره ریزترکها بود. آن فناوریها بیشتر بر بازگرداندن انعطافپذیری ماده چسباننده پس از آغاز ترک تمرکز داشتند. اما سامانههای زیستی جدید مسیر متفاوتی را دنبال میکنند. بهجای گرمکردن مجدد یا نرمسازی شیمیایی، پژوهشگران در حال بررسی این موضوع هستند که آیا باکتریها میتوانند پیش از بروز تخریب شدید، مواد معدنی را مستقیماً درون ترکهای در حال شکلگیری تولید کنند یا نه.
پژوهشهای سوئیسی که اکنون مورد توجه قرار گرفتهاند، بر سامانههای باکتریایی کپسولهشدهای تمرکز دارند که قادرند در شرایط بسیار سخت روسازی دوام بیاورند. تلاشهای آزمایشی پیشین در حوزه زیرساختهای خودترمیمشونده با یک مانع جدی روبهرو بودند: باکتریها نمیتوانستند دمای بالای تولید آسفالت، محیط اکسیدکننده و کمبود رطوبت و اکسیژن در لایههای متراکم روسازی را تحمل کنند. به همین دلیل پژوهشگران نسل جدید کپسولها تمرکز خود را از خود باکتریها به سمت مهندسی پوستههای محافظ تغییر دادهاند.
این کپسولهای تازه با استفاده از مواد محافظ چندلایه ساخته میشوند تا میکروارگانیسمها را در برابر تماس مستقیم با حرارت هنگام اختلاط آسفالت محافظت کنند. چندین گروه پژوهشی در حال آزمایش پوستههای مبتنی بر سیلیکا، ساختارهای آلژینات کلسیم و کپسولهای معدنی پوششدادهشده با پلیمر هستند که در زمان تراکم آسفالت پایدار باقی میمانند اما هنگام ایجاد تنش مکانیکی ناشی از ترافیک و تشکیل ترک باز میشوند. طبق یافتههای اولیه منتشرشده در اواخر ۲۰۲۵ و اوایل ۲۰۲۶، برخی گونههای باکتریایی اکنون نرخ بقا بسیار بالاتری نسبت به آزمایشهای قدیمی نشان دادهاند.
یکی از مهمترین پیشرفتها به انتخاب خود گونههای باکتری مربوط میشود. تحقیقات قدیمی معمولاً از میکروارگانیسمهای استاندارد آزمایشگاهی با مقاومت محدود استفاده میکردند. اما مطالعات جدید اروپایی و آسیایی به سمت باکتریهایی رفتهاند که میتوانند برای مدت طولانی در حالت غیرفعال باقی بمانند. برخی گونههای باسیلوس (نوعی باکتری میلهای) توجه ویژهای را به خود جلب کردهاند، زیرا هاگ های آنها قادرند گرما، فشار، خشکی و تنش شیمیایی را تحمل کنند. هنگامی که ترکها راه نفوذ آب و اکسیژن را باز میکنند، این هاگ ها میتوانند دوباره فعال شوند.
پس از فعالشدن، باکتریها شروع به مصرف مواد مغذی ذخیرهشده درون کپسول میکنند. در جریان این فرایند متابولیکی، آنها کربنات کلسیم یا مواد معدنی مشابه تولید میکنند که بهتدریج درون ریزترکها انباشته میشوند. پژوهشگران این مکانیسم را «رسوبگذاری معدنی القاشده توسط میکروارگانیسمها» توصیف میکنند. رسوبات معدنی حاصل میتوانند سرعت گسترش ترک را کاهش دهند، مانع نفوذ رطوبت شوند و روند پیرشدگی با اکسیژن را در ساختار اطراف قیر کندتر کنند. شبیهسازیهای آزمایشگاهی نشان میدهد حتی ترمیم نسبی ترکها نیز ممکن است آسیب ساختاری بلندمدت روسازیهای آسفالتی را که در معرض بارگذاری مداوم ترافیک هستند، به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
آنچه مرحله پژوهشی ۲۰۲۶ را از مطالعات دانشگاهی گذشته متمایز میکند، تمرکز روزافزون بر سازگاری این فناوری با سامانههای قیری اصلاحشدهای است که هماکنون در راهسازی استفاده میشوند. بهجای بررسی باکتریها در محیطهای کاملاً آزمایشگاهی، پروژههای فعلی رفتار سامانههای کپسولهشده را در کنار قیرهای اصلاحشده باSBS ، مخلوطهای آسفالتی پلیمری، آسفالت بازیافتی و فناوریهای آسفالت گرم بررسی میکنند. این انتقال از میکروبیولوژی نظری به ادغام با فرمولاسیونهای صنعتی آسفالت، یک تغییر مهم در این حوزه بهشمار میرود.
پژوهشگران سوئیسی ظاهراً بر موضوعی تمرکز کردهاند که در بسیاری از تحقیقات گذشته نادیده گرفته میشد: ارتباط میان کپسولهای باکتریایی و پیرشدگی اکسیداتیو در محیطهای غنی از قیر. مطالعات قبلی معمولاً میزان بستهشدن ترکها را بررسی میکردند، بدون آنکه بهطور کامل مشخص کنند افزودنیهای باکتریایی چگونه بر رفتار رئولوژیکی، روند پیرشدگی یا پایداری حرارتی ماده چسباننده اثر میگذارند. تحقیقات جدید تلاش میکند مشخص کند آیا معدنیسازی باکتریایی میتواند از طریق محدودکردن مسیرهای نفوذ اکسیژن، سرعت اکسیداسیون را بهصورت غیرمستقیم کاهش دهد یا خیر. در صورت اثبات، این فناوری کاربردی فراتر از ترمیم ساده ترکها خواهد داشت.
حوزه تازه دیگری که اخیراً مورد توجه قرار گرفته، ارتباط سامانههای باکتریایی با آسفالت بازیافتی است. سازمانهای حملونقل اروپایی برای کاهش انتشار کربن و مقابله با افزایش هزینههای نفتی، سهم مواد بازیافتی را در تولید آسفالت افزایش دادهاند. با این حال، استفاده گسترده از آسفالت بازیافتی اغلب باعث شکنندگی بیشتر روسازی میشود، زیرا قیر قدیمی به مرور زمان انعطافپذیری خود را از دست میدهد. اکنون برخی گروههای پژوهشی در حال بررسی این موضوع هستند که آیا کپسولهای باکتریایی میتوانند ضعف ناشی از این شکنندگی را با کاهش تشکیل ترکهای ثانویه جبران کنند یا نه. این موضوع برای برنامههای پایداری اروپا اهمیت ویژهای پیدا کرده است.
پیامدهای اقتصادی این فناوری نیز وارد بحثها شده است. نگهداری جادهها سهم بزرگی از بودجه حملونقل در خلیج فارس، اروپا و آسیا را مصرف میکند. پروژههای مکرر بازسازی به حجم زیادی قیر تازه، سنگدانه، سوخت و تجهیزات ساختمانی نیاز دارند. اگر سامانههای باکتریایی بتوانند حتی مقدار محدودی عمر روسازی را افزایش دهند، اپراتورهای زیرساختی ممکن است بتوانند فاصله میان تعمیرات را بیشتر کرده و وابستگی خود به واردات محصولات قیری را کاهش دهند.
با وجود افزایش توجه جهانی، پژوهشگران همچنان تأکید میکنند که آسفالت باکتریایی هنوز در مرحله آزمایشی قرار دارد. استفاده تجاری گسترده آغاز نشده و چندین مسئله فنی همچنان در حال بررسی است. دوام بلندمدت در شرایط واقعی ترافیک، مقاومت کپسولها در اختلاط صنعتی آسفالت، پایداری مواد مغذی، هزینه تولید و ارزیابی زیستمحیطی همچنان موضوع پژوهش هستند.
