Mewn arbrofion yn y labordy, dangoswyd bod y bitwmen hunan-adfer – y deunydd du gludiog yn y gymysgedd asffalt yn nwylo Dr Jose Norambuena-Contreras yn y llun uchod - yn gwella craciau bach yn llwyr ar ei arwyneb mewn llai nag awr.
Gall ffyrdd asffalt hunan-adfer, a wnaed o wastraff biomas ac a ddyluniwyd gyda chymorth deallusrwydd artiffisial (AI), gynnig ateb addawol i broblem tyllau ffyrdd y DU, sy’n costio oddeutu £143.5 miliwn o bunnoedd y flwyddyn.
Mae tîm o wyddonwyr o Brifysgol Abertawe a Choleg y Brenin Llundain, mewn cydweithrediad â gwyddonwyr yn Chile, yn dylunio math newydd o asffalt hunan-adfer sy'n gallu trwsio ei graciau ei hun heb angen gwaith cynnal a chadw nac unrhyw waith gan bobl.
Mae craciau'n ffurfio pan fydd bitwmen - y deunydd du gludiog sydd yn y cymysgedd asffalt - yn caledu drwy ocsideiddio, ond nid yw'r union brosesau y tu ôl i hyn yn hysbys.
Mae'r tîm wedi dod o hyd i ffordd o wrthdroi'r cracio a datblygu dulliau i "bwytho" asffalt yn ôl at ei gilydd, gan greu ffyrdd mwy gwydn a chynaliadwy.
Yn ystod yr ymchwil, cafodd math o AI a adnabyddir fel dysgu peirianyddol ei ddefnyddio i astudio moleciwlau organig mewn hylifau cymhleth fel bitwmen. Datblygodd y tîm fodel newydd a yrrir gan ddata i gyflymu efelychiadau atomistig, gan gyflymu ymchwil i ocsideiddio bitwmen a ffurfiant craciau. Mae'r tîm hefyd yn cydweithio â Google Cloud i ddynwared ymddygiad y bitwmen ar gyfrifiadur.
I wneud yr asffalt yn "hunan-adfer", roedd y tîm wedi cynnwys deunyddiau hynod fach, mandyllog a adnabyddir fel sborau, sy'n llai eu maint na llyweth o wallt ac wedi'u creu gan blanhigion. Mae'r sborau'n llawn olewau wedi'u hailgylchu, sy'n cael eu rhyddhau pan fydd yr asffalt yn dechrau cracio, gan helpu i wrthdroi'r broses.
Mewn arbrofion labordy, roedd y deunydd asffalt uwch hwn yn trwsio craciau bach ar ei arwyneb mewn llai nag awr.
Meddai Dr Jose Norambuena-Contreras, Uwch-ddarlithydd yn yr Adran Peirianneg Sifil ym Mhrifysgol Abertawe ac arbenigwyr mewn asffalt hunan-adfer: "Fel rhan o'n hastudiaeth ryngddisgyblaethol, rydym wedi dod ag arbenigwyr mewn peirianneg sifil, cemeg, a chyfrifiadureg ynghyd, gan gyfuno'r wybodaeth hon â theclynnau AI arloesol Google Cloud.
"Rydym yn falch o ddatblygu asffalt hunan-adfer drwy ddefnyddio gwastraff biomas a deallusrwydd artiffisial. Mae'r ymagwedd hon yn gosod ein gwaith ymchwil ar flaen y gad o ran arloesi isadeiledd cynaliadwy, gan gyfrannu at ddatblygu ffyrdd sero net sy’n fwy gwydn."
Mae cyfran helaeth o allyriadau carbon o ffyrdd yn gysylltiedig â chynhyrchu asffalt. Wrth i sector y priffyrdd flaenoriaethu lleihau carbon yn gynyddol i gefnogi nod Llywodraeth y DU o gyflawni allyriadau sero net erbyn 2050, mae gwella deunyddiau bitwminaidd arloesol ar gyfer ffyrdd asffalt wedi datblygu'n flaenoriaeth ymchwil allweddol.
Meddai Dr Norambuena-Contreras: "I bontio i ffyrdd asffalt sero-net mwy cynaliadwy, mae'n rhaid i Lywodraeth y DU a'r sector preifat fuddsoddi mewn ymgyrchoedd sy'n llywio arloesedd. Bydd cyflawni'r nod hwn erbyn 2050 dim ond yn bosib drwy ymdrechion unedig y byd academaidd, y llywodraeth a byd diwydiant."
Er ei bod wrthi’n cael ei ddatblygu o hyd, mae gan waith ymchwil y tîm botensial enfawr i wella isadeiledd a gwella cynaliadwyedd ar draws y byd.
Meddai Dr Francisco Martin-Martinez, arbenigwr mewn cemeg gyfrifiadol yng Ngholeg y Brenin Llundain: "Yn ein hymchwil, rydym eisiau efelychu'r nodweddion adfer a welir ym myd natur. Er enghraifft, pan fydd coeden neu anifail yn cael ei dorri, mae eu clwyfau'n gwella'n naturiol dros amser, gan ddefnyddio eu bioleg eu hunain. Bydd creu asffalt sy'n gallu hunan-adfer yn gwella gwydnwch ffyrdd ac yn lleihau'r angen i bobl lenwi tyllau yn y ffyrdd.
"Rydym hefyd yn defnyddio deunyddiau cynaliadwy yn ein hasffalt newydd, gan gynnwys gwastraff biomas. Bydd hyn yn lleihau ein dibyniaeth ar betrolewm ac adnoddau naturiol. Mae gwastraff biomas ar gael yn lleol ac ym mhobman, ac mae'n rhad. Mae cynhyrchu deunyddiau isadeiledd o adnoddau lleol megis gwastraff yn lleihau'r ddibyniaeth ar argaeledd petrolewm, sy'n helpu'r ardaloedd hynny yn y byd heb lawer o fynediad at asffalt sy'n seiliedig ar betrolewm."
Ychwanegodd Iain Burgess, Arweinydd Sector Cyhoeddus UKI yn Google Cloud: “Gwnaethom weithio gyda Dr Francisco Martin-Martinez am y tro cyntaf pan ymunodd â Rhaglen Arloeswyr Ymchwil Google Cloud yn 2022, gan ei gyflwyno i arbenigwyr Google, a darparu adnoddau technegol a hyfforddiant i gefnogi ei waith ymchwil. Bellach, mae'n wych gweld sut mae timau yn Abertawe a Choleg y Brenin, Llundain yn datgloi pŵer offer ar y cwmwl ac AI, gan gynnwys Gemini a Vertex AI, i ysgogi prosesau mwy effeithlon a darganfod priodweddau cemegol."
Mae ymchwil bresennol Dr Norambuena-Contreras i atebion bio-seiliedig mewngapsiwleiddio ar gyfer asffalt hunan-adfer hefyd yn cynnwys creu capsiwlau o fiobolymerau sy'n deillio o algâu brown ac olewau llysiau, ynghyd â datblygu adferwyr drwy drawsnewid teiars diwedd oes yn thermol.