Et banebrydende kunstig intelligens-system udviklet af forskere i Schweiz står til at revolutionere en af verdens mest CO2-tunge industrier: cementproduktionen.
Holdet ved Paul Scherrer Instituttet (PSI) har skabt det, de kalder en "digital kogebog for klimavenlig cement" – en AI-model, der lynhurtigt kan designe nye cementformuleringer med markant lavere CO2-aftryk, uden at gå på kompromis med de nødvendige strukturelle egenskaber.
"Det gør det muligt for os at simulere og optimere cementformuleringer, så de udleder væsentligt mindre CO2, samtidig med at de bevarer den samme høje mekaniske ydeevne," forklarer matematikeren Romana Boiger, hovedforfatter på studiet, der blev offentliggjort i Materials and Structures i juni 2025.
Vigtigheden af denne innovation kan næppe overvurderes. Cementproduktion står for cirka 8% af verdens samlede CO2-udledning – mere end hele den globale luftfartssektor. Omtrent halvdelen af disse udledninger stammer fra den kemiske reaktion, der opstår, når kalksten opvarmes for at fremstille klinker, den vigtigste bindekomponent i cement.
Traditionelt kræver udviklingen af nye cementformuleringer omfattende laboratorietests, hvor hver iteration kan tage uger eller måneder. PSI-holdets AI-tilgang accelererer denne proces markant ved at bruge neurale netværk, der er trænet på data fra deres GEMS-software, som simulerer de komplekse kemiske reaktioner under cementhærdning.
"I stedet for sekunder eller minutter kan det trænede neurale netværk nu beregne de mekaniske egenskaber for en vilkårlig cementopskrift på millisekunder – altså omkring tusind gange hurtigere end ved traditionelle modelleringsmetoder," forklarer Boiger.
I stedet for at teste opskrifter tilfældigt benyttede forskerne en omvendt tilgang, hvor de brugte genetiske algoritmer til at identificere specifikke formuleringer, der opfylder foruddefinerede mål for både CO2-udledning og materialestyrke. Flere AI-identificerede cementopskrifter har allerede vist stort potentiale for at reducere udledningerne uden at gå på kompromis med kvaliteten.
Det tværfaglige projekt samlede cementkemikere, termodynamikeksperter og AI-specialister som en del af Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE). Selvom det nuværende studie primært fungerer som et proof-of-concept, planlægger forskerne at udvide deres model til også at tage højde for faktorer som råmaterialetilgængelighed og miljøforhold.
"Dette er kun begyndelsen," siger Nikolaos Prasianakis, der tog initiativ til studiet. "De tidsbesparelser, som en så generel arbejdsgang giver, er enorme – hvilket gør det til en meget lovende tilgang til alle former for materialer og systemdesign."