Schweizer Forschende haben ein System künstlicher Intelligenz entwickelt, das eine der weltweit CO₂-intensivsten Branchen revolutionieren könnte, indem es klimafreundliche Zementrezepte in Sekundenschnelle erstellt.
Die Zementindustrie verursacht derzeit rund 8 % der globalen CO₂-Emissionen – mehr als das Dreifache des gesamten Flugverkehrs. Das von Forschenden am Paul Scherrer Institut (PSI) in der Schweiz entwickelte KI-System reduziert den CO₂-Fußabdruck von Zement drastisch, indem es die Rezeptur neu gestaltet und Tausende von Zutatenkombinationen simuliert, um Formulierungen zu finden, die die Festigkeit erhalten und gleichzeitig deutlich weniger CO₂ ausstoßen.
„Eine vielversprechende Strategie zur Emissionsminderung ist es, die Zementrezeptur selbst zu verändern – indem ein Teil des Klinkers durch alternative zementartige Materialien ersetzt wird“, erklärt die Mathematikerin Romana Boiger, Erstautorin der Studie. „Anstatt Tausende von Varianten im Labor zu testen, können wir mit unserem Modell innerhalb von Sekunden praktikable Rezeptvorschläge generieren – es ist wie ein digitales Kochbuch für klimafreundlichen Zement.“
Das KI-Modell berechnet die gesamten CO₂-Emissionen verschiedener Zementmaterial-Rezepte in Millisekunden – etwa tausendmal schneller als herkömmliche Modellierungen. „Man könnte sagen, wir betreiben Geologie im Zeitraffer“, sagt John Provis, Leiter der Forschungsgruppe Zementsysteme am PSI und Mitautor der Studie.
Das Potenzial ist enorm. „Um es klar zu sagen: Die Menschheit verbraucht heute mehr Zement als Nahrung – etwa eineinhalb Kilogramm pro Person und Tag“, merkt Provis an. „Wenn wir das Emissionsprofil nur um wenige Prozent verbessern könnten, entspräche das einer CO₂-Reduktion, die Tausenden oder sogar Zehntausenden von Autos entspricht.“
Das interdisziplinäre Projekt brachte Zementchemiker, Thermodynamik-Experten und KI-Spezialisten im Rahmen des Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE) zusammen, einem Forschungsprogramm, das wissenschaftlich fundierte Lösungen zur drastischen Reduktion von Treibhausgasemissionen in Industrie und Energieversorgung entwickelt.
Auch wenn die Studie derzeit ein Proof-of-Concept ist, hoffen die Forschenden, dass ihre Arbeit den Weg zu Netto-Null-Emissionen in der Zementproduktion beschleunigt. Labortests bleiben unerlässlich, aber KI bietet einen bislang unerreichten Beschleuniger für die Entwicklung nachhaltigen, hochwertigen Zements, der diese kritische, aber CO₂-intensive Branche transformieren könnte.