In einem bedeutenden Fortschritt für nachhaltiges Bauen haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Paul Scherrer Institut (PSI) in der Schweiz ein künstliches Intelligenzsystem entwickelt, das in kürzester Zeit klimafreundliche Zementrezepte entwerfen kann – und damit das Potenzial besitzt, eine der weltweit CO2-intensivsten Branchen zu revolutionieren.
Die Zementindustrie verursacht derzeit etwa 8 % der globalen Kohlendioxidemissionen – mehr als der gesamte weltweite Flugverkehr. Das KI-basierte Modell des PSI-Teams beschleunigt die Entwicklung neuer Zementformulierungen, die die strukturelle Integrität bewahren und gleichzeitig die Umweltbelastung drastisch reduzieren.
"Damit können wir Zementformulierungen simulieren und optimieren, sodass sie deutlich weniger CO2 ausstoßen und dennoch die gleiche hohe mechanische Leistungsfähigkeit bieten", erklärt Mathematikerin Romana Boiger, Hauptautorin der Studie. "Anstatt Tausende 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-System ersetzt dabei Teile des Klinkers – der CO2-intensiven Hauptkomponente von Zement – durch alternative zementartige Materialien. Anstatt sich ausschließlich auf zeitaufwändige Laborexperimente zu verlassen, entwickelten die Forschenden einen Machine-Learning-Ansatz, der Tausende Zutatenkombinationen nahezu augenblicklich bewerten kann.
Der Durchbruch kommt zu einer Zeit, in der weltweit Forschende daran arbeiten, Baustoffe zu dekarbonisieren. Am MIT hat ein paralleles Projekt unter Leitung von Soroush Mahjoubi 19 potenzielle Zementalternativen identifiziert, darunter recycelte Keramiken wie alte Fliesen und Ziegel. Beide Forschungsteams betonen, dass alltägliche Abfallmaterialien künftig ein zweites Leben in den Gebäuden von morgen finden könnten.
Angesichts des wachsenden Drucks auf die Baubranche, ihre Umweltbilanz zu verbessern, bieten diese KI-getriebenen Innovationen einen vielversprechenden Weg nach vorn. Indem sie künstliche Intelligenz nutzen, um eines der ältesten und meistverwendeten Baumaterialien der Menschheit neu zu formulieren, legen die Forschenden das Fundament für nachhaltigere Infrastrukturen in einer CO2-begrenzten Welt.