Un système d’intelligence artificielle révolutionnaire, mis au point par des chercheurs en Suisse, est sur le point de transformer l’une des industries les plus polluantes au monde : la production de ciment.
L’équipe de l’Institut Paul Scherrer (PSI) a créé ce qu’elle décrit comme un « livre de recettes numérique pour un ciment respectueux du climat » — un modèle d’IA capable de concevoir rapidement de nouvelles formulations de ciment avec une empreinte carbone considérablement réduite, tout en conservant les propriétés structurelles requises.
« Cela nous permet de simuler et d’optimiser des formulations de ciment afin qu’elles émettent beaucoup moins de CO2 tout en maintenant le même niveau élevé de performance mécanique », explique la mathématicienne Romana Boiger, auteure principale de l’étude publiée dans Materials and Structures en juin 2025.
L’importance de cette innovation est difficile à surestimer. La production de ciment représente environ 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone — soit plus que l’ensemble du secteur de l’aviation à l’échelle mondiale. Environ la moitié de ces émissions provient de la réaction chimique qui se produit lorsque le calcaire est chauffé pour produire le clinker, le principal liant du ciment.
Traditionnellement, le développement de nouvelles formulations de ciment exige de nombreux tests en laboratoire, chaque itération prenant des semaines, voire des mois. L’approche par IA de l’équipe du PSI accélère ce processus de façon spectaculaire, grâce à des réseaux neuronaux entraînés à partir des données de leur logiciel GEMS, qui simule les réactions chimiques complexes lors du durcissement du ciment.
« Au lieu de secondes ou de minutes, le réseau neuronal entraîné peut maintenant calculer les propriétés mécaniques d’une recette de ciment arbitraire en quelques millisecondes — soit environ mille fois plus rapidement qu’avec la modélisation traditionnelle », explique Boiger.
Plutôt que de tester des recettes au hasard, les chercheurs ont utilisé une approche inverse, s’appuyant sur des algorithmes génétiques pour identifier des formulations précises qui répondent à des objectifs prédéfinis en matière d’émissions de CO2 et de résistance des matériaux. Plusieurs recettes de ciment identifiées par l’IA ont déjà démontré un fort potentiel pour réduire les émissions tout en maintenant la qualité.
Ce projet interdisciplinaire a réuni des chimistes du ciment, des experts en thermodynamique et des spécialistes de l’IA au sein du Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE). Bien que l’étude actuelle serve principalement de preuve de concept, les chercheurs prévoient d’étendre leur modèle afin de prendre en compte d’autres facteurs comme la disponibilité des matières premières et les conditions environnementales.
« Ce n’est qu’un début », affirme Nikolaos Prasianakis, qui a initié l’étude. « Les économies de temps offertes par un tel processus général sont énormes — ce qui en fait une approche très prometteuse pour toutes sortes de conceptions de matériaux et de systèmes. »