Un système d’intelligence artificielle révolutionnaire, développé par des chercheurs en Suisse, s’apprête à transformer l’une des industries les plus émettrices de carbone au monde : la production de ciment.
L’équipe de l’Institut Paul Scherrer (PSI) a mis au point 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 à l’empreinte carbone considérablement réduite, tout en conservant les propriétés structurelles nécessaires.
« Cela nous permet de simuler et d’optimiser des formulations de ciment qui émettent nettement moins de CO2 tout en maintenant un niveau élevé de performance mécanique », explique la mathématicienne Romana Boiger, auteure principale de l’étude publiée en juin 2025 dans la revue Materials and Structures.
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 aérien mondial. Près de la moitié de ces émissions provient de la réaction chimique qui se produit lorsque le calcaire est chauffé pour produire le clinker, principal liant du ciment.
Traditionnellement, le développement de nouvelles formulations de ciment nécessite de longs essais en laboratoire, chaque itération prenant des semaines, voire des mois. L’approche par IA de l’équipe du PSI accélère considérablement ce processus, grâce à des réseaux de neurones entraînés à partir des données de leur logiciel GEMS, qui simule les réactions chimiques complexes lors de la prise du ciment.
« Au lieu de secondes ou de minutes, le réseau de neurones entraîné peut désormais calculer les propriétés mécaniques d’une recette de ciment arbitraire en quelques millisecondes – soit environ mille fois plus vite qu’avec la modélisation traditionnelle », précise Boiger.
Plutôt que de tester des recettes au hasard, les chercheurs ont adopté une approche inverse, utilisant des algorithmes génétiques pour identifier des formulations spécifiques répondant 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 montré un fort potentiel de réduction des 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). Si l’étude actuelle constitue avant tout une preuve de concept, les chercheurs prévoient d’étendre leur modèle pour 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, à l’initiative de l’étude. « Les gains de temps permis par un tel flux de travail général sont énormes – ce qui en fait une approche très prometteuse pour toutes sortes de conceptions de matériaux et de systèmes. »