स्विस शोधकर्ताओं ने एक ऐसा एआई सिस्टम तैयार किया है, जो सेकंडों में पर्यावरण-अनुकूल सीमेंट रेसिपी तैयार कर सकता है, जिससे दुनिया के सबसे अधिक कार्बन-उत्सर्जक उद्योगों में से एक में बदलाव आ सकता है।
पॉल शेरर इंस्टीट्यूट (PSI) की टीम ने एक मशीन लर्निंग दृष्टिकोण विकसित किया है, जो सीमेंट के फॉर्मूले को फिर से डिज़ाइन कर उसके कार्बन फुटप्रिंट को नाटकीय रूप से कम कर सकता है। उनका सिस्टम हजारों घटक संयोजनों का सिमुलेशन करता है और उन फॉर्मूलेशनों की पहचान करता है जो संरचनात्मक मजबूती बनाए रखते हुए बहुत कम CO2 उत्सर्जन करते हैं—वह भी चंद सेकंड में।
यह नवाचार एक बड़ी जलवायु चुनौती को लक्षित करता है, क्योंकि सीमेंट उद्योग वैश्विक CO2 उत्सर्जन का लगभग आठ प्रतिशत उत्पन्न करता है—जो पूरी वैश्विक विमानन क्षेत्र से भी अधिक है। सीमेंट संयंत्रों में रोटरी भट्टियों को 1,400 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है ताकि पिसे हुए चूना पत्थर को क्लिंकर में बदला जा सके, जो तैयार सीमेंट का कच्चा माल है।
आश्चर्यजनक रूप से, सीमेंट के उत्सर्जन का आधे से भी कम हिस्सा दहन प्रक्रिया से आता है। अधिकांश उत्सर्जन कच्चे माल से निकलता है: चूना पत्थर में रासायनिक रूप से बंधा CO₂ उच्च तापमान की भट्टियों में उसके रूपांतरण के दौरान मुक्त हो जाता है।
उत्सर्जन को कम करने के लिए एक आशाजनक रणनीति है कि सीमेंट की रेसिपी में कुछ क्लिंकर को वैकल्पिक सीमेंटयुक्त पदार्थों से बदला जाए। यही वह दिशा है, जिसमें PSI की वेस्ट मैनेजमेंट लैब की अंतरविषयक टीम शोध कर रही है।
"इससे हम सीमेंट के फॉर्मूलेशन का सिमुलेशन और अनुकूलन कर सकते हैं, ताकि वे कम CO2 उत्सर्जन के साथ वही उच्च यांत्रिक प्रदर्शन बनाए रखें," अध्ययन की पहली लेखिका और गणितज्ञ रोमाना बोइगर बताती हैं। "हजारों वेरिएशन को लैब में टेस्ट करने के बजाय, हम अपने मॉडल से व्यावहारिक रेसिपी सुझाव सेकंडों में प्राप्त कर सकते हैं—यह जलवायु-अनुकूल सीमेंट के लिए डिजिटल कुकबुक जैसा है।"
औद्योगिक उपोत्पाद जैसे लौह उत्पादन से निकलने वाला स्लैग और कोयला आधारित बिजली संयंत्रों से फ्लाई ऐश पहले से ही सीमेंट फॉर्मूलेशन में आंशिक रूप से क्लिंकर की जगह ले रहे हैं। हालांकि, वैश्विक सीमेंट की मांग इतनी विशाल है कि ये सामग्री अकेले ही आवश्यकता पूरी नहीं कर सकतीं। "हमें ऐसे सही संयोजन की जरूरत है, जिसमें बड़ी मात्रा में उपलब्ध सामग्री हों और जिनसे उच्च गुणवत्ता वाला, विश्वसनीय सीमेंट तैयार किया जा सके," PSI के सीमेंट सिस्टम्स रिसर्च ग्रुप के प्रमुख और अध्ययन के सह-लेखक जॉन प्रोविस कहते हैं।
इस परियोजना के लिए अंतरविषयक दृष्टिकोण की आवश्यकता थी, जिसमें सीमेंट रसायनज्ञ, थर्मोडायनामिक्स विशेषज्ञ और एआई विशेषज्ञ एक साथ आए। यह शोध SCENE (स्विस सेंटर ऑफ एक्सीलेंस ऑन नेट जीरो एमिशन्स) के तहत किया गया, जो एक अंतरविषयक अनुसंधान कार्यक्रम है और उद्योग एवं ऊर्जा आपूर्ति में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को बड़े पैमाने पर घटाने के लिए वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित समाधान विकसित करने का लक्ष्य रखता है।
यह शोध जर्नल 'मटीरियल्स एंड स्ट्रक्चर्स' में प्रकाशित हुआ है और जलवायु परिवर्तन से लड़ाई में सबसे चुनौतीपूर्ण क्षेत्रों में से एक के डीकार्बोनाइजेशन की दिशा में आशाजनक रास्ता दिखाता है।