Revolucionarni sustav umjetne inteligencije, koji su razvili istraživači u Švicarskoj, spreman je preobraziti jednu od industrija s najvećim udjelom ugljika na svijetu: proizvodnju cementa.
Tim s Instituta Paul Scherrer (PSI) stvorio je ono što nazivaju "digitalnom kuharicom za cement prilagođen klimatskim promjenama" – AI model koji može brzo osmisliti nove formulacije cementa s drastično manjim ugljičnim otiskom, a pritom zadržati potrebna strukturna svojstva.
"To nam omogućuje simulaciju i optimizaciju formulacija cementa tako da emitiraju znatno manje CO2, a da pritom zadrže istu visoku razinu mehaničkih performansi", objašnjava matematičarka Romana Boiger, glavna autorica studije objavljene u časopisu Materials and Structures u lipnju 2025.
Značaj ove inovacije teško je precijeniti. Proizvodnja cementa odgovorna je za otprilike 8% globalnih emisija ugljičnog dioksida – više nego cijeli svjetski zračni promet. Otprilike polovica tih emisija dolazi iz kemijske reakcije koja nastaje pri zagrijavanju vapnenca za proizvodnju klinkera, glavne vezivne komponente u cementu.
Tradicionalno, razvoj novih formulacija cementa zahtijeva opsežna laboratorijska ispitivanja, pri čemu svaka iteracija traje tjednima ili mjesecima. AI pristup tima s PSI-ja dramatično ubrzava taj proces, koristeći neuronske mreže obučene na podacima iz njihovog GEMS softvera, koji simulira složene kemijske reakcije tijekom stvrdnjavanja cementa.
"Umjesto sekundi ili minuta, obučena neuronska mreža sada može izračunati mehanička svojstva za bilo koji recept cementa u milisekundama – što je otprilike tisuću puta brže nego tradicionalnim modeliranjem", objašnjava Boiger.
Umjesto nasumičnog testiranja recepata, istraživači su primijenili obrnut pristup, koristeći genetske algoritme za identificiranje specifičnih formulacija koje ispunjavaju unaprijed zadane ciljeve za emisije CO2 i čvrstoću materijala. Nekoliko AI-om identificiranih recepata cementa već je pokazalo velik potencijal za smanjenje emisija uz zadržavanje kvalitete.
Interdisciplinarni projekt okupio je kemičare za cement, stručnjake za termodinamiku i AI specijaliste u sklopu Švicarskog centra izvrsnosti za nulte emisije (SCENE). Iako trenutna studija prvenstveno služi kao dokaz koncepta, istraživači planiraju proširiti svoj model kako bi uključili dodatne čimbenike poput dostupnosti sirovina i okolišnih uvjeta.
"Ovo je tek početak", kaže Nikolaos Prasianakis, koji je pokrenuo studiju. "Ušteda vremena koju omogućuje ovakav opći radni proces je golema – što ga čini vrlo obećavajućim pristupom za sve vrste dizajna materijala i sustava."