Sebuah sistem kecerdasan buatan (AI) revolusioner yang dikembangkan oleh para peneliti di Swiss siap merevolusi salah satu industri paling intensif karbon di dunia: produksi semen.
Tim di Paul Scherrer Institute (PSI) telah menciptakan apa yang mereka sebut sebagai "buku resep digital untuk semen ramah iklim"—sebuah model AI yang dapat dengan cepat merancang formulasi semen baru dengan jejak karbon yang jauh lebih rendah, namun tetap mempertahankan sifat struktural yang diperlukan.
"Hal ini memungkinkan kami untuk mensimulasikan dan mengoptimalkan formulasi semen sehingga menghasilkan emisi CO2 yang jauh lebih sedikit, sambil mempertahankan tingkat performa mekanis yang tinggi," jelas matematikawan Romana Boiger, penulis utama studi yang dipublikasikan di Materials and Structures pada Juni 2025.
Signifikansi inovasi ini sangat besar. Produksi semen menyumbang sekitar 8% dari total emisi karbon dioksida global—lebih banyak daripada seluruh sektor penerbangan di dunia. Sekitar setengah dari emisi ini berasal dari reaksi kimia yang terjadi saat batu kapur dipanaskan untuk menghasilkan klinker, komponen pengikat utama dalam semen.
Secara tradisional, pengembangan formulasi semen baru membutuhkan pengujian laboratorium yang ekstensif, dengan setiap iterasi memakan waktu berminggu-minggu atau bahkan berbulan-bulan. Pendekatan AI dari tim PSI mempercepat proses ini secara dramatis, menggunakan jaringan saraf yang dilatih dengan data dari perangkat lunak GEMS mereka, yang mensimulasikan reaksi kimia kompleks selama proses pengerasan semen.
"Alih-alih detik atau menit, jaringan saraf yang sudah terlatih kini dapat menghitung sifat mekanis untuk resep semen apa pun dalam hitungan milidetik—sekitar seribu kali lebih cepat dibandingkan pemodelan tradisional," jelas Boiger.
Alih-alih menguji resep secara acak, para peneliti menggunakan pendekatan terbalik dengan algoritma genetika untuk mengidentifikasi formulasi spesifik yang memenuhi target emisi CO2 dan kekuatan material yang telah ditentukan. Beberapa resep semen yang diidentifikasi AI telah menunjukkan potensi besar dalam mengurangi emisi tanpa mengorbankan kualitas.
Proyek lintas disiplin ini melibatkan ahli kimia semen, pakar termodinamika, dan spesialis AI sebagai bagian dari Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE). Meski studi saat ini masih berupa proof of concept, para peneliti berencana memperluas model mereka dengan mempertimbangkan faktor lain seperti ketersediaan bahan baku dan kondisi lingkungan.
"Ini baru permulaan," kata Nikolaos Prasianakis, penggagas studi tersebut. "Penghematan waktu yang ditawarkan oleh alur kerja umum seperti ini sangat besar—menjadikannya pendekatan yang sangat menjanjikan untuk segala jenis desain material dan sistem."