Un rivoluzionario sistema di intelligenza artificiale sviluppato da ricercatori in Svizzera è pronto a trasformare una delle industrie più ad alto impatto di carbonio al mondo: la produzione di cemento.
Il team del Paul Scherrer Institute (PSI) ha creato quella che definisce una "ricetta digitale per un cemento amico del clima" – un modello di IA in grado di progettare rapidamente nuove formulazioni di cemento con un’impronta di carbonio drasticamente ridotta, mantenendo al contempo le proprietà strutturali necessarie.
"Questo ci permette di simulare e ottimizzare le formulazioni di cemento affinché emettano significativamente meno CO2, mantenendo lo stesso elevato livello di prestazioni meccaniche", spiega la matematica Romana Boiger, autrice principale dello studio pubblicato su Materials and Structures nel giugno 2025.
L’importanza di questa innovazione è difficile da sopravvalutare. La produzione di cemento rappresenta circa l’8% delle emissioni globali di anidride carbonica – più dell’intero settore dell’aviazione mondiale. Circa la metà di queste emissioni deriva dalla reazione chimica che si verifica quando il calcare viene riscaldato per produrre clinker, il principale componente legante del cemento.
Tradizionalmente, lo sviluppo di nuove formulazioni di cemento richiede estesi test di laboratorio, con ogni iterazione che può durare settimane o mesi. L’approccio basato sull’IA del team PSI accelera drasticamente questo processo, utilizzando reti neurali addestrate sui dati del loro software GEMS, che simula le complesse reazioni chimiche durante l’indurimento del cemento.
"Invece di secondi o minuti, la rete neurale addestrata ora può calcolare le proprietà meccaniche di una qualsiasi ricetta di cemento in millisecondi – ovvero circa mille volte più velocemente rispetto alla modellazione tradizionale", spiega Boiger.
Piuttosto che testare ricette casualmente, i ricercatori hanno adottato un approccio inverso, utilizzando algoritmi genetici per individuare formulazioni specifiche che soddisfino obiettivi prestabiliti sia per le emissioni di CO2 che per la resistenza del materiale. Diverse ricette di cemento individuate dall’IA hanno già mostrato un forte potenziale nella riduzione delle emissioni mantenendo la qualità.
Il progetto interdisciplinare ha riunito chimici del cemento, esperti di termodinamica e specialisti di IA nell’ambito dello Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE). Sebbene lo studio attuale rappresenti principalmente una prova di concetto, i ricercatori intendono estendere il modello per considerare ulteriori fattori come la disponibilità delle materie prime e le condizioni ambientali.
"Questo è solo l’inizio", afferma Nikolaos Prasianakis, che ha avviato lo studio. "Il risparmio di tempo offerto da un flusso di lavoro così generale è enorme – rendendolo un approccio molto promettente per ogni tipo di progettazione di materiali e sistemi."