Um sistema inovador de inteligência artificial desenvolvido por pesquisadores na Suíça está prestes a revolucionar uma das indústrias mais intensivas em carbono do mundo: a produção de cimento.
A equipe do Instituto Paul Scherrer (PSI) criou o que chamam de "livro de receitas digital para cimento sustentável" — um modelo de IA capaz de projetar rapidamente novas formulações de cimento com pegadas de carbono dramaticamente menores, mantendo as propriedades estruturais necessárias.
"Isso nos permite simular e otimizar formulações de cimento para que emitam significativamente menos CO2, mantendo o mesmo alto nível de desempenho mecânico", explica a matemática Romana Boiger, autora principal do estudo publicado na revista Materials and Structures em junho de 2025.
A importância dessa inovação é difícil de superestimar. A produção de cimento responde por aproximadamente 8% das emissões globais de dióxido de carbono — mais do que todo o setor de aviação mundial. Cerca de metade dessas emissões provém da reação química que ocorre quando o calcário é aquecido para produzir clínquer, o principal componente aglutinante do cimento.
Tradicionalmente, o desenvolvimento de novas formulações de cimento exige extensos testes laboratoriais, com cada iteração levando semanas ou meses. A abordagem com IA da equipe do PSI acelera esse processo de forma radical, utilizando redes neurais treinadas com dados do software GEMS, que simula as complexas reações químicas durante o endurecimento do cimento.
"Em vez de segundos ou minutos, a rede neural treinada agora pode calcular propriedades mecânicas para uma receita arbitrária de cimento em milissegundos — ou seja, cerca de mil vezes mais rápido do que com a modelagem tradicional", explica Boiger.
Em vez de testar receitas aleatoriamente, os pesquisadores empregaram uma abordagem reversa, utilizando algoritmos genéticos para identificar formulações específicas que atendam a metas predeterminadas tanto para emissões de CO2 quanto para resistência do material. Diversas receitas de cimento identificadas pela IA já demonstraram grande potencial para reduzir emissões sem comprometer a qualidade.
O projeto interdisciplinar reuniu químicos de cimento, especialistas em termodinâmica e especialistas em IA como parte do Centro Suíço de Excelência em Emissões Líquidas Zero (SCENE). Embora o estudo atual sirva principalmente como prova de conceito, os pesquisadores planejam expandir o modelo para considerar fatores adicionais, como disponibilidade de matérias-primas e condições ambientais.
"Isso é apenas o começo", afirma Nikolaos Prasianakis, que iniciou o estudo. "A economia de tempo proporcionada por esse fluxo de trabalho geral é enorme — tornando-o uma abordagem muito promissora para todos os tipos de projetos de materiais e sistemas."