Investigadores suíços criaram um sistema de inteligência artificial que elabora receitas de cimento amigas do ambiente em apenas segundos, podendo transformar uma das indústrias mais intensivas em carbono do mundo.
A equipa do Instituto Paul Scherrer (PSI) desenvolveu uma abordagem de aprendizagem automática que pode reduzir drasticamente a pegada de carbono do cimento ao redesenhar a sua receita. O sistema simula milhares de combinações de ingredientes, identificando aquelas que mantêm a integridade estrutural e emitem muito menos CO2 — tudo em segundos.
A inovação visa um desafio climático significativo, já que a indústria do cimento é responsável por cerca de oito por cento das emissões globais de CO2 — mais do que todo o setor da aviação a nível mundial. Os fornos rotativos das fábricas de cimento são aquecidos a uns impressionantes 1.400 graus Celsius para transformar calcário moído em clínquer, a matéria-prima do cimento pronto a usar.
Surpreendentemente, menos de metade das emissões do cimento provêm do próprio processo de combustão. A maioria é libertada a partir das matérias-primas: o CO₂ quimicamente ligado ao calcário é libertado durante a sua transformação em fornos de alta temperatura.
Uma estratégia promissora para reduzir as emissões passa por modificar a receita do cimento, substituindo parte do clínquer por materiais cimentícios alternativos. É precisamente isso que a equipa interdisciplinar do Laboratório de Gestão de Resíduos do PSI tem vindo a investigar.
"Isto permite-nos simular e optimizar formulações de cimento que emitem significativamente menos CO2, mantendo o mesmo elevado nível de desempenho mecânico", explica a matemática Romana Boiger, primeira autora do estudo. "Em vez de testarmos milhares de variações no laboratório, podemos usar o nosso modelo para gerar sugestões práticas de receitas em segundos — é como ter um livro de receitas digital para cimento amigo do ambiente."
Subprodutos industriais, como escória da produção de ferro e cinzas volantes de centrais termoelétricas a carvão, já estão a ser utilizados para substituir parcialmente o clínquer nas formulações de cimento. No entanto, a procura global de cimento é tão grande que estes materiais, por si só, não conseguem satisfazer as necessidades. "O que precisamos é da combinação certa de materiais disponíveis em grandes quantidades e a partir dos quais se possa produzir cimento de elevada qualidade e fiabilidade", afirma John Provis, líder do Grupo de Investigação em Sistemas de Cimento do PSI e coautor do estudo.
O projeto exigiu uma abordagem interdisciplinar, reunindo químicos de cimento, especialistas em termodinâmica e peritos em IA. Foi realizado no âmbito do SCENE (Centro Suíço de Excelência para Emissões Líquidas Zero), um programa de investigação interdisciplinar que visa desenvolver soluções cientificamente fundamentadas para reduzir drasticamente as emissões de gases com efeito de estufa na indústria e no fornecimento de energia.
A investigação foi publicada na revista Materials and Structures, oferecendo um caminho promissor para a descarbonização de um dos setores mais desafiantes na luta contra as alterações climáticas.