Um sistema inovador de inteligência artificial desenvolvido por investigadores na Suíça está prestes a revolucionar uma das indústrias mais intensivas em carbono do mundo: a produção de cimento.
A equipa do Instituto Paul Scherrer (PSI) criou aquilo a que chama um "livro de receitas digital para cimento amigo do ambiente" – um modelo de IA capaz de conceber rapidamente novas formulações de cimento com uma pegada de carbono drasticamente inferior, mantendo as propriedades estruturais necessárias.
"Isto permite-nos simular e otimizar formulações de cimento para que emitam significativamente menos CO2, mantendo o mesmo elevado 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 desta inovação é difícil de sobrevalorizar. A produção de cimento é responsável por cerca de 8% das emissões globais de dióxido de carbono – mais do que todo o setor da aviação mundial. Cerca de metade destas emissões resulta 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 a demorar semanas ou meses. A abordagem baseada em IA da equipa do PSI acelera este processo de forma dramática, utilizando redes neuronais treinadas com dados do seu software GEMS, que simula as complexas reações químicas durante a solidificação do cimento.
"Em vez de segundos ou minutos, a rede neuronal treinada consegue agora calcular as propriedades mecânicas de uma receita de cimento arbitrária em milissegundos – ou seja, cerca de mil vezes mais rápido do que com a modelação tradicional", explica Boiger.
Em vez de testar receitas ao acaso, os investigadores utilizaram uma abordagem inversa, recorrendo a algoritmos genéticos para identificar formulações específicas que cumpram objetivos pré-definidos tanto para as emissões de CO2 como para a resistência do material. Várias receitas de cimento identificadas pela IA já demonstraram forte potencial para reduzir as emissões sem comprometer a qualidade.
O projeto interdisciplinar reuniu químicos de cimento, especialistas em termodinâmica e peritos em IA, no âmbito do Centro Suíço de Excelência para Emissões Líquidas Zero (SCENE). Embora o estudo atual sirva sobretudo como prova de conceito, os investigadores planeiam alargar o modelo para considerar fatores adicionais, como a disponibilidade de matérias-primas e as condições ambientais.
"Isto é apenas o começo", afirma Nikolaos Prasianakis, que iniciou o estudo. "A poupança de tempo proporcionada por um fluxo de trabalho tão geral é enorme – tornando-o uma abordagem muito promissora para todo o tipo de conceção de materiais e sistemas."