Ett banbrytande artificiellt intelligenssystem utvecklat av forskare i Schweiz är på väg att revolutionera en av världens mest koldioxidintensiva industrier: cementproduktionen.
Det tvärvetenskapliga teamet vid Paul Scherrer-institutets Center för kärnteknik och vetenskap har skapat en AI-modell som fungerar som en "digital kokbok" för klimatvänlig cement, och genererar optimerade recept på några sekunder istället för de månader eller år som traditionella tester kräver.
"Istället för att testa tusentals varianter i laboratoriet kan vi använda vår modell för att ta fram praktiska receptförslag på några sekunder," förklarar matematikern Romana Boiger, studiens huvudförfattare. AI:n beräknar de totala CO2-utsläppen för olika cementblandningar ungefär 1 000 gånger snabbare än konventionella modelleringsmetoder.
Betydelsen av denna innovation kan inte överskattas. Cementproduktion står för cirka 8 % av de globala koldioxidutsläppen – mer än tre gånger så mycket som hela flygindustrin. Utsläppen kommer från två huvudsakliga källor: den energikrävande uppvärmningen av roterugnar till 1 400°C och, än viktigare, den kemiska frisättningen av CO2 från kalksten vid omvandlingen till klinker.
AI-systemet riktar in sig på just dessa utsläpp genom att identifiera alternativa cementbaserade material som delvis kan ersätta klinker, samtidigt som cementens avgörande bindningsegenskaper bibehålls. "Om vi kan förbättra utsläppsprofilen med bara några procent motsvarar det en koldioxidminskning lika stor som från tusentals eller till och med tiotusentals bilar," konstaterar John Provis, chef för Cement Systems Research Group vid PSI.
Forskningen, som bedrivs inom ramen för Swiss Centre of Excellence on Net Zero Emissions (SCENE), har krävt ett tvärvetenskapligt angreppssätt där cementkemi, termodynamik och AI-expertis kombineras. Även om teamet har identifierat många lovande cementrecept, måste dessa kandidater nu testas i laboratorium innan de kan användas i byggindustrin.
I takt med att den globala efterfrågan på grön cement ökar – marknaden förväntas nå 52,15 miljarder dollar till 2029 – utgör denna AI-innovation ett avgörande steg mot att minska koldioxidutsläppen från ett grundläggande byggmaterial. Tekniken visar hur artificiell intelligens kan påskynda lösningar på några av våra mest akuta miljöutmaningar.