İsviçreli araştırmacılar, saniyeler içinde iklim dostu çimento tarifleri yazabilen bir yapay zekâ sistemi geliştirdi ve bu sayede dünyanın en karbon yoğun endüstrilerinden birini dönüştürme potansiyeline sahip oldular.
Paul Scherrer Enstitüsü (PSI) ekibi, çimentonun karbon ayak izini tarifini yeniden tasarlayarak büyük ölçüde azaltabilen bir makine öğrenimi yaklaşımı geliştirdi. Sistemleri, binlerce malzeme kombinasyonunu simüle ederek, yapısal bütünlüğü korurken çok daha az CO2 salan formülasyonları saniyeler içinde tespit ediyor.
Bu yenilik, çimento endüstrisinin küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık yüzde sekizini ürettiği—bu oran, dünya genelindeki tüm havacılık sektöründen daha fazla—için önemli bir iklim sorununu hedefliyor. Çimento fabrikalarındaki döner fırınlar, kullanılmaya hazır çimentonun hammaddesi olan klinkeri üretmek için öğütülmüş kireçtaşını 1.400 santigrat dereceye kadar ısıtıyor.
Şaşırtıcı bir şekilde, çimentonun emisyonlarının yarısından azı doğrudan yanma sürecinden kaynaklanıyor. Emisyonların çoğu ise hammaddelerden geliyor: Kireçtaşında kimyasal olarak bağlı olan CO₂, yüksek sıcaklıktaki fırınlarda dönüşümü sırasında açığa çıkıyor.
Emisyonları azaltmak için umut verici stratejilerden biri, çimento tarifini değiştirerek klinkerin bir kısmını alternatif bağlayıcı malzemelerle değiştirmek. PSI Atık Yönetimi Laboratuvarı'ndaki disiplinlerarası ekip de tam olarak bunu araştırıyor.
"Bu sayede, çimento formülasyonlarını simüle edip optimize edebiliyoruz; böylece aynı yüksek mekanik performansı korurken çok daha az CO2 salan tarifler elde ediyoruz," diyor çalışmanın başyazarı matematikçi Romana Boiger. "Laboratuvarda binlerce varyasyonu test etmek yerine, modelimizi kullanarak saniyeler içinde pratik tarif önerileri oluşturabiliyoruz—bu, iklim dostu çimento için dijital bir yemek kitabına sahip olmak gibi."
Demir üretiminden çıkan curuf ve kömürle çalışan enerji santrallerinden elde edilen uçucu kül gibi endüstriyel yan ürünler, çimento tariflerinde klinkerin bir kısmını değiştirmek için halihazırda kullanılıyor. Ancak, küresel çimento talebi o kadar büyük ki, bu malzemeler tek başına ihtiyacı karşılayamıyor. "İhtiyacımız olan şey, büyük miktarlarda bulunabilen ve yüksek kaliteli, güvenilir çimento üretilebilecek doğru malzeme kombinasyonunu bulmak," diyor PSI Çimento Sistemleri Araştırma Grubu başkanı ve çalışmanın ortak yazarı John Provis.
Proje, çimento kimyagerleri, termodinamik uzmanları ve yapay zekâ uzmanlarını bir araya getiren disiplinlerarası bir yaklaşım gerektirdi. Çalışma, endüstri ve enerji tedarikinde sera gazı emisyonlarını kökten azaltmaya yönelik bilimsel çözümler geliştirmeyi amaçlayan disiplinlerarası bir araştırma programı olan SCENE (İsviçre Net Sıfır Emisyon Mükemmeliyet Merkezi) kapsamında yürütüldü.
Araştırma, Materials and Structures dergisinde yayımlandı ve iklim değişikliğiyle mücadelede en zorlu sektörlerden birinin karbonsuzlaştırılması için umut verici bir yol sunuyor.