İsviçre'deki araştırmacılar tarafından geliştirilen çığır açıcı bir yapay zekâ sistemi, dünyanın en fazla karbon salan sektörlerinden biri olan çimento üretiminde devrim yaratmaya hazırlanıyor.
Paul Scherrer Enstitüsü'ndeki (PSI) ekip, "iklim dostu çimento için dijital bir tarif kitabı" olarak adlandırdıkları bir yapay zekâ modeli geliştirdi. Bu model, gerekli yapısal özellikleri korurken karbon ayak izini büyük ölçüde azaltan yeni çimento formülasyonlarını son derece hızlı bir şekilde tasarlayabiliyor.
"Bu sayede çimento formülasyonlarını simüle edip optimize edebiliyoruz; böylece aynı yüksek mekanik performansı korurken çok daha az CO2 salımı sağlanıyor," diyor, Haziran 2025'te Materials and Structures dergisinde yayımlanan çalışmanın başyazarı matematikçi Romana Boiger.
Bu yeniliğin önemi abartılamaz. Çimento üretimi, küresel karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %8'ini oluşturuyor – bu oran, dünya genelindeki tüm havacılık sektöründen daha fazla. Bu emisyonların yaklaşık yarısı ise, kireçtaşının çimentonun ana bağlayıcı bileşeni olan klinkere dönüştürülmesi sırasında gerçekleşen kimyasal reaksiyondan kaynaklanıyor.
Geleneksel olarak, yeni çimento formülleri geliştirmek kapsamlı laboratuvar testleri gerektiriyor ve her bir deneme haftalar veya aylar sürebiliyor. PSI ekibinin yapay zekâ yaklaşımı ise bu süreci büyük ölçüde hızlandırıyor. Ekip, çimentonun sertleşmesi sırasında gerçekleşen karmaşık kimyasal reaksiyonları simüle eden GEMS yazılımından elde edilen verilerle eğitilmiş sinir ağlarını kullanıyor.
"Eğitilmiş sinir ağı sayesinde, artık herhangi bir çimento tarifinin mekanik özelliklerini milisaniyeler içinde hesaplayabiliyoruz – bu da geleneksel modellere kıyasla yaklaşık bin kat daha hızlı," diye açıklıyor Boiger.
Araştırmacılar, rastgele tarifler denemek yerine, genetik algoritmalar kullanarak hem CO2 emisyonu hem de malzeme dayanıklılığı açısından önceden belirlenen hedefleri karşılayan özel formülasyonları tespit etti. Yapay zekâ tarafından belirlenen birkaç çimento tarifi, emisyonları azaltırken kaliteyi koruma konusunda şimdiden büyük potansiyel gösterdi.
Disiplinlerarası bu proje, İsviçre Net Sıfır Emisyon Mükemmeliyet Merkezi (SCENE) kapsamında çimento kimyagerleri, termodinamik uzmanları ve yapay zekâ araştırmacılarını bir araya getirdi. Mevcut çalışma öncelikle bir kavram kanıtı niteliğinde olsa da, araştırmacılar modellerini hammadde bulunabilirliği ve çevresel koşullar gibi ek faktörleri de içerecek şekilde genişletmeyi planlıyor.
"Bu sadece bir başlangıç," diyor çalışmayı başlatan Nikolaos Prasianakis. "Böyle genel bir iş akışının sağladığı zaman tasarrufu muazzam – bu da yöntemi her türlü malzeme ve sistem tasarımı için son derece umut verici kılıyor."