PSI Nükleer Mühendislik ve Bilimler Merkezi Atık Yönetimi Laboratuvarı'ndaki disiplinlerarası bir ekip, makine öğrenimi kullanarak çimento üretiminde çığır açan bir yaklaşım geliştirdi. Çalışmanın başyazarı matematikçi Romana Boiger, "Bu sayede, çimento formülasyonlarını simüle edip optimize ederek, aynı yüksek mekanik performansı korurken çok daha az CO2 salmalarını sağlayabiliyoruz," diyor. "Binlerce varyasyonu laboratuvarda test etmek yerine, modelimizi kullanarak saniyeler içinde pratik tarif önerileri üretebiliyoruz – bu, iklim dostu çimento için dijital bir yemek kitabına sahip olmak gibi."
PSI araştırmacıları, sinir ağlarını açık kaynaklı termodinamik modelleme yazılımı GEMS ile oluşturulan verilerle eğitti. Araştırmacı Nikolaos Prasianakis, "GEMS'in yardımıyla, çeşitli çimento formülasyonları için sertleşme sırasında hangi minerallerin oluştuğunu ve hangi jeokimyasal süreçlerin gerçekleştiğini hesapladık," diye açıklıyor. Elde edilen bu sonuçlar, deneysel veriler ve mekanik modellerle birleştirilerek, çimentonun mekanik özellikleri ve malzeme kalitesi için güvenilir göstergeler elde edildi.
Araştırmacıların belirlediği çimento formülasyonları arasında umut vadeden adaylar şimdiden mevcut. PSI Çimento Sistemleri Araştırma Grubu Başkanı John Provis, "Bu formülasyonlardan bazıları gerçek potansiyele sahip," diyor. "Sadece CO2 azaltımı ve kalite açısından değil, aynı zamanda üretimde pratik uygulanabilirlik bakımından da." Çalışma esas olarak bir kavram kanıtı niteliğinde – yani, umut vadeden formülasyonların matematiksel hesaplamalarla belirlenebileceğini gösteriyor. Ancak uygulamaya geçmeden önce, tariflerin laboratuvar testlerinden geçmesi gerekiyor.
Buna paralel olarak, MIT'den doktora sonrası araştırmacı Soroush Mahjoubi liderliğindeki ekip, Nature'ın Communications Materials dergisinde benzer bir yapay zekâ tabanlı çözümü açık erişimli bir makale ile yayımladı. MIT ekibi, uçucu kül ve cüruf gibi malzemelerin beton karışımlarında çimentonun bir kısmını uzun süredir ikame ettiğini, ancak sektör iklim etkilerini azaltmaya çalışırken bu ürünlere olan talebin arzı aştığını belirtti. Mahjoubi, "İlerleyebilmek için anahtarın yapay zekâ olduğunu fark ettik," diyor. "Potansiyel malzemeler hakkında çok fazla veri var – yüz binlerce sayfa bilimsel literatür. Bunları incelemek birçok ömür alırdı ve bu sürede daha fazla malzeme keşfedilmiş olurdu!"
Bilimsel literatürü ve 1 milyondan fazla kaya örneğini analiz eden MIT ekibi, çerçevelerini kullanarak aday malzemeleri biyokütleden madencilik yan ürünlerine ve yıkılmış yapı malzemelerine kadar 19 tipe ayırdı. Mahjoubi ve ekibi, uygun malzemelerin dünya genelinde mevcut olduğunu ve daha da etkileyici olarak, birçoğunun sadece öğütülerek beton karışımlarına eklenebileceğini buldu.
Bu yapay zekâ inovasyonları, çimento sektöründe devrim yaratıyor; üretim süreçlerini dönüştürüyor ve düşük karbonlu çimento üretimine yönelik yenilikçi ve son derece etkili yaklaşımlar sunarak iklim değişikliğiyle mücadelede vazgeçilmez hale geliyor.