Sapevi che il cemento è responsabile di circa l’8% delle emissioni globali di CO₂? Più dell’intero settore dell’aviazione! Eppure, potremmo essere a un passo da una rivoluzione “verde” grazie all’intelligenza artificiale.
Un team di ricercatori del Paul Scherrer Institute (PSI), in Svizzera, ha sviluppato un modello basato su AI capace di trovare nuove formulazioni di cemento più ecologiche, senza compromessi in termini di qualità. In pratica, un cervello artificiale capace di suggerire ricette per costruire in modo sostenibile.
Perché il cemento inquina così tanto?
La produzione del cemento richiede di cuocere la pietra calcarea a temperature altissime, attorno ai 1.400 °C, per ottenere il famoso clinker, il cuore del cemento moderno. Questo processo richiede moltissima energia e produce grandi quantità di CO₂ e non solo per la combustione dei combustibili fossili, ma anche perché la stessa pietra calcarea, una volta trattata, rilascia anidride carbonica.
L’idea: cambiare la ricetta
Da anni l’industria tenta di ridurre l’uso del clinker sostituendolo in parte con materiali di scarto come le ceneri volanti (dalle centrali a carbone) o le scorie da altoforno. Ma da soli non bastano. La domanda globale di cemento è semplicemente troppo grande.
Così, il team del PSI ha deciso di passare all’attacco in modo più intelligente: usare machine learning per simulare migliaia di combinazioni possibili di ingredienti e trovare quelle che offrono la stessa solidità del cemento tradizionale, ma con meno emissioni.
Una intelligenza artificiale che fa da “chef digitale”
Usando un software termodinamico sviluppato in casa (GEMS), i ricercatori hanno generato migliaia di dati sulle reazioni chimiche che avvengono durante l’indurimento del cemento. A quel punto, hanno “nutrito” questi dati a una rete neurale artificiale, un tipo di IA che impara a riconoscere pattern e a fare previsioni rapide.
Risultato? Il modello è ora in grado di prevedere in millisecondi la qualità di una nuova ricetta di cemento, una velocità mille volte superiore rispetto ai metodi tradizionali.
E se venisse invertita la logica?
Normalmente, si testano ricette e si vedono i risultati. Ma con l’IA si può anche rovesciare l’approccio: specificare gli obiettivi (massima qualità, minime emissioni) e lasciare che l’intelligenza artificiale suggerisca le combinazioni più promettenti. Come? Usando anche algoritmi genetici, ispirati alla selezione naturale: selezionano e ottimizzano le migliori soluzioni tra milioni di alternative.
Un po’ come dire: dimmi che cemento vuoi, e ti dico come farlo.
Alcune ricette sono già promettenti
Il sistema ha già trovato diverse combinazioni che potrebbero funzionare nella pratica. Prima però serviranno test in laboratorio per verificarne davvero la tenuta e la lavorabilità. Ma i ricercatori sono fiduciosi: non si tratta solo di un esperimento, ma di un nuovo modo di fare scienza dei materiali.
Perché è importante?
Questa ricerca fa parte di SCENE, un progetto svizzero ambizioso per arrivare a emissioni nette zero nell’industria e nella produzione di energia e questo dimostra che AI, scienza dei materiali e sostenibilità possono davvero viaggiare insieme.possono davvero viaggiare insiemeQuesta ricerca fa parte di SCENE, un progetto svizzero ambizioso per arrivare a emissioni nette zero nell’industria e nella produzione di energia e questo dimostra che AI, scienza dei materiali e sostenibilità possono davvero viaggiare insieme.
Non costruiremo città solo con mattoni, ma anche con bit e magari, un giorno, il cemento che tiene insieme le nostre case sarà nato da una rete neurale.
