Betonul viitorului, creat cu AI: Un material verde care absoarbe CO₂ și rezistă mii de ani

O soluție pentru un poluator global

Betonul este coloana vertebrală a civilizației moderne – de la autostrăzi și poduri la locuințe și spitale. În ciuda rezistenței și versatilității sale, acest material are un cost ascuns: producția lui generează 8% din emisiile globale de CO₂, iar durata de viață limitată (circa 100 de ani) necesită reparații frecvente, crescând amprenta ecologică.

Cum intervine inteligența artificială

Cercetătorii de la Școala de Inginerie USC Viterbi au dezvoltat Allegro-FM, un model computațional bazat pe inteligență artificială capabil să simuleze comportamentul a peste 4 miliarde de atomi simultan. Acest sistem a permis optimizarea structurii betonului la nivel atomic, identificând rețete chimice care îi conferă proprietăți revoluționare:

• Absorbția activă a CO₂ din atmosferă prin carbonatare, transformându-l într-un material carbon-neutru;
• Rezistență sporită la foc și condiții extreme, testată în contextul incendiilor din Los Angeles;
• Durabilitate de milenii, asemănătoare betonului roman, datorită unui strat protector de carbonat.

Supercomputerele care modelează viitorul

Folosind supercomputerul Aurora de la Argonne National Laboratory (SUA), echipa a simulat structuri complexe cu o eficiență de 97,5%, depășind capacitățile anterioare de 1.000 de ori. „Betonul conține mii de compuși chimici. Cu Allegro-FM, putem analiza interacțiunile dintre 89 de elemente în condiții reale – de la umiditate până la temperaturi extreme”, explică prof. Ken-Ichi Nomura, coautor al studiului.

De ce e mai bun decât betonul tradițional?

1. Sechestrare directă a carbonului: CO₂ este integrat în structura materialului, nu doar captat și depozitat separat.
2. Întărire prin carbonatare: Reacția cu dioxidul de carbon formează nano-cristale care reduc porozitatea, crescând rezistența la compresiune.
3. Reducere drastică a timpului de dezvoltare: AI înlocuiește ani de experimente fizice cu simulări de câteva zile.

Oglindă a istoriei, cheia viitorului

Inspirația vine din trecut: structurile romane, cum ar fi Panteonul, au rezistat peste 2.000 de ani datorită compoziției și carbonatării naturale. „Vrem să replicăm această durabilitate, dar într-un mod controlat și accelerat”, afirmă prof. Aiichiro Nakano, lider al proiectului.

Următorii pași: Betonul „inteligent” și personalizat

Echipa explorează acum:

• Designuri geometrice complexe pentru maximizarea absorbției de CO₂;
• Combinații cu alte materiale reciclate;
• Adaptarea la nevoi regionale (de exemplu, beton rezistent la inundații sau cutremure).

„Inteligența artificială nu doar modelează lumea atomică, ci ne oferă instrumente pentru a redefini industria construcțiilor”, concluzionează cercetătorii.

Studiul complet: Accesați cercetarea în The Journal of Physical Chemistry Letters.