Pe masura ce lumea cauta solutii tot mai urgente pentru a limita schimbarile climatice, unele dintre cele mai promitatoare idei nu vin neaparat din spatiul politic sau din promisiuni ambitioase, ci chiar din laboratoare. Iar uneori, ele vin din locuri neasteptate: precum dintr-o mana de cercetatori care isi propun sa reinventeze… betonul.
Acest material omniprezent – cel care sustine podurile, cladirile, trotuarele si autostrazile – este esential pentru infrastructura moderna. Dar in acelasi timp, este si una dintre cele mai mari surse de emisii de dioxid de carbon de pe planeta. Conform datelor actuale, producerea betonului genereaza aproximativ 8% din emisiile globale de CO₂.
Pornind de la aceasta contradictie, o echipa de cercetatori de la USC Viterbi School of Engineering a creat un model revolutionar bazat pe inteligenta artificiala care ar putea schimba complet felul in care gandim despre beton. Iar in viitor, acesta ar putea deveni nu doar mai durabil, ci si capabil sa captureze dioxid de carbon, contribuind astfel la inversarea efectelor schimbarilor climatice.
Informatiile prezentate in acest articol sunt preluate si adaptate dintr-un material publicat de Earth.com si semnat de jurnalistul Rodielon Putol.
Un material esential, dar poluant
Betonul este omniprezent. Il intalnim in constructiile de zi cu zi: cladiri, drumuri, baraje, tuneluri, scoli, spitale si locuinte. Este apreciat pentru durabilitate, rezistenta la foc si versatilitate. Totusi, pe cat este de esential, pe atat este de problematic din punct de vedere ecologic.
Procesul de productie a cimentului – componenta principala din beton – implica arderea calcarului la temperaturi foarte ridicate, ceea ce elibereaza cantitati uriase de dioxid de carbon in atmosfera. In plus, desi pare indestructibil, betonul incepe sa se degradeze in mod natural in decurs de 50 pana la 100 de ani. Asadar, in timp ce reconstruiti, poluati din nou.
Dupa incendiile de vegetatie din ianuarie 2025 care au devastat zone din Los Angeles, echipa de cercetatori de la USC a inceput sa analizeze altfel relatia dintre beton si clima. Daca materialul folosit la reconstructie ar putea contribui si la reducerea emisiilor? Daca ar putea fi parte din solutie, nu doar din problema?
Inteligenta artificiala intra in joc: proiectul Allegro-FM
Asa a aparut Allegro-FM, un model revolutionar alimentat de inteligenta artificiala, dezvoltat in cadrul unei colaborari de peste doua decenii intre cercetatori specializati in informatica, chimie, fizica si inginerie de la USC.
Modelul simuleaza interactiuni intre miliarde de atomi, permitand oamenilor de stiinta sa testeze retete noi de beton in medii virtuale, fara a fi nevoie de costuri mari si luni de experimente de laborator. Scopul? Descoperirea unor formule de beton care absorb dioxid de carbon in loc sa-l emita.
Profesorul Aiichiro Nakano, expert in stiinte computationale si fizica aplicata, explica:
„Poti pur si simplu sa introduci CO₂ in beton, iar asta il transforma intr-un beton neutru din punct de vedere al emisiilor. Practic, devine un material care contribuie la reducerea poluarii.”
Allegro-FM a fost testat pe supercomputerul Aurora de la Argonne National Laboratory, reusind sa simuleze peste 4 miliarde de atomi la o eficienta de 97,5% – o performanta de aproximativ 1.000 de ori mai mare decat modelele anterioare.
Beton mai durabil, mai curat si mai rezistent la foc
Un alt avantaj al acestei noi generatii de beton este ca captarea dioxidului de carbon in structura lui il face mai rezistent. Un efect secundar benefic al procesului de sechestrare a carbonului este formarea asa-numitei „straturi de carbonatare”, care intareste compozitia betonului si ii poate extinde durabilitatea cu mult peste actualul standard de 100 de ani.
Echipa de cercetatori viseaza chiar la beton care sa reziste mii de ani, la fel ca unele structuri romane antice care dainuie pana in prezent, in ciuda trecerii timpului si a intemperiilor.
In plus, simularile au aratat ca acest beton ar putea fi extrem de rezistent la temperaturi ridicate, un avantaj crucial in zonele afectate de incendii, precum sudul Californiei. Astfel, combinatia dintre durabilitate, rezistenta la foc si impact climatic redus transforma aceasta inovatie intr-un candidat promitator pentru reconstructia durabila a oraselor moderne.
O abordare complet noua in cercetarea materialelor
Simularea materialelor la nivel atomic nu este un concept nou, dar pana de curand, era un proces greoi, bazat pe calcule complexe de fizica cuantica. Insa inteligenta artificiala a schimbat regulile jocului.
Profesorul Ken-Ichi Nomura, de la USC Viterbi, explica:
„In trecut, nu aveam instrumente pentru a simula fenomenele care implica structuri complexe precum betonul. Dar cu Allegro-FM putem acum modela proprietatile mecanice si structurale cu o precizie extraordinara.”
Modelul nu doar ca simuleaza corect comportamentul atomilor, ci o face cu resurse reduse, intr-un timp mult mai scurt. In loc sa se bazeze exclusiv pe calcule fundamentale, cercetatorii pot crea un set de date de antrenament, iar algoritmul de invatare automata poate prelua munca si scala simularile la dimensiuni colosale.
Acest lucru deschide calea pentru dezvoltarea nu doar a unui beton mai curat, ci si a altor materiale de constructie sustenabile, care ar putea reduce amprenta de carbon a intregii industrii.
Potrivit cercetatorilor, studiile vor continua, cu accent pe simularea unor geometrii si structuri tot mai complexe. Scopul final este sa se ajunga la un beton capabil sa absoarba carbon, sa reziste mai mult de un secol si sa ofere protectie in fata incendiilor sau altor amenintari climatice.
Insa pana la implementarea pe scara larga, este nevoie de colaborare intre cercetare, industrie si factorii de decizie politica. Fara sprijin si investitii, aceasta inovatie risca sa ramana doar o promisiune stiintifica intr-un laborator universitar.
Totusi, semnele sunt incurajatoare. Cu ajutorul AI si al celor mai performante supercomputere, oamenii de stiinta pot astazi proiecta materiale la un nivel de detaliu care, pana nu demult, parea imposibil. Iar daca betonul viitorului va reusi sa rezolve atat problema rezistentei in timp, cat si pe cea a emisiilor de carbon, atunci putem vorbi despre o adevarata revolutie a infrastructurii moderne – una care pune tehnologia in slujba planetei.