Groen cement bestaat al, en het is ontworpen door AI

Een team van onderzoekers in Zwitserland heeft kunstmatige intelligentie ontwikkeld die cementformules kan vinden die de CO2-uitstoot drastisch verminderen. Deze innovatie komt op een cruciaal moment: cement is verantwoordelijk voor 8% van de wereldwijde uitstoot en de vraag ernaar zal naar verwachting met 48% toenemen tegen 2050. De studie, gepubliceerd in Nature , laat zien dat het algoritme binnen enkele seconden suggesties kan doen die in een laboratorium jaren zouden kosten. De industrie zou hiermee wel eens haar krachtigste instrument tot nu toe in handen kunnen hebben om haar klimaatdoelen te bereiken.

Het op één na meest gebruikte materiaal ter wereld

Cement is verantwoordelijk voor meer uitstoot dan de luchtvaart , maar haalt zelden de krantenkoppen. Het is na water het meest verbruikte materiaal ter wereld en essentieel voor de bouw van steden, infrastructuur en rioleringssystemen. De productie ervan omvat echter zeer vervuilende fasen, van de winning van grondstoffen tot het bakken van klinker bij temperaturen van meer dan 1.400 °C.

Momenteel wordt 99% van het cement geproduceerd volgens een standaardrecept dat enorme hoeveelheden CO₂ uitstoot , met name tijdens de calcinatie van kalksteen. Dit vormt een latente klimaatbom: 8% van de wereldwijde emissies is afkomstig van deze industrie, drie keer zoveel als de luchtvaartsector. Desondanks zal het verbruik naar verwachting met 4,75% groeien vóór 2030 en met 48% tegen 2050.

Geconfronteerd met deze uitdaging heeft de industrie ambitieuze doelen gesteld: een jaarlijkse reductie van 4% van de uitstoot tegen 2030, conform het Klimaatakkoord van Parijs. Maar zonder disruptieve innovaties zouden deze beloften waardeloos zijn.

Een AI die binnen enkele seconden recepten vindt

Het meest veelbelovende antwoord komt uit het Zwitserse laboratorium van het Paul Scherrer Instituut. Daar heeft een team onder leiding van wiskundige Romana Boiger een model met kunstmatige intelligentie ontwikkeld dat duurzame cementsoorten 500 keer sneller kan formuleren dan met traditionele methoden.

Het algoritme probeert niet zomaar willekeurige combinaties uit: het leert van duizenden bestaande recepten en voorspelt nauwkeurig welke aan de structurele normen kunnen voldoen zonder emissies te veroorzaken . Dit reduceert jarenlange experimenten tot slechts enkele seconden. "Het is alsof je een digitaal receptenboek hebt voor milieuvriendelijk cement", zegt Boiger.

De studie, die in juni in Springer Nature werd gepubliceerd , beschrijft hoe het model werd getraind met behulp van gegevens uit de praktijk over sterkte, duurzaamheid en emissies. Bovendien suggereren de onderzoekers dat dezelfde AI kan worden aangepast aan andere belangrijke parameters, zoals aardbevingsbestendigheid of vochtabsorptie , die cruciaal zijn in kwetsbare regio's.

Deze vooruitgang weerspiegelt de rol die AI zal spelen, niet alleen in energie of transport, maar ook in de materialen waarmee de toekomst zal worden gebouwd.

Verder dan het algoritme: andere groene oplossingen

Het Zwitserse model sluit aan bij andere opkomende technologieën die vanuit verschillende invalshoeken gericht zijn op het koolstofvrij maken van cement. Een daarvan is gecalcineerd klei- en kalksteencement (LC3) , waarmee de uitstoot met wel 40% kan worden verminderd door simpelweg de verhouding van de materialen in het mengsel aan te passen.

Een nog ambitieuzer idee is het gebruik van microalgen om kunstmatig kalksteen te produceren . Deze aanpak voorkomt niet alleen uitstoot, maar zou cement ook kunnen veranderen in een koolstofput , waardoor tot wel 250 ton CO₂ in één gebouw kan worden opgeslagen . Het is een concept dat het verhaal volledig verandert: van uitstoten naar vastleggen.

Er worden zelfs methoden getest om cement te recyclen met behulp van elektrische ovens . Het residu hiervan kan worden hergebruikt in de staalindustrie, wat een circulair effect creëert.

Al deze strategieën wijzen in dezelfde richting: het loskoppelen van infrastructuurgroei van klimaatverandering . AI vervangt deze benaderingen niet, maar kan de implementatie ervan versnellen door in recordtijd optimale oplossingen te vinden.

Het algoritme onder het beton

De geschiedenis van cement wordt gekenmerkt door herhaling: dezelfde formules, dezelfde processen, dezelfde schade. Maar de komst van kunstmatige intelligentie doorbreekt dat patroon. Als staal in de 20e eeuw de verticaliteit van steden revolutioneerde, zou AI wel eens het onzichtbare materiaal van duurzame stedenbouw in de 21e eeuw kunnen zijn.

De waarde van de Zwitserse doorbraak schuilt niet alleen in het nieuwe recept, maar ook in de methode: een instrument dat kan worden aangepast, opgeschaald en verder ontwikkeld met de behoeften van de planeet. Het is geen wondermiddel, maar een krachtige bondgenoot om opnieuw na te denken over wat we als vanzelfsprekend beschouwen : de grond waarop we lopen, de pilaren die onze huizen ondersteunen, de tunnels waar we dagelijks doorheen rijden.

De vraag is niet langer of het mogelijk is om te bouwen zonder te vernietigen, maar wie toegang krijgt tot deze nieuwe manier van bouwen . Als groene algoritmes gedemocratiseerd worden, krijgt de ecologische transitie een steviger fundament dan ooit tevoren. Als ze beperkt blijven tot een select groepje, zullen alleen de gevels veranderen.