Volg Duurzaamnieuws op Google News | Discover | of als voorkeursbron op Google
Een AI-model van de University of Southern California zou een recept voor CO₂-opslaand beton hebben gevonden. Het systeem, Allegro-FM, rekende miljarden atomen tegelijk door om veelbelovende materiaalcombinaties op te sporen.
CO2 in beton laten opnemen kan het klimaat helpen beschermen. Foto: iStock – Smederevac
Onderzoekers van de University of Southern California hebben een AI-model gebruikt om te zoeken naar beton dat CO₂ opslaat in plaats van uitstoot. Het model, Allegro-FM, simuleert materiaalgedrag op atomair niveau en wijst een mengsel aan waarin CO₂ een sterkere, koolstofarmere betonsoort zou kunnen opleveren. De resultaten komen uit computerberekeningen; laboratoriumtests moeten nog volgen.
Wat kan Allegro-FM eigenlijk?
De technische kern zit in Allegro-FM, mede ontwikkeld onder leiding van Ken-ichi Nomura. Het systeem kan volgens het onderzoek meer dan 4 miljard atomen tegelijk en in real time doorrekenen. Klassieke simulaties blijven doorgaans steken op een paar miljoen atomen. Het werk verscheen in The Journal of Physical Chemistry Letters.
Allegro-FM behaalt bij deze modelleringen een gerapporteerde efficiëntie van 97,5 procent, waardoor onderzoekers virtueel tienduizenden samenstellingen kunnen uitproberen voordat ze materiaal in een laboratorium hoeven te maken.
AI wijst naar beton dat CO₂ kan opslaan
Een hand houdt een klein wit betonmonster vast met een poreuze textuur. Beeld: University of California.
De meest veelbelovende uitkomst gaat over beton waarin de CO₂ van de productie teruggaat het materiaal in. Daar vormt het gas een laag carbonaat, een verbinding die CO₂ vasthoudt en het beton tegelijk sterker maakt.
“Je kunt de CO₂ gewoon in het beton stoppen, waarna je koolstofneutraal beton krijgt.”
Aiichiro Nakano, hoogleraar informatica, natuurkunde en sterrenkunde aan de University of Southern California
Betonproductie zorgt voor veel CO₂-uitstoot, en een materiaal dat een deel daarvan meteen terugvangt, is vooral interessant voor de bouwsector, waar constructies vaak tientallen jaren moeten meegaan.
Een langere levensduur telt ook mee
Modern beton gaat ongeveer 100 jaar mee. Ter vergelijking: bouwwerken uit het Romeinse Rijk staan op sommige plekken al meer dan 2.000 jaar overeind, al verschillen de gebruikte materialen en omstandigheden flink.
De onderzoekers hopen dat de carbonaatlaag ook de levensduur van nieuw beton verlengt. Een brug, woning of kademuur die minder snel vervangen hoeft te worden, vraagt over de hele levensduur minder nieuwe grondstoffen en energie.
Allegro-FM voorspelt daarbij hoe 89 chemische elementen zich onderling gedragen. Op dat moleculaire niveau kan een kleine verandering in een mengsel bepalen of beton poreus wordt, scheurt of juist beter bestand is tegen belasting.
Op de bouwplaats ligt dit nog niet
Voor Nederlandse en Europese bouwprojecten is dit voorlopig vooral een onderzoeksrichting. De gevonden recepten bestaan nog uit computerberekeningen; er is nog geen bevestiging dat ze buiten het model dezelfde prestaties leveren.
De volgende stap bestaat uit echte proeven met de materiaalformules die Allegro-FM heeft geselecteerd, zodat duidelijk wordt of het beton ook onder druk, vocht en temperatuurwisselingen betrouwbaar blijft.
Goed om te weten
Een model dat miljarden atomen simuleert, maakt materiaalonderzoek sneller, maar vervangt geen laboratoriumtest. De chemische reacties moeten uiteindelijk in echt beton plaatsvinden.
Daar zit de echte toets
Voordat het materiaal kan worden toegepast, moeten onderzoekers drie zaken aantonen: dat het beton voldoende mechanische sterkte houdt, dat de opgeslagen CO₂ ook op lange termijn in het materiaal blijft zitten, en dat de productie betaalbaar genoeg wordt voor gebruik op grote schaal.
Een beter betonmengsel heeft pas effect als producenten het betrouwbaar kunnen maken en bouwers het willen gebruiken in woningen, wegen en andere infrastructuur.
Commerciële toepassing zal vermoedelijk nog vele jaren vergen, omdat laboratoriumtests eerst moeten uitwijzen hoeveel duurder deze nieuwe betonformules zijn dan het beton dat nu op de markt is.
