O echipă de cercetători de la Institutul Indian de Știință (IISc) a reușit să utilizeze inteligența artificială pentru a identifica aproape 10.000 de reacții chimice. Aceste procese sunt esențiale în transformarea dioxidului de carbon în combustibili și în diverse substanțe industriale. Studiul, care a fost publicat în revista Nature Communications, oferă noi perspective asupra modului în care dioxidul de carbon poate fi valorificat mai eficient prin metode tehnologice avansate.
Echipa de la IISc a identificat exact 9.389 de reacții chimice individuale care au loc pe suprafața unui catalizator din cupru. Pentru a ajunge la acest rezultat, cercetătorii au combinat inteligența artificială cu simulări computerizate avansate. Această abordare a permis analizarea a 105 specii chimice prezente pe suprafața catalizatorului, depășind limitele modelelor tradiționale care ignorau adesea mecanisme chimice complexe și esențiale pentru proces.
Metoda de reciclare a dioxidului de carbon utilizată în studiu este hidrogenarea, un proces prin care CO2 reacționează cu hidrogenul în prezența unui catalizator. În mod obișnuit, simularea tuturor etapelor ar necesita o putere de calcul uriașă, motiv pentru care modelele convenționale analizau doar reacțiile considerate esențiale. Autorul principal al studiului, Anand Mohan Verma, a subliniat dificultatea de a identifica dacă o rețea de reacții omite etapa care contează cu adevărat.
Procesul de antrenare a modelelor de inteligență artificială a pornit de la o bază de date inițială de 152 de reacții, obținute prin simulări de mecanică cuantică. După extinderea rețelei, cantitatea estimată de CO2 transformat a crescut de aproximativ 40 de ori față de predicția inițială. Noul model a reușit să identifice corect metanolul și monoxidul de carbon drept produse principale, spre deosebire de modelul anterior care indica eronat acidul formic.
Cercetătorii au descoperit și un mecanism neașteptat prin care hidrogenul poate participa la reacții chimice sub formă de molecule H2 intacte. Shivam Chaturvedi, coautor al studiului, a menționat că ideea ca hidrogenul să fie transferat fără a fi descompus în atomi contrazice ceea ce majoritatea oamenilor au învățat. Această descoperire ar putea duce la dezvoltarea unor catalizatori mai eficienți pentru producerea de metanol și ar putea fi aplicată și în alte procese industriale.
Tehnologia de captare și transformare a dioxidului de carbon reprezintă un pilon central în tranziția către o economie cu emisii reduse. Eficiența proceselor de hidrogenare și utilizarea catalizatorilor avansați sunt critice pentru transformarea gazelor cu efect de seră în resurse energetice utilizabile. Îmbunătățirea acestor mecanisme chimice prin ajutorul inteligenței artificiale poate accelera implementarea soluțiilor industriale de decarbonizare la scară largă.