« L’IA trouve des trésors dans les déchets » : elle analyse un million d’échantillons pour remplacer le ciment polluant

La recherche de matériaux de construction plus écologiques est devenue une priorité mondiale, alors que les entreprises cherchent des moyens de minimiser leur impact environnemental. Les chercheurs du célèbre MIT, en collaboration avec le groupe Olivetti, ont récemment dévoilé un outil d’intelligence artificielle capable de trouver des matériaux écologiques pour remplacer le ciment. Cette innovation pourrait bien transformer l’industrie de la construction en réduisant les émissions de carbone et les coûts. Découvrons comment cette technologie révolutionne le secteur.

Un problème majeur à résoudre

Dans un contexte où la durabilité est au cœur des préoccupations, les entreprises du bâtiment se tournent vers des alternatives pour remplacer le ciment dans le béton. Traditionnellement, des matériaux tels que les cendres volantes et le laitier sont utilisés. Toutefois, la demande croissante pour ces matériaux a incité à rechercher de nouvelles solutions plus rapidement. Le véritable défi réside dans la sélection et le tri de ces matériaux potentiels, compte tenu de leur grand nombre.

Mahjoubi, chercheur au MIT, explique : « Nous avons réalisé que l’intelligence artificielle était la clé pour avancer. Il y a tant de données disponibles sur les matériaux potentiels — des centaines de milliers de pages de littérature scientifique. Les trier manuellement aurait pris plusieurs vies, alors que de nouveaux matériaux continueraient d’être découverts. »

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L’IA, une solution à toutes les luttes

L’outil d’IA développé par le MIT est capable de trier plusieurs alternatives de matériaux, de les évaluer sur la base de leurs propriétés matérielles et chimiques, et de sélectionner celles qui présentent le meilleur potentiel. Cette technologie s’appuie sur deux concepts essentiels : la réactivité hydraulique et la pozzolanicité. La réactivité hydraulique est essentielle pour remplacer le ciment, car elle assure que le substitut durcit de manière similaire lorsqu’il est exposé à l’eau. La pozzolanicité, quant à elle, permet de renforcer le béton au fil du temps en réagissant avec l’hydroxyde de calcium produit lorsque le ciment rencontre l’eau.

Mahjoubi souligne l’importance de trouver un équilibre entre ces deux propriétés pour garantir que le béton conserve ses performances optimales. Cette approche innovante pourrait bien être la réponse aux défis posés par la recherche de matériaux de substitution.

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Des matériaux prometteurs

Les recherches menées par Mahjoubi et son équipe ont révélé que certains matériaux sont plus disponibles à l’échelle mondiale et peuvent être intégrés dans les mélanges de béton simplement en les broyant. Cela signifie des économies sur les coûts et les émissions, sans nécessiter un traitement supplémentaire important.

« Certains des matériaux les plus intéressants qui pourraient remplacer une partie du ciment sont les céramiques », déclare Mahjoubi. Des éléments tels que les carreaux anciens, les briques et la poterie présentent une réactivité élevée. Cette découverte s’inspire des pratiques ancestrales, comme dans le béton romain, où des céramiques étaient ajoutées pour imperméabiliser les structures. En collaboration avec le professeur Admir Masic, Mahjoubi a exploré ces matériaux anciens, ouvrant la voie à de nouvelles applications modernes.

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Vers l’avenir

Le groupe de recherche prévoit de mettre à jour son cadre de travail pour évaluer encore plus de matériaux tout en validant les meilleurs candidats simultanément. Le béton est l’épine dorsale de l’environnement bâti, rappelle Randolph Kirchain, co-auteur et directeur du CSHub. En appliquant des outils de science des données et d’IA à la conception des matériaux, ils espèrent soutenir les efforts de l’industrie pour construire de manière plus durable, sans compromettre la solidité, la sécurité ou la durabilité.

Parallèlement, une nouvelle étude publiée dans Scientific Reports a présenté un cadre d’IA qui associe des réseaux de neurones profonds (DNN) et l’optimisation par essaims particulaires multi-objectifs (MOPSO) pour concevoir des mélanges de béton respectueux de l’environnement. Ces avancées sont prometteuses, mais le véritable défi pourrait résider dans la mise à l’échelle de ces solutions au-delà des laboratoires.

Alors que l’impact de l’intelligence artificielle dans la découverte de matériaux durables est indéniable, la question demeure : comment les industries vont-elles réussir à intégrer ces solutions à grande échelle et de manière responsable afin de bâtir un avenir plus durable ?