Beton, Karbon Deposu Olabilir mi?
ABD'nin önde gelen mühendislik okullarından USC Viterbi, geleneksel yapı malzemesi olan betonu dönüştürebilecek devrim niteliğinde bir yapay zeka modeli geliştirdi. Allegro-FM adlı bu model, eş zamanlı olarak 4 milyar atomu simüle edebiliyor, yani şimdiye dek mümkün olmayan ölçekte ve hızda malzeme keşfine olanak tanıyor. Üstelik bu sadece bir mühendislik başarısı değil; aynı zamanda iklim kriziyle mücadelede güçlü bir adım.
Araştırmalara göre Allegro-FM sayesinde, üretimi sırasında yüksek miktarda karbon salımı yapan beton, gelecekte karbon yutan ve 2.000 yıl boyunca dayanabilen bir malzemeye dönüşebilir.
USC'nin İlham Kaynağı: Los Angeles Yangınları
Ocak ayında Los Angeles'ta yaşanan yıkıcı orman yangınlarının ardından, USC Viterbi profesörleri Aiichiro Nakano ve Ken-Ichi Nomura, bilimsel bilgi birikimlerini çevresel afetlere karşı daha etkili kullanmanın yollarını aramaya başladı. 20 yılı aşkın süredir birlikte çalışan iki akademisyen, Priya Vashishta ve Rajiv Kalia ile birlikte Allegro-FM’i geliştirdi.
Bu model, yalnızca betonun ısıya ve yıpranmaya karşı dayanımını artırmakla kalmıyor, aynı zamanda üretim sürecinde açığa çıkan CO₂’yi yeniden betona entegre ederek karbon salımını nötrleyebiliyor.
“CO₂’yi betona entegre edebilirsiniz. Bu sayede karbon nötr beton elde edersiniz,” diyor Nakano.
Sanal Kimya Laboratuvarı: Milyarlarca Atom, Tek Simülasyon
Allegro-FM’in en dikkat çekici yanı, klasik moleküler simülasyon yöntemlerine kıyasla 1.000 kat daha büyük ölçekli sistemleri modelleyebilmesi. Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Aurora süper bilgisayarında %97,5 verimlilikle çalışan bu model, yapı malzemelerinin geleceğini yeniden şekillendiriyor.
Simülasyonlar sayesinde, CO₂'nin betonun içinde nasıl depolanabileceği veya betonun ne tür elementlerle daha dayanıklı hale getirilebileceği, gerçek deneylere ihtiyaç duyulmadan analiz edilebiliyor.
Periyodik Tabloya Yeni Bir Bakış
Allegro-FM yalnızca betonla sınırlı değil. Model, periyodik tablodaki 89 elementi kapsayarak, simülasyonlarda çok daha geniş bir yelpazede kullanılabiliyor. Bu, aynı anda hem çimento kimyası hem de karbon depolama teknolojileri için yeni malzeme keşiflerini mümkün kılıyor.
Nomura’ya göre, bu gelişme yalnızca mühendislik değil, aynı zamanda bilimsel yöntemler açısından da bir paradigma değişimi:
“Eskiden her element için ayrı ayrı kuantum mekaniği denklemleri kurmak gerekiyordu. Şimdi ise makine öğrenmesiyle bu süreç hızlanıyor ve tek modelle çok sayıda etkileşim simüle edilebiliyor.”
Antik Roma’dan Geleceğe: Dayanıklılıkta Yeni Standart
Araştırmacıların dikkat çektiği bir diğer unsur, yeni betonun antik Roma betonları kadar uzun ömürlü olabileceği. Günümüzde kullanılan betonlar ortalama 100 yıl dayanırken, Roma dönemine ait bazı yapılar 2.000 yıldır ayakta.
Yapay zekâ destekli simülasyonlar, bu dayanıklılığın sırrını modern betona uygulamayı mümkün kılabilir:
“CO₂ eklenmesiyle oluşan karbonat katmanı, betonu çok daha dayanıklı hale getiriyor,” diyor Nakano.
Bilimsel Yayın ve Gelecek Adımlar
USC ekibinin çalışması, The Journal of Physical Chemistry Letters dergisinde yayımlandı ve derginin kapak konusu oldu. Araştırmacılar, önümüzdeki dönemde daha karmaşık geometrilere ve yüzeylere sahip beton modelleri üzerinde çalışmaya devam edeceklerini belirtiyor.
Betonun yalnızca bir yapı malzemesi değil, aynı zamanda bir iklim çözümü haline gelmesi artık hayal değil. Yapay zeka destekli bu tür atılımlar, küresel karbon ayak izini azaltmakta kilit rol oynayabilir.
