Un nouveau type de béton durable et écologique, conçu par l'IA, pourrait révolutionner la construction

Les chercheurs de l'École Viterbi de l'Université de Southern California (USC) ont développé un modèle d'intelligence artificielle (IA) révolutionnaire capable de simuler le comportement de milliards d'atomes en même temps. Ce modèle, appelé Allegro-FM, ouvre de nouvelles perspectives pour la conception et la découverte de matériaux à une échelle inédite. L’objectif principal de ce projet est de créer un béton qui non seulement résiste aux intempéries et aux incendies, mais qui peut aussi capturer du dioxyde de carbone (CO₂) et devenir carbon neutre. La crise climatique actuelle, marquée par des sécheresses extrêmes, des ouragans dévastateurs et des incendies de forêt de plus en plus fréquents, a poussé le professeur Aiichiro Nakano, spécialisé en informatique, physique et biologie quantitative, à collaborer avec Ken-Ichi Nomura, professeur de génie chimique et de science des matériaux. Ensemble, ils ont lancé le projet Allegro-FM, qui permet de recapturer le CO₂ émis lors de la production du béton et de l'intégrer dans sa structure. « On peut simplement injecter le CO₂ dans le béton, ce qui le rend carbon neutre », explique Nakano. Le béton est actuellement responsable de 8 % des émissions mondiales de CO₂. Le modèle Allegro-FM, testé sur le superordinateur Aurora au Laboratoire national d'Argonne, a démontré une efficacité de 97,5 % lors de simulations impliquant plus de quatre milliards d'atomes. Cela représente une capacité de calcul environ mille fois supérieure à celle des méthodes traditionnelles. En outre, le modèle couvre 89 éléments chimiques et peut prédire des comportements moléculaires pour des applications allant de la chimie du ciment à la stockage du carbone. Le béton est un matériau résistant au feu, ce qui en fait un choix idéal pour des zones touchées par des incendies, comme Los Angeles. Mais sa durabilité est limitée : il ne dure en moyenne que 100 ans. Les simulations avec Allegro-FM montrent que la capture de CO₂ peut créer une couche carbonatée qui renforce le matériau, permettant ainsi une durabilité comparable à celle du béton romain ancien, qui a résisté pendant plus de 2000 ans. L’IA a transformé la manière dont les chercheurs abordent la simulation atomique. Plutôt que de devoir dériver des formules mathématiques complexes, comme les phénomènes de mécanique quantique, les équipes utilisent maintenant des ensembles d'apprentissage automatique. Cela accélère le processus et réduit les coûts en utilisant moins de ressources informatiques. « L'IA permet d'atteindre une précision mécanique quantique avec des ressources informatiques bien plus réduites », souligne Nakano. Les chercheurs prévoient d'approfondir leurs recherches, en développant des géométries et surfaces plus complexes. Leur travail a été publié dans la revue The Journal of Physical Chemistry Letters, et a été choisi comme image de couverture. Des experts du secteur soulignent que cette avancée pourrait avoir un impact majeur sur l'industrie du béton, en réduisant ses émissions et en prolongeant sa durée de vie. Les entreprises de construction et de matériaux pourraient adopter cette technologie pour créer des bâtiments plus durables et respectueux de l'environnement. Cependant, il reste encore des défis à relever avant que ce béton ne puisse être produit à grande échelle.