Kobalt se koristi u litij-ionskim baterijama za električna vozila, stoga igra važnu ulogu u energetskoj tranziciji. Međutim, to srebrno-sivo metal spada iz više razloga među kritične materijale: Kobalt je rijedak. Njegov udio u ukupnoj zemljinoj kori iznosi samo 0,004 posto. Svjetski poznate rezerve kobalta procjenjuju se na 7,2 milijuna tona. Više od polovice toga, oko četiri milijuna tona, nalazi se na teritoriju Demokratske Republike Kongo. Radni uvjeti u rudnicima ove nestabilne središnje afričke zemlje često su loši, a ekološka šteta prilikom vađenja ruda velika.
Bilo da se radi o nedostatku sigurnosti opskrbe, previsokim cijenama na svjetskom tržištu, etičkim pitanjima, zabranama ili inovacijama proizvoda s boljim svojstvima materijala: Za tvrtke postoji mnogo razloga da potraže alternativne materijale. "Iako postoje baze podataka koje razvojni inženjeri mogu koristiti za istraživanje, često ne daju korisne rezultate jer ne uzimaju u obzir točan slučaj primjene u tvrtki", kaže Charlotte Schmidt iz istraživačkog tima za održivost i upravljanje usklađenošću materijala na Fraunhofer Institutu za proizvodnu tehnologiju i automatizaciju IPA.
AI se koristi za pretraživanje znanstvenih publikacija
Kako bi olakšala pretraživanje i postigla relevantnije rezultate, Schmidt je zajedno s dvije kolegice razvila alat za zamjenu materijala potpomognut AI-jem. Kroz obrazac za unos, korisnici prvo moraju navesti specifične detalje o materijalu ili sirovini koju žele zamijeniti, a zatim navesti potrebna svojstva alternativnog materijala i informacije o kontekstu željene upotrebe materijala. Slijedi AI pretraživanje, pri čemu se baza podataka "Semantic Scholar" pretražuje na temelju specifičnih podataka i zahtjeva korisnika. Usporedbom unosa korisnika s informacijama dostupnim u bazi podataka, AI identificira odgovarajuće alternativne materijale.
Povezivanje AI za zamjenu materijala samo je jedan od nekoliko elemenata kojima istraživači pomažu tvrtkama u potrazi za alternativnim sirovinama, materijalima ili kemijskim tvarima. Nakon što AI izvrši svoj zadatak, predložene zamjene i izvorni materijali podvrgavaju se sveobuhvatnoj procjeni, pri čemu se uzimaju u obzir pravni, ekološki i socijalni aspekti te sigurnost opskrbe. U bliskoj suradnji s odgovarajućom tvrtkom, znanstvenici zatim provjeravaju koliko točno predloženi materijali ispunjavaju specifične zahtjeve. Na kraju procesa, sastavlja se izvještaj. U njemu se prikazuju najprikladnije zamjene i ocjena različitih kriterija. Time znanstvenici tvrtkama pružaju čvrstu osnovu za donošenje odluka.
Prvi testovi pokazuju: Povezivanje AI je obećavajuće
Kao alternativu kobaltu, alat za zamjenu materijala potpomognut AI-jem predlaže, između ostalog, željezo. "Iako nije nova spoznaja da se umjesto litij-nikla-mangana-kobalta-oksida može koristiti i litij-željezo-fosfat za katode baterija", kaže Schmidt. "Ali ovi i drugi rezultati pokazali su nam da je povezivanje AI u potrazi za alternativnim materijalima obećavajuće."
Alat za zamjenu materijala potpomognut AI-jem nastao je u istraživačkom projektu "Ultraefikasna tvornica – Duboko uranjanje", koji je započeo u travnju 2024. i trajat će do kraja kolovoza 2025. Istraživački projekt podržava Ministarstvo za okoliš, klimu i energetsku ekonomiju Baden-Württemberga s ukupno 1,4 milijuna eura. Projektni partneri pored Fraunhofer IPA uključuju Fraunhofer IAO, Centar za digitalizaciju, vođenje i održivost Schwarzwald gGmbH (Campus-Schwarzwald), Umwelttechnik BW GmbH, Alpirsbacher Klosterbräu Glauner GmbH, Ansmann AG i Protektorwerk Florenz Maisch GmbH & Co. KG, te kao pridruženi partner ZECHA Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH.
Kontakt:
