Cobaltul este utilizat în bateriile cu litiu-ion pentru vehicule electrice, jucând astfel un rol important în tranziția energetică. Totuși, acest metal de culoare argintie este considerat din mai multe motive o materie primă critică: cobaltul este rar. Procentul său în întreaga crustă terestră este de doar 0,004 procente. Rezervelor de cobalt cunoscute la nivel mondial sunt estimate la 7,2 milioane de tone. Peste jumătate din acestea, aproximativ patru milioane de tone, se află pe teritoriul Republicii Democrate Congo. Condițiile de muncă din minele acestei țări instabile din centrul Africii sunt adesea proaste, iar daunele ecologice cauzate de extracția minereurilor sunt mari.
Fie că este vorba de lipsa de securitate a aprovizionării, prețuri prea mari pe piața mondială, îngrijorări etice, interdicții sau inovații de produse cu proprietăți materiale mai bune: există multe motive pentru care companiile caută materiale alternative. „Există baze de date pe care dezvoltatorii de produse le pot folosi pentru cercetare. Totuși, acestea adesea nu oferă rezultate utile, deoarece nu iau în considerare cazul specific de utilizare în companie”, spune Charlotte Schmidt din echipa de cercetare Sustainability and Material Compliance Management de la Institutul Fraunhofer pentru Tehnologia de Producție și Automatizare IPA.
AI este utilizat pentru a căuta publicații științifice
Pentru a facilita căutarea și a obține rezultate mai relevante, Schmidt, împreună cu două colege, a dezvoltat un instrument de substituție a materialelor bazat pe AI. Printr-un formular de introducere, utilizatorii trebuie mai întâi să ofere detalii specifice despre materialul sau resursa pe care doresc să o înlocuiască și apoi să menționeze proprietățile necesare ale materialului alternativ, precum și informații despre contextul utilizării dorite a materialului. Urmează o căutare AI, prin care baza de date „Semantic Scholar” este explorată pe baza datelor specifice și cerințelor utilizatorului. Prin compararea introducerilor utilizatorului cu informațiile disponibile în baza de date, AI identifică materiale alternative adecvate.
Conectarea AI pentru substituția materialelor este doar una dintre mai multe componente prin care cercetătorii sprijină companiile în căutarea de materii prime, materiale sau substanțe chimice alternative. Deoarece, după ce AI și-a îndeplinit sarcina, ei supun propunerile de substituție și materialele de bază unei evaluări cuprinzătoare, în care iau în considerare aspecte legale, ecologice și sociale, precum și securitatea aprovizionării. În strânsă colaborare cu compania respectivă, cercetătorii verifică apoi cât de bine îndeplinesc materialele propuse cerințele specifice. La finalul procesului, se elaborează un raport. Acesta va prezenta cele mai adecvate substituente, precum și evaluarea diferitelor criterii. Astfel, cercetătorii oferă companiilor o bază solidă pentru decizii.
Primele teste arată: conectarea AI este promițătoare
Ca alternativă la cobalt, instrumentul de substituție a materialelor bazat pe AI sugerează printre altele fierul. „Deși nu este o descoperire nouă că, în loc de oxid de litiu-nichel-mangan-cobalt, se poate folosi și fosfat de litiu-fier pentru catodele bateriilor”, spune Schmidt. „Dar aceste rezultate și altele ne-au arătat că conectarea AI în căutarea materialelor alternative este promițătoare.”
Instrumentul de substituție a materialelor bazat pe AI a fost creat în cadrul proiectului de cercetare „Ultraeficiență în fabrici - Deep Dive”, care a început în aprilie 2024 și va dura până la sfârșitul lunii august 2025. Proiectul de cercetare este susținut de Ministerul Mediului, Climei și Economiei Energetice din Baden-Württemberg cu un total de 1,4 milioane de euro. Partenerii de proiect sunt, pe lângă Fraunhofer IPA, Fraunhofer IAO, Centrul pentru Digitalizare, Conducere și Sustenabilitate Schwarzwald gGmbH (Campus-Schwarzwald), Umwelttechnik BW GmbH, Alpirsbacher Klosterbräu Glauner GmbH, Ansmann AG și Protektorwerk Florenz Maisch GmbH & Co. KG, precum și ca partener asociat ZECHA Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH.
Contact:
