Kobalt se uporablja v litij-ionskih baterijah za električna vozila, kar pomeni, da igra pomembno vlogo pri energetski prehodu. Vendar pa to srebrno-sivo kovino iz več razlogov štejejo med kritične surovine: kobalt je redek. Njegov delež v celotni zemeljski skorji znaša le 0,004 odstotka. Svetovno znane rezerve kobalta se ocenjujejo na 7,2 milijona ton. Več kot polovica tega, približno štiri milijone ton, se nahaja na ozemlju Demokratične republike Kongo. Delovne razmere v rudnikih te nestabilne centralnoafriške države so pogosto slabe, okoljske škode pri rudarjenju pa velike.
Ne glede na pomanjkanje varnosti oskrbe, previsoke cene na svetovnem trgu, etične pomisleke, prepovedi ali inovacije izdelkov z boljšimi lastnostmi materialov: podjetja imajo številne razloge, da se ozrejo po alternativnih materialih. »Obstajajo sicer podatkovne baze, ki jih lahko razvijalci izdelkov uporabijo za raziskovanje. Vendar pogosto ne prinašajo uporabnih rezultatov, ker ne upoštevajo natančnega primera uporabe v podjetju,« pravi Charlotte Schmidt iz raziskovalne skupine za trajnost in skladnost materialov na Fraunhofer institutu za proizvodno tehnologijo in avtomatizacijo IPA.
AI se uporablja za iskanje znanstvenih publikacij
Da bi olajšali iskanje in dosegli ustreznejše rezultate, je Schmidt skupaj z dvema kolegicama razvila orodje za zamenjavo materialov, podprto z AI. Uporabniki morajo najprej prek vnosne maske navesti specifične podrobnosti o materialu ali surovini, ki jo želijo zamenjati, nato pa navesti potrebne lastnosti alternativnega materiala in informacije o kontekstu želene uporabe materiala. Sledi iskanje z AI, pri katerem se podatkovna baza »Semantic Scholar« preišče na podlagi specifičnih podatkov in zahtev uporabnika. S primerjavo vnosov uporabnika z informacijami, ki so na voljo v podatkovni bazi, AI identificira primerne alternativne materiale.
Povezava AI za zamenjavo materialov je le en od več gradnikov, s katerimi raziskovalke podjetjem pomagajo pri iskanju alternativnih surovin, materialov ali kemikalij. Ko AI opravi svoje naloge, raziskovalke predlagane nadomestke in izhodne materiale podvržejo celoviti oceni, pri čemer upoštevajo pravne, ekološke in socialne vidike ter varnost oskrbe. V tesnem sodelovanju z ustreznim podjetjem raziskovalke nato preverijo, kako natančno predlagani materiali izpolnjujejo specifične zahteve. Na koncu procesa je poročilo, v katerem so predstavljeni najprimernejši nadomestki ter ocena različnih meril. Tako raziskovalke podjetjem nudijo dobro utemeljeno osnovo za odločanje.
Prvi testi kažejo: povezava AI je obetavna
Kot alternativa kobaltu orodje za zamenjavo materialov, podprto z AI, predlaga med drugim železo. »Nekoliko je znano, da se namesto litij-nikla-mangana-kobalt-oksida lahko uporablja tudi litij-železo-fosfat za katode baterij,« pravi Schmidt. »Toda ti in drugi rezultati so nam pokazali, da je povezava AI pri iskanju alternativnih materialov obetavna.«
Orodje za zamenjavo materialov, podprto z AI, je nastalo v raziskovalnem projektu »Ultraeffizienzfabrik – Deep Dive«, ki se je začel aprila 2024 in bo trajal do konca avgusta 2025. Raziskovalni projekt podpira Ministrstvo za okolje, podnebje in energijsko gospodarstvo Baden-Württemberg s skupno 1,4 milijona evrov. Projektni partnerji so poleg Fraunhofer IPA tudi Fraunhofer IAO, Centrum za digitalizacijo, vodenje in trajnost Schwarzwald gGmbH (Campus-Schwarzwald), okoljska tehnologija BW GmbH, Alpirsbacher Klosterbräu Glauner GmbH, Ansmann AG in Protektorwerk Florenz Maisch GmbH & Co. KG ter kot pridruženi partner ZECHA Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH.
Kontakt:
