Cercetători de la Institutul Indian de Știință au cartografiat cu IA 9.389 de reacții pe un catalizator de cupru - modelul indică o conversie a CO2 de circa 40 de ori mai mare decât estimările inițiale

O metodă bazată pe inteligență artificială a extins de circa 40 de ori estimarea conversiei CO2 într-un model de laborator pentru obținerea de combustibili, după ce a identificat mii de etape chimice pe care abordările clasice le omit, potrivit Mediafax . Implicația practică este una operațională: proiectarea catalizatorilor pentru transformarea dioxidului de carbon în produse utile ar putea deveni mai precisă, cu efect direct asupra eficienței proceselor. Cercetarea a fost realizată de o echipă de la Institutul Indian de Știință (IISc) , care a folosit inteligența artificială și simulări computerizate avansate pentru a cartografia reacțiile ce au loc pe suprafața unui catalizator din cupru. Informațiile sunt atribuite de Mediafax publicației ScienceDaily , iar studiul este publicat în Nature Communications. De ce contează: modelele „scurte” pot greși produsul principal Miza este hidrogenarea CO2, un proces considerat promițător pentru „reciclarea” dioxidului de carbon: CO2 reacționează cu hidrogenul, în prezența unui catalizator, și poate genera substanțe precum metanolul. Problema, arată cercetătorii, este că procesul include foarte multe reacții posibile, iar simularea completă ar necesita resurse de calcul foarte mari. În consecință, modelele convenționale aleg doar reacțiile considerate esențiale, riscând să rateze etape critice. „Am pornit de la o preocupare familiară oricui studiază mecanismele de reacție: cum știi că rețeaua ta de reacții nu a omis tocmai etapa care contează?”, a explicat Anand Mohan Verma, autorul principal al studiului. Ce a făcut IA: de la 152 de reacții la 9.389 Echipa a pornit de la simulări de mecanică cuantică, construind o bază de date inițială cu 152 de reacții. Pe acest set, cercetătorii au antrenat modele de inteligență artificială pentru a identifica transformări suplimentare posibile. Rezultatul a fost o rețea extinsă la 9.389 de reacții chimice , după analiza a 105 specii chimice prezente pe suprafața catalizatorului. Diferența față de modelul inițial a fost majoră: acesta indica greșit acidul formic drept produs principal (în locul metanolului) și subestima cantitatea de CO2 ce putea fi transformată. După extinderea rețelei, estimarea conversiei CO2 a crescut de aproximativ 40 de ori , iar produsele principale identificate au devenit metanolul și monoxidul de carbon, în linie cu rezultate experimentale. „Abia când am extins rețeaua pentru a include mii de reacții suplimentare, ignorate anterior, predicțiile au ajuns să corespundă cu ceea ce observăm noi și alți cercetători în experimente”, a explicat Ananth Govind Rajan, profesor asociat la IISc. Un mecanism neașteptat, cu potențial de eficientizare Cercetătorii au identificat și un mecanism surprinzător legat de rolul hidrogenului: în anumite etape, acesta poate fi transferat către compuși intermediari ca moleculă H2, fără separarea prealabilă în atomi individuali — o ipoteză care contrazice ceea ce este predat, de regulă, în domeniu. „Ideea că hidrogenul poate fi transferat ca moleculă intactă, fără să se descompună mai întâi în atomi, contrazice ceea ce am învățat majoritatea dintre noi”, a declarat Shivam Chaturvedi, coautor al studiului. În interpretarea autorilor, această abordare ar putea ajuta la dezvoltarea unor catalizatori mai eficienți pentru producerea metanolului din CO2 și ar putea fi aplicată și altor procese industriale, inclusiv reducerii azotului și descompunerii apei. [...]