Conform Descopera: Inteligența artificială revoluționează chimia, deschizând noi orizonturi în transformarea dioxidului de carbon. Cercetătorii de la Institutul Indian de Știință (IISc) au utilizat algoritmi avansați pentru a identifica nu mai puțin de 9.389 de reacții chimice noi, implicate în conversia CO2 în combustibili și alte substanțe industriale. Această descoperire, publicată în prestigioasa revistă Nature Communications, are potențialul de a eficientiza semnificativ procesele de valorificare a gazului cu efect de seră.
Descoperirea mecanismelor complicate ale reacțiilor chimice
Procesul de transformare a dioxidului de carbon în metanol, un combustibil valoros, implică o serie complexă de reacții chimice. Metodele tradiționale de simulare întâmpinau dificultăți în a acoperi toate etapele posibile din cauza cerințelor uriașe de putere de calcul. Astfel, modelele convenționale se bazau pe un număr limitat de reacții considerate esențiale, riscând să omită etape cruciale.
„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. Abordarea inovatoare a echipei IISc a depășit aceste limitări prin combinarea simulărilor de mecanică cuantică cu puterea inteligenței artificiale.
Rolul inteligenței artificiale în extinderea rețelei de reacții
Inițial, cercetătorii au creat o bază de date cu 152 de reacții utilizând simulări de mecanică cuantică. Ulterior, au antrenat modele de inteligență artificială pentru a identifica transformări suplimentare. Rezultatul a fost o rețea impresionantă de 9.389 de reacții chimice, analizând 105 specii chimice prezente pe suprafața unui catalizator din cupru.
Această extindere a dus la o diferență radicală în predicții. Modelul inițial subestima cantitatea de CO2 ce putea fi transformată și identifica greșit acidul formic ca produs principal, în loc de metanol. După integrarea celor aproape 10.000 de noi reacții, cantitatea estimată de CO2 transformat a crescut de aproximativ 40 de ori, iar metanolul și monoxidul de carbon au fost identificați corect ca produse principale, confirmând rezultatele 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 declarat Ananth Govind Rajan, profesor asociat la IISc.
O nouă perspectivă asupra mecanismelor de transfer al hidrogenului
Pe lângă identificarea unui număr mare de reacții, studiul a scos la iveală un mecanism neașteptat de participare a hidrogenului în reacțiile chimice. S-a descoperit că hidrogenul poate fi transferat direct către compuși intermediari sub formă de molecule H2, fără a fi necesară descompunerea sa prealabilă în atomi individuali.
„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. Această perspectivă nouă ar putea conduce la dezvoltarea unor catalizatori mai performanți pentru producerea metanolului din CO2.
Cercetătorii sugerează că metoda propusă de ei ar putea fi aplicată și în alte procese industriale, cum ar fi reducerea azotului sau descompunerea apei, deschizând noi căi pentru îmbunătățirea tehnologiilor de producere a combustibililor și a substanțelor chimice esențiale.
Sursa: Descopera
