Cambio climático:
Por Mathias Steiner, Gerente de Industrial Technology & Science de IBM Research
Invisible y difícil de capturar, el dióxido de carbono (CO2) es un gran desafío para abordar el cambio climático.
Capturarlo en el punto de origen se cree que es una de las formas más eficaces de limitar su liberación al medio ambiente. Una vez capturado, el gas podría ser aislado y almacenado durante siglos.
Pero capturar y separar el CO2 de los gases de escape en la producción de energía y el transporte es complicado. Moverlo a un sitio de almacenamiento para que no vuelva a entrar en la atmósfera también está lejos de ser trivial. Los investigadores han estado tratando de mejorar estas técnicas durante décadas.
La inteligencia artificial (IA) podría ayudar.
Nuestro equipo de investigación de IBM ha recurrido a la IA para acelerar el diseño y el descubrimiento de mejores membranas poliméricas para separar eficientemente el dióxido de carbono de los gases de combustión — los resultados los presentaremos en la próxima reunión de la Sociedad Americana de Física en 2021.
Usando el modelado generativo molecular con IA, hemos identificado varios cientos de estructuras moleculares que podrían permitir alternativas más eficientes y baratas que las membranas de separación existentes para capturar el CO2 emitido en los procesos industriales. Ahora estamos evaluando estas moléculas candidatas con la ayuda de la simulación de dinámica molecular automatizada en clústeres de computación de alto rendimiento (HPC).
También presentaremos los resultados iniciales de otros dos proyectos esenciales de descubrimiento de materiales, que se ocupan de la captura y almacenamiento de carbono.
Simulación de la separación y conversión de carbono
El almacenamiento seguro y eficaz de CO2 después de su captura sigue siendo un reto. Un enfoque prometedor es inyectar el gas en formaciones geológicas. De hecho, los expertos confirman que "... el espacio de poros en rocas sedimentarias alrededor del mundo es más que suficiente para aislar todo el CO2 que la humanidad podría querer eliminar del aire" [1]. Pero la física y la química del proceso en la escala de poros de una roca de depósito no es bien entendida. Y la eficiencia de la conversión y almacenamiento de CO2 también depende del tipo de roca y de las condiciones del reservorio.
Para abordar el problema, hemos creado una herramienta basada en la nube que simula el flujo de fluidos de dióxido de carbono en tipos específicos de roca, lo que permite a los científicos evaluar la captura de CO2 y, eventualmente, los escenarios de conversión a escala de poros. En última instancia, la tecnología podría permitir a los investigadores e ingenieros realizar un análisis rápido y optimizar los requisitos específicos de la roca para mineralizar y almacenar CO2 de manera eficiente, segura y a largo plazo.
Además, tendríamos que acelerar el descubrimiento de materiales absorbentes de CO2. Puede llevar años, incluso décadas, descubrir un nuevo material, o determinar qué material existente es el más adecuado para una aplicación particular de captura de carbono. Con nuestro clima cambiante, no hay tiempo que perder.
En un intento por acelerar el proceso, hemos creado una plataforma de detección en la nube para filtrar rápidamente entre millones de adsorbentes de CO2 potenciales al nivel de nano partículas. La herramienta debe permitir a los ingenieros de materiales seleccionar los mejores materiales para mejorar la absorción de dióxido de carbono en una aplicación particular.
La plataforma permite búsquedas rápidas a través de grandes cantidades de estructuras conocidas, lo que permite un descubrimiento más rápido. Por ejemplo, podría ser utilizado por un químico para identificar los nano materiales más prometedores para un proceso industrial. Una vez identificados los candidatos más viables, el marco computacional podría entonces informar la síntesis química y la optimización material para acelerar el descubrimiento en el laboratorio.
En todos nuestros proyectos, hemos combinado IA, HPC y tecnologías en la nube para acelerar enormemente el descubrimiento de nuevos materiales. Nuestros esfuerzos se derivan de la reciente iniciativa global de IBM Research llamada Future of Climate, que agrupa tecnología de descubrimiento de materiales y conocimientos científicos en toda la red mundial de laboratorios de investigación de IBM. El portafolio más amplio también incluye la investigación y el desarrollo de estrategias para reducir la huella de carbono de la computación en la nube y dentro de la cadena de suministro, así como técnicas para modelar el impacto del cambio climático.
Por supuesto, el cambio climático es un desafío global, que requiere la colaboración de la academia y la industria, un esfuerzo conjunto de la comunidad global de investigación. Esta es la razón por la que IBM se ha convertido recientemente en miembro inaugural del Consorcio de Clima y Sostenibilidad del MIT, junto con otras empresas como Apple, Boeing, Cargill, Dow, PepsiCo y Verizon.
Sólo juntos podemos avanzar, adoptar nuestros resultados de investigación a escala mundial, utilizar nuestras nuevas soluciones para formular una estrategia climática sostenible a largo plazo y limitar el cambio climático.
