Bayangkan jika beton bisa memperbaiki dirinya sendiri, tahan terhadap kebakaran, dan menyerap karbon dari udara. Kedengarannya seperti fiksi ilmiah, bukan? Namun, peneliti dari University of Southern California (USC) baru saja membuatnya menjadi kenyataan. Teknologi ini bisa mengubah cara kita membangun kota.
Teknologi ini bernama Allegro-FM, singkatan dari Fast Molecular dynamics. Allegro-FM adalah model kecerdasan buatan (AI) yang bisa mensimulasikan hingga miliaran atom dalam satu waktu. Ini sangat luar biasa karena simulasi sebelumnya hanya mampu menangani jutaan atom saja.
Di sisi lain, perubahan iklim memaksa kita untuk berpikir ulang soal cara membangun infrastruktur. Beton, yang biasa kita anggap kuat, ternyata menyumbang sekitar 8% emisi karbon global. Karena itu, menciptakan versi beton yang ramah lingkungan menjadi sangat penting.
Nah, itulah yang menjadi misi para ilmuwan di USC. Mereka ingin membuat beton yang tidak hanya kuat dan tahan api, tapi juga karbon-netral. Artinya, proses pembuatannya tidak lagi memperburuk pemanasan global, malah bisa menyerap karbon dari atmosfer.
Menurut Profesor Aiichiro Nakano dan rekannya Ken-Ichi Nomura, ide ini muncul setelah kebakaran hebat melanda Los Angeles pada Januari lalu. Mereka berpikir keras: bisakah kita membuat material yang tidak hanya bertahan, tapi juga memperbaiki lingkungan?
Jawabannya ternyata bisa. Melalui Allegro-FM, mereka menemukan bahwa karbon dioksida (CO₂) yang biasanya dilepaskan saat membuat beton, kini bisa dimasukkan kembali ke dalam beton. Dengan begitu, beton ini tidak menghasilkan emisi, tapi justru menyerapnya.
Selain itu, mereka menyebut proses ini sebagai CO₂ sequestration, yaitu proses menyimpan kembali karbon ke dalam material. Dengan mensimulasikan miliaran atom, Allegro-FM bisa mencoba berbagai formula beton sebelum uji coba di dunia nyata.
Hebatnya lagi, teknologi ini bekerja 1.000 kali lebih cepat dibanding metode simulasi tradisional. Bahkan, simulasi ini berhasil dijalankan di Aurora, superkomputer milik Argonne National Laboratory, dengan efisiensi mencapai 97,5%. Ini benar-benar terobosan besar.
Allegro-FM tidak hanya cepat, tapi juga sangat fleksibel. Model ini bisa memprediksi perilaku kimia dari 89 elemen berbeda. Itu termasuk bahan-bahan pembentuk beton seperti kalsium, silika, dan karbon. Di sisi lain, model ini juga bisa diterapkan untuk menyimpan karbon secara permanen.
Profesor Nomura menambahkan bahwa beton adalah material yang sangat kompleks. Ia terdiri dari banyak elemen dan fase yang berbeda. Sebelumnya, kita belum punya cara untuk mensimulasikan semua interaksinya sekaligus. Tapi sekarang, semua itu mungkin.
Menariknya, bukan hanya masalah emisi yang bisa diselesaikan. Beton modern biasanya bertahan hanya sekitar 100 tahun. Namun, Allegro-FM memberi harapan beton bisa bertahan ribuan tahun, seperti beton Romawi kuno. Rahasianya ada pada lapisan karbonat yang terbentuk saat CO₂ diserap.
Lapisan ini membuat struktur beton jadi lebih kuat dan tahan lama. Karena itu, Allegro-FM tidak hanya menawarkan solusi ramah lingkungan, tapi juga daya tahan luar biasa. Beton masa depan bisa tahan gempa, tahan api, dan bebas dari retakan selama berabad-abad.
Keunggulan Allegro-FM juga terletak pada pendekatan AI-nya. Dulu, para ilmuwan harus menggunakan persamaan mekanika kuantum yang rumit untuk mensimulasikan atom. Sekarang, mereka cukup melatih model AI, lalu membiarkannya bekerja secara otomatis.
Karena itu, simulasi yang biasanya memakan waktu berminggu-minggu, kini bisa selesai dalam hitungan jam. AI membuat pekerjaan jadi lebih cepat, hemat energi, dan tetap akurat. Ini sangat membantu dalam riset material skala besar seperti beton.
Allegro-FM juga mampu memprediksi apa yang disebut fungsi interaksi antar atom. Artinya, model ini tahu bagaimana atom saling berinteraksi dalam berbagai kondisi. Dengan kata lain, kita bisa mensimulasikan campuran beton baru tanpa eksperimen fisik terlebih dahulu.
Saat ini, para peneliti masih melanjutkan risetnya. Mereka ingin mencoba bentuk dan permukaan beton yang lebih rumit. Tujuannya adalah menciptakan infrastruktur masa depan yang benar-benar tahan terhadap segala bentuk bencana, dari gempa hingga kebakaran.
Penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal The Journal of Physical Chemistry Letters pada 23 Juli 2025, dan bahkan menjadi gambar sampul jurnal tersebut. Ini menunjukkan betapa penting dan diakuinya hasil kerja para ilmuwan USC di mata dunia sains.[]
