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A multiscale Machine Learning based Software for the Simulation of Catalytic Processes

Description du projet

Faire progresser la catalyse durable grâce à l’IA

La réduction de l’empreinte environnementale de l’industrie chimique est un défi majeur dans la transition vers une économie plus durable. Des procédés qui maximisent l’efficacité des ressources tout en améliorant les taux de transformation, la sélectivité et l’utilisation de l’énergie sont attendus pour y parvenir. La catalyse joue un rôle crucial dans le développement de technologies plus écologiques, mais la modélisation précise des réactions catalytiques à plusieurs échelles reste un obstacle. Jusqu’à présent, la puissance de calcul limitée entrave l’intégration de modèles atomistiques détaillés dans les simulations de réacteurs à grande échelle. Le projet CATALYSE, financé par le CER, relève ce défi avec MultiCAT, un cadre d’apprentissage automatique de pointe qui permet de modéliser efficacement et avec précision les processus catalytiques. En réduisant les coûts de calcul tout en améliorant la précision des prévisions, CATALYSE ouvre la voie aux jumeaux numériques de nouvelle génération pour la conception et l’optimisation des processus.

Objectif

The reduction of the environmental footprint of the chemical and related industries is nowadays of utmost importance. The transition towards more sustainable processes that combine efficient use of raw material and energy with higher transformation rates, better selectivity and higher mass and energy efficiency will contribute to meet the objectives of the green deal. In this respect, catalysis engineering is pivotal to developing technologies able to meet these goals and to shape the sustainable economy of the future. The accurate description of this multiscale process has a substantial impact on the performances of the entire chemical process and, consequently, on many manufacturing sectors. The description of the catalytic process requires a detailed and accurate definition of the intrinsic reactivity, by means of first-principles kinetic schemes, coupled with rigorous models at the reactor scale. Currently, this approach is hindered by the limited available computational resources which prevent the adoption of detailed and atom-resolved kinetic models into reactor simulations with a reasonable computational burden. To overcome the limitations identified above, starting from the results obtained during the ERC Stg “SHAPE” (n. 677423), we propose MultiCAT, a highly accurate yet computationally lean multi-scale physics-guided machine learning-based surrogate modelling framework of the entire reactor from the atomistic to the process scales. This represents a leapfrog improvement in the detailed numerical modeling of catalytic processes, by achieving a drastic reduction in the computational cost with a concomitant boost in the prediction reliability, and paving the way for a new generation of catalytic process models, an evolution of hybrid digital twins, for online process design, optimization and control.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC-POC - HORIZON ERC Proof of Concept Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-POC2

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

POLITECNICO DI MILANO
Contribution nette de l'UE
€ 150 000,00
Adresse
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italie
Région
Nord-Ovest Lombardia Milano
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)