ШІ передбачає ефективність біовугілля: очищення води від антибіотиків прискорюється в рази

Учені створили ШІ-модель, яка точно передбачає, наскільки швидко біовугілля розкладає антибіотики у воді, — це скорочує розробку фільтрів із років до тижнів і відкриває шлях до доступного очищення питної води.

Дослідники під керівництвом Джунаїда Латіфа та На Чен зібрали дані з десятків попередніх робіт, виділивши 16 ключових параметрів: тип сировини для біовугілля, температуру піролізу, пористість, хімічний склад, концентрацію окислювачів та умови реакції.

На цій базі вони навчили кілька машинних моделей, і найкращу точність показала трансформерна архітектура TabPFN: коефіцієнт детермінації R² ≈ 0,91 при мінімальній помилці прогнозу.

Наукова новизна — у переході від методу спроб і помилок до цільового дизайну матеріалів. Раніше підбір ефективного біовугілля вимагав сотень лабораторних експериментів; тепер алгоритм за секунди оцінює, яка комбінація параметрів дасть максимальну швидкість деградації забруднювача.

Паралельно команда створила веб-інструмент: будь-який дослідник може ввести параметри свого матеріалу і миттєво отримати прогноз кінетики реакції.

Практичний сенс очевидний: антибіотики у стічних водах — один із драйверів зростання стійкості бактерій до ліків.

Біовугілля, отримане із сільгоспвідходів (кукурудзяні качани, солома), дешеве та екологічне, а в поєднанні з фотокаталізаторами (TiO₂, g-C₃N₄) здатне розкладати сульфаніламідні антибіотики на 98% за 60 хвилин під дією сонячного світла.

ШІ-модель допомагає знайти саме ту рецептуру, яка забезпечить такий результат у конкретних умовах водоочищення.

Важливо розуміти обмеження. Поки що модель навчена на даних щодо обмеженого набору антибіотиків і лабораторних умов; реальна стічна вода містить суміш забруднювачів, органіку, завислі речовини, які можуть впливати на процес.

Також довгострокова стабільність композитів у промислових масштабах вимагає додаткової перевірки — у лабораторних тестах матеріал зберігав ефективність після п'яти циклів, але промисловий режим може бути жорсткішим.

Що далі? Команда планує розширити датасет, включивши дані щодо інших класів забруднювачів — ПФАС, мікропластику, фармпрепаратів нового покоління.

Паралельно тривають переговори з пілотними водоочисними станціями про тестування ШІ-спроектованих біовугільних фільтрів у польових умовах. Якщо результати підтвердяться, технологія може увійти до стандартних рішень для муніципалітетів та промислових підприємств уже в найближчі 3–5 років.