美高校與微軟研發海藻低碳混凝土 助力建築行業減排

DoNews
07-20

美國華盛頓大學與微軟公司聯合研發出一種新型低碳混凝土,其關鍵成分是海藻粉末。這一創新成果爲建築行業的可持續發展提供了新的思路,有望顯著降低混凝土生產過程中的碳排放。

傳統水泥是混凝土中的關鍵粘合劑,但同時也是全球污染最嚴重的材料之一。水泥生產過程中產生的二氧化碳排放量佔全球總排放量的近 10%,主要來源於化石燃料的使用以及一種名爲煅燒的碳釋放化學過程。每生產一公斤水泥,幾乎會釋放一公斤二氧化碳。相比之下,海藻在生長過程中能夠吸收二氧化碳,具有成爲水泥替代添加劑的巨大潛力。

華盛頓大學材料科學與工程系助理教授 Eleftheria Roumeli 表示:“水泥無處不在,它是現代基礎設施的基石,但其生產過程對氣候造成了巨大影響。我們的研究令人興奮之處在於,我們展示瞭如何將一種豐富且具有光合作用的綠色海藻融入水泥中,以減少碳排放,同時無需複雜的處理過程或犧牲材料性能。”

在傳統混凝土研發中,確定最佳成分組合通常需要數年的反覆試驗,因爲每種混凝土樣本都需要數週時間固化後才能進行測試。爲突破這一瓶頸,研究團隊開發了一種定製的機器學習模型,該模型能夠預測最佳的海藻與水泥混合比例。通過將測試結果反饋到系統中,團隊僅用 28 天就優化了配方,而 Roumeli 估計,如果沒有機器學習的幫助,這一過程可能需要長達五年。

“機器學習在幫助我們大幅縮短研發過程方面發揮了關鍵作用,尤其是在我們引入一種全新的材料到水泥中時,這一點尤爲重要。” Roumeli 說。

與其他需要複雜處理或製造步驟的水泥添加劑不同,綠色海藻可以直接以乾燥粉末的形式使用,無需昂貴的加工過程。這使得其成爲全球範圍內擴大低碳混凝土生產的特別可行的選擇。通過將這種天然材料與機器學習相結合,研究人員設想了一個系統,生產商可以快速開發出根據當地資源和環境條件定製的水泥配方,無論是不同的藻類品種、食物殘渣還是其他生物基添加劑。

目前,該團隊正致力於探索不同海藻成分和結構對水泥性能的影響。他們的更廣泛目標是將這種方法擴展到其他藻類品種甚至食物殘渣,使全球生產商能夠開發出本地化的、可持續的水泥替代品,同時利用機器學習加速優化過程。

“通過將藻類等天然材料與現代數據工具相結合,我們能夠實現本地化生產,減少碳排放,並更快地邁向綠色基礎設施。” Roumeli 說,“這是邁向新一代可持續建築材料的令人振奮的一步。”

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