绿色水泥已经存在,它是由人工智能设计的

阿尔贝托·诺列加     30年2025月XNUMX日     4分钟。
绿色水泥已经存在,它是由人工智能设计的

瑞士的一个研究团队开发出一种人工智能,能够找到大幅降低碳排放的水泥配方。这项创新正值关键时刻:水泥生产占全球碳排放的8%,预计到2050年其需求量将增长48%。该研究发表在《自然》杂志上,表明该算法可以在几秒钟内给出在实验室中需要数年才能完成的建议。水泥行业或许正拥有迄今为止实现其气候目标的最有力工具。

地球上使用量第二大的材料

水泥的排放量比航空业还多,却鲜少登上新闻头条。它是继水之后全球第二大消耗材料,是城市建设、基础设施和卫生系统必不可少的组成部分。然而,水泥的生产过程却包含诸多高污染环节,从原材料开采到熟料在超过1.400摄氏度的高温下焙烧,无一例外。

目前,99%的水泥生产采用标准配方,该配方会排放大量的二氧化碳,尤其是在石灰石煅烧过程中。这犹如一颗潜在的气候定时炸弹:全球8%的碳排放来自水泥行业,是航空业的三倍。即便如此,预计到2030年,水泥消费量仍将增长4,75%,到2050年将增长48%。

面对这一挑战,该行业设定了雄心勃勃的目标:到4年,每年将排放量减少2030%,以符合《巴黎协定》的要求。但如果没有颠覆性的创新,这些承诺将毫无意义。

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几秒钟内就能找到菜谱的人工智能

最有希望的答案来自瑞士保罗·谢勒研究所的实验室。在那里,由数学家罗曼娜·博伊格领导的团队创​​建了一种人工智能模型,其配制可持续水泥的速度比传统方法快500倍

该算法并非随意尝试各种组合:它会学习数千种现有配方,并准确预测哪些配方既能满足结构标准,又不会产生排放。这使得原本需要数年才能完成的实验缩短到短短几秒钟。“这就像拥有了一本环保水泥的数字配方书,”博伊格说道。

这项研究于6月发表在Springer Nature期刊上,详细介绍了如何利用真实世界的强度、耐久性和排放数据来训练模型。此外,研究人员还指出,同样的AI技术可以应用于其他关键参数,例如抗震性能或吸湿性,这些参数在易受灾害影响的地区至关重要。

这一进步反映了人工智能不仅将在能源或交通领域发挥作用,而且还将在未来建筑材料领域发挥作用。

超越算法:其他绿色解决方案

瑞士模式与其他旨在从不同角度实现水泥脱碳的新兴技术一道,引领着水泥行业的变革。其中之一是煅烧粘土和石灰石水泥(LC3),只需改变混合料的成分比例,即可减少高达40%的碳排放。

一个更具雄心的想法是利用微藻生产人造石灰石。这种方法不仅可以避免排放,还能将水泥变成碳汇,在一栋建筑中储存高达250吨的二氧化碳。这是一个颠覆传统观念的概念:从排放到捕获。

目前甚至正在测试利用电窑回收水泥的方法,其残渣可以在钢铁行业中重新利用,从而产生循环效应。

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所有这些策略都指向同一个方向:使基础设施建设与气候变化脱钩。人工智能并不能取代这些方法,但它可以通过在极短时间内找到最优解决方案来加速这些方法的实施。

具体算法

水泥的历史充满了重复:同样的配方,同样的工艺,同样的破坏。但人工智能的出现打破了这种模式。如果说钢铁在20世纪彻底改变了城市的垂直结构,那么人工智能或许将成为21世纪可持续城市化的无形力量

瑞士这项突破的价值不仅在于其新配方,更在于其方法:一种可以根据地球的需求进行调整、扩展和演进的工具。它并非万能的替代品,而是重新构想我们习以为常之物的强大助力:我们脚下的土地、支撑房屋的柱子、我们每天穿行的隧道。

问题不再是能否在不破坏的前提下进行建设,而是谁将有机会使用这种新的建设方式。如果绿色算法得以普及,生态转型将拥有前所未有的坚实基础。如果仅限于少数人使用,那么最终只会改变建筑的外在形式。

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