IT之家7月20日消息，美國華盛頓大學(xué)和微軟公司攜手研發(fā)出一種新型低碳混凝土，其核心成分是海藻粉末。這一創(chuàng)新成果為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來新方向，有望大幅降低混凝土生產(chǎn)過程中的碳排放。

據(jù)IT之家了解，傳統(tǒng)水泥作為混凝土中的關(guān)鍵粘合劑，卻是全球污染最嚴重的材料之一。水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳排放量接近全球總排放量的10%，主要源于化石燃料的使用以及名為煅燒的碳釋放化學(xué)過程。每生產(chǎn)一公斤水泥，幾乎會釋放一公斤二氧化碳。而海藻在生長過程中能吸收二氧化碳，有潛力成為水泥替代添加劑。

華盛頓大學(xué)材料科學(xué)與工程系助理教授Eleftheria Roumeli表示：“水泥在現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺，但它的生產(chǎn)對氣候影響巨大。我們研究的亮點在于，展示了如何將豐富且能進行光合作用的綠色海藻融入水泥，減少碳排放，且無需復(fù)雜處理，也不犧牲材料性能。”

在傳統(tǒng)混凝土研發(fā)中，確定最佳成分組合往往需要數(shù)年反復(fù)試驗，因為每個混凝土樣本需數(shù)周固化后才能測試。為解決這一難題，研究團隊開發(fā)了定制的機器學(xué)習(xí)模型，可預(yù)測海藻與水泥的最佳混合比例。通過將測試結(jié)果反饋到系統(tǒng)，團隊僅用28天就優(yōu)化了配方。Roumeli估計，若沒有機器學(xué)習(xí)，這一過程可能長達五年。

“機器學(xué)習(xí)在縮短研發(fā)過程中起到關(guān)鍵作用，尤其是引入全新材料到水泥中時，意義重大?！盧oumeli說。

與其他需復(fù)雜處理或制造步驟的水泥添加劑不同，綠色海藻可直接以干燥粉末形式使用，無需昂貴加工。這使其成為全球擴大低碳混凝土生產(chǎn)的可行選擇。研究人員設(shè)想，通過將天然材料與機器學(xué)習(xí)結(jié)合，生產(chǎn)商能根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源和環(huán)境條件，快速開發(fā)定制水泥配方，如不同藻類品種、食物殘渣或其他生物基添加劑。

目前，團隊正研究不同海藻成分和結(jié)構(gòu)對水泥性能的影響。他們的目標是將該方法拓展到其他藻類品種甚至食物殘渣，讓全球生產(chǎn)商開發(fā)本地化、可持續(xù)的水泥替代品，同時利用機器學(xué)習(xí)加速優(yōu)化過程。

“將藻類等天然材料與現(xiàn)代數(shù)據(jù)工具結(jié)合，能實現(xiàn)本地化生產(chǎn)，減少碳排放，加速邁向綠色基礎(chǔ)設(shè)施。這是邁向新一代可持續(xù)建筑材料的重要一步?！盧oumeli說。

該研究由微軟研究資助，相關(guān)成果已發(fā)表在《Matter》雜志上。

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