海藻或成低碳混凝土的關鍵
來自華盛頓大學和 Microsoft 的研究人員開發了一種新型低碳混凝土，使用粉末狀海藻作為添加劑。通過將乾燥的綠色藻類與水泥混合，該團隊創造出一種具有 21% 降低全球暖化潛力的配方，同時保持材料的結構強度。這項研究顯示，將天然材料與機器學習工具相結合，可以加速尋找更可持續建築解決方案的過程。
水泥是混凝土中的關鍵粘合劑，也是全球最具污染性的材料之一，負責高達 10% 的全球二氧化碳排放，主要來自化石燃料使用和一種稱為煅燒的釋碳化學過程。生產一公斤水泥幾乎會排放一公斤二氧化碳，而海藻在生長過程中則作為碳匯，成為一種有前景的替代添加劑。
華盛頓大學材料科學與工程助理教授 Eleftheria Roumeli 表示：「水泥無處不在，是現代基礎設施的支柱，但其氣候成本巨大。這項工作的興奮之處在於，我們展示了如何將豐富的光合材料如綠色海藻納入水泥中，以減少排放，無需昂貴的加工或犧牲性能。」
通常，找到正確的配方需要數年的試驗和錯誤，因為每個混凝土樣本需要幾周的固化時間才能進行測試。為了克服這一瓶頸，團隊使用了一個自定義的機器學習模型來預測最佳的海藻-水泥混合物。通過將測試結果反饋到系統中，他們在僅 28 天內優化了配方，而 Roumeli 估計這一過程如果不使用機器學習，將需要五年時間。
Roumeli 指出：「機器學習在幫助我們大幅縮短過程中起到了關鍵作用，尤其是在這裡，我們引入了一種全新的材料進入水泥。」
與其他需要複雜處理或製造步驟的水泥添加劑不同，綠色海藻可以以乾燥的粉末形式使用，無需昂貴的加工。這使得它成為全球擴展低碳混凝土生產的一個特別可行的選擇。研究人員希望通過將這種天然材料與機器學習相結合，建立一種系統，使生產商能夠快速開發根據當地資源和環境條件量身定制的水泥配方，無論涉及不同的藻類物種、食品廢料還是其他生物基添加劑。
該團隊現在計劃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一方法擴展到其他藻類品種甚至食品廢料，使全球生產商能夠開發當地的可持續水泥替代品，並加速優化過程。
Roumeli 表示：「通過將天然材料如藻類與現代數據工具相結合，我們可以實現本地化生產、減少排放，並更快地朝著更綠色的基礎設施邁進。」這一研究成果由 Microsoft Research 資助，並發表在期刊《Matter》中。
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