在水泥中加入海藻，美高校与微软联合研发出新型低碳混凝土

IT之家 7 月 20 日消息，美国华盛顿大学与微软公司联合研发出一种新型低碳混凝土，其关键成分是海藻粉末。这一创新成果为建筑行业的可持续发展提供了新的思路，有望显著降低混凝土生产过程中的碳排放。

据IT之家了解，传统水泥是混凝土中的关键粘合剂，但同时也是全球污染最严重的材料之一。水泥生产过程中产生的二氧化碳排放量占全球总排放量的近 10%，主要来源于化石燃料的使用以及一种名为煅烧的碳释放化学过程。每生产一公斤水泥，几乎会释放一公斤二氧化碳。相比之下，海藻在生长过程中能够吸收二氧化碳，具有成为水泥替代添加剂的巨大潜力。

华盛顿大学材料科学与工程系助理教授 Eleftheria Roumeli 表示：“水泥无处不在，它是现代基础设施的基石，但其生产过程对气候造成了巨大影响。我们的研究令人兴奋之处在于，我们展示了如何将一种丰富且具有光合作用的绿色海藻融入水泥中，以减少碳排放，同时无需复杂的处理过程或牺牲材料性能。”

在传统混凝土研发中，确定最佳成分组合通常需要数年的反复试验，因为每种混凝土样本都需要数周时间固化后才能进行测试。为突破这一瓶颈，研究团队开发了一种定制的机器学习模型，该模型能够预测最佳的海藻与水泥混合比例。通过将测试结果反馈到系统中，团队仅用 28 天就优化了配方，而 Roumeli 估计，如果没有机器学习的帮助，这一过程可能需要长达五年。

“机器学习在帮助我们大幅缩短研发过程方面发挥了关键作用，尤其是在我们引入一种全新的材料到水泥中时，这一点尤为重要。” Roumeli 说。

与其他需要复杂处理或制造步骤的水泥添加剂不同，绿色海藻可以直接以干燥粉末的形式使用，无需昂贵的加工过程。这使得其成为全球范围内扩大低碳混凝土生产的特别可行的选择。通过将这种天然材料与机器学习相结合，研究人员设想了一个系统，生产商可以快速开发出根据当地资源和环境条件定制的水泥配方，无论是不同的藻类品种、食物残渣还是其他生物基添加剂。

目前，该团队正致力于探索不同海藻成分和结构对水泥性能的影响。他们的更广泛目标是将这种方法扩展到其他藻类品种甚至食物残渣，使全球生产商能够开发出本地化的、可持续的水泥替代品，同时利用机器学习加速优化过程。

“通过将藻类等天然材料与现代数据工具相结合，我们能够实现本地化生产，减少碳排放，并更快地迈向绿色基础设施。” Roumeli 说，“这是迈向新一代可持续建筑材料的令人振奋的一步。”

该研究由微软研究资助，相关成果已发表在《Matter》杂志上。