menu
close

AI системи революционизират производството на цимент с ниски въглеродни емисии

Изследователи по изкуствен интелект в Швейцария разработиха система, която драстично намалява въглеродния отпечатък на цимента чрез преработка на неговата рецепта, симулирайки хиляди комбинации от съставки, за да открият тези, които запазват здравината, но отделят значително по-малко CO2. Циментовата индустрия произвежда около осем процента от глобалните емисии на CO2 — повече от целия авиационен сектор в световен мащаб, което прави тази AI иновация от Института Пол Шерер (PSI) особено значима. Междувременно изследователи от MIT създадоха подобна AI система, която оценява и класифицира кандидат-материали за по-чист бетон въз основа на техните физични и химични свойства.
AI системи революционизират производството на цимент с ниски въглеродни емисии

Интердисциплинарен екип в Лабораторията за управление на отпадъците към Центъра за ядрено инженерство и науки на PSI разработи революционен подход към производството на цимент с помощта на машинно обучение. „Това ни позволява да симулираме и оптимизираме формулировките на цимента така, че да отделят значително по-малко CO2, като същевременно запазват същото високо ниво на механична якост“, обяснява математикът Романа Бойгер, първи автор на изследването. „Вместо да тестваме хиляди вариации в лабораторията, можем да използваме нашия модел, за да генерираме практически предложения за рецепти за секунди — все едно разполагаме с дигитална готварска книга за цимент с ниски въглеродни емисии.“

Изследователите от PSI обучиха своя невронен модел с данни, генерирани от софтуера за термодинамично моделиране с отворен код GEMS. „С помощта на GEMS изчислихме — за различни формулировки на цимента — кои минерали се образуват по време на втвърдяване и какви геохимични процеси протичат“, обяснява изследователят Николаос Прасиянакис. Чрез комбиниране на тези резултати с експериментални данни и механични модели, екипът изведе надеждни индикатори за механичните свойства и качеството на материала на цимента.

Сред формулировките на цимента, идентифицирани от изследователите, вече има обещаващи кандидати. „Някои от тези формулировки имат реален потенциал“, казва Джон Провис, ръководител на изследователската група по циментови системи в PSI, „не само по отношение на намаляване на CO2 и качество, но и по отношение на практическата приложимост в производството.“ Проучването служи основно като доказателство за концепцията — демонстрирайки, че обещаващи формулировки могат да бъдат идентифицирани чрез математически изчисления. Преди внедряване, рецептите трябва първо да преминат лабораторни тестове.

В паралелно развитие, изследователи от MIT, ръководени от постдокторанта Соруш Махджуби, публикуваха статия с отворен достъп в Communications Materials на Nature, в която описват подобно AI-базирано решение. Екипът на MIT отбелязва, че материали като летяща пепел и шлака отдавна се използват за заместване на част от цимента в бетонните смеси, но търсенето на тези продукти изпреварва предлагането, тъй като индустрията се стреми да намали климатичните въздействия. „Осъзнахме, че AI е ключът към напредъка“, отбелязва Махджуби. „Има толкова много данни за потенциални материали — стотици хиляди страници научна литература. Преглеждането им би отнело много човешки животи, а дотогава биха били открити още материали!“

Анализирайки научна литература и над 1 милион проби от скали, екипът на MIT използва своята рамка, за да класифицира кандидат-материалите в 19 типа — от биомаса до странични продукти от минното дело и материали от разрушени сгради. Махджуби и екипът му установяват, че подходящи материали има в световен мащаб — и, което е още по-впечатляващо, много от тях могат да бъдат включени в бетонни смеси само чрез смилане.

Тези AI иновации революционизират циментовата индустрия, трансформират производствените процеси и се превръщат в незаменим инструмент в борбата с климатичните промени, като позволяват иновативни и изключително ефективни подходи за производство на цимент с ниски въглеродни емисии.

Source:

Latest News