海藻粉助力低碳混凝土：华盛顿大学与微软合作研发环保建材

现代世界离不开混凝土的支撑，人类每年使用的混凝土量仅次于水。然而，混凝土的关键成分水泥却是全球二氧化碳排放量的重要来源之一，其比例高达10%。为了解决这一问题，华盛顿大学和微软的研究人员开发了一种低碳混凝土，通过在水泥中混合干燥的海藻粉，显著降低了混凝土的碳排放，同时保持了材料的强度。 研究表明，添加5%海藻粉的水泥可以降低21%的全球温室效应潜力。这个成果发表在《Matter》杂志上。主导这项研究的华盛顿大学材料科学与工程副教授Eleftheria Roumeli表示：“水泥无处不在，是现代基础设施的基石，但它带来了巨大的气候成本。我们发现，像绿海藻这种丰富的光合作用材料可以直接加入到水泥中，减少排放而不影响性能，这令人振奋。” 生产1千克水泥会排放近1千克的二氧化碳，其中大部分排放来自加热原材料所需的化石燃料以及生产过程中的碳酸化反应。与之相反，海藻作为一种碳汇，生长过程中可以从空气中吸收并储存碳。因此，它可以直接替代部分水泥，大幅减少混凝土的碳足迹。 传统的试验方法需要大约五年的时间才能找到最佳配方，因为每批次混凝土样品完全硬化所需时间约为一个月，才能准确评估其性能。为加快这一过程，研究人员构建了一个定制的机器学习模型，并用24种初始水泥配方对其进行训练。随后，他们利用该模型预测实验室中理想混合物的组成，通过将测试结果反馈给模型，实现了快速迭代。最终，他们在短短28天内找到了一种优化的海藻增强型水泥，其碳足迹显著减少并通过了抗压强度测试。 接下来，研究团队将进一步深入研究海藻成分和结构如何影响水泥的性能，并将这一成果扩展到其他类型的藻类或食品废弃物，以便世界各地的生产商能够利用当地资源创造可持续的水泥替代品，并通过机器学习迅速优化。 业内人士认为，这种将自然材料与现代数据工具相结合的方法，不仅有助于本地化生产，减少排放，还能加速向更环保的基础设施建设迈进。这种方法为新一代可持续建筑材料的发展开辟了新的道路。华盛顿大学在材料科学研究领域享有盛誉，微软则在人工智能和机器学习方面拥有强大的技术支持，两者的合作进一步推动了这项创新技术的应用前景。