Цемент — основа бетона и главный строительный материал в мире. Но за его повсеместным применением скрывается серьёзная экологическая проблема: производство цемента даёт до 8% всех мировых выбросов CO₂ — больше, чем весь мировой авиационный транспорт.
Исследователи из Института Пауля Шеррера (PSI) нашли способ радикально сократить этот углеродный след. Они разработали систему на базе искусственного интеллекта, которая буквально за секунды подбирает рецепты цемента с минимальными выбросами — и при этом сохраняет его прочность.
Почему цемент загрязняет атмосферу?
Чтобы получить цемент, известняк обжигают при температуре около 1400°C, превращая его в клинкер. Этот процесс сопровождается не только сжиганием топлива, но и химическим высвобождением CO₂ из самого известняка — и именно на это приходится основная доля вредных выбросов.
Частичное решение — замена клинкера вторичными материалами, например, шлаком от металлургии или золой от ТЭЦ. Но их слишком мало, чтобы покрыть мировой спрос.
ИИ как цифровой повар цемента
Команда PSI пошла дальше: они обучили искусственную нейросеть находить оптимальные рецептуры цемента. Модель анализирует тысячи возможных сочетаний компонентов, рассчитывая их прочность и экологичность. Всё это — за миллисекунды, что в тысячу раз быстрее обычного моделирования.
Это как цифровая кулинарная книга, где вместо муки и сахара — геохимические соединения, а вместо вкуса — механическая прочность и уровень выбросов CO₂.
Как это работает?
Учёные сначала провели термодинамическое моделирование множества цементных рецептов: какие минералы образуются, как ведёт себя материал при затвердевании, сколько выделяется CO₂. Эти данные стали «учебником» для нейросети.
Затем ИИ начал обратный поиск: не просто перебирать варианты, а вычислять, какой именно состав даст наилучшее сочетание прочности и минимального углеродного следа.
Чтобы ещё больше ускорить процесс, учёные подключили так называемые генетические алгоритмы — они работают по принципу естественного отбора, отбирая самые «удачные» рецепты.
Что дальше?
Модель уже нашла несколько реальных кандидатов на «зелёный цемент будущего». Но прежде чем строить из него дома, учёные протестируют формулы в лабораториях.
Преимущество подхода в том, что его можно масштабировать: учитывать доступность сырья, особенности климата (например, морской или пустынный регион), и даже использовать его в других отраслях, где важно быстро и точно подбирать экологически безопасные материалы.
Сила сотрудничества
Проект стал возможен благодаря объединению знаний из самых разных областей — геохимии, термодинамики, ИИ и строительных наук. Он реализован в рамках инициативы SCENE — швейцарской программы по достижению нулевых выбросов в промышленности.
Искусственный интеллект уже сегодня помогает человечеству строить будущее — буквально. Теперь даже цемент может быть «умным» и зелёным, если в его рецепте — математика и забота о планете.
По материалам: Институт Пауля Шеррера (Швейцария)
Как это здорово, что можно будет не нанося вред природе,изготавливать новый цемент. Надеюсь будет очень прочным