Последние 10 лет исследователи Института углеродного контроля при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе работали над использованием данных для уменьшения вреда окружающей среде от бетона. Сегодня стартап Concrete.ai, созданный на основе этой работы, сообщил, что полевые испытания с применением ИИ-программы показали снижение углеродных выбросов на 30%, а расходов – более чем на $5 на каждые почти 765 л готового материала.
Такие исследования проводились потому, что цемент, основной ингредиент бетона, отвечает за 8% мировых выбросов двуокиси углерода – газа, нагревающего Землю до катастрофических температур. А сам бетон просто-таки вездесущ: в зданиях, на дорогах, в других сооружениях по всему миру можно найти этот материал благодаря его выносливости и дешевизне.
Цемент, основным составляющим которого, как правило, является измельченный известняк, продуцирует большое количество парниковых газов по двум причинам:
- Химическая реакция, в результате которой он образуется.
- Сжигание ископаемого топлива для разогрева промышленных печей, в которых производится цемент.
Если использовать меньше цемента без потери прочности бетона, это существенно сократит углеродные выбросы.
«На бетон приходится в три раза больше углеродных выбросов, чем на авиацию, – объясняет гендиректор Concrete.ai Алекс Голл. – Мы не видели технологического продвижения в производстве бетона последние 50 лет».
Несмотря на распространенность, бетон – не слишком простой материал, и его могут создавать по разным формулам, которые влияют на структурные особенности конечной смеси. В разных типах бетона используют разные пропорции цемента, в зависимости от нужной прочности. К примеру, бетон, который используют для строительства опорных колонн, должен содержать больше цемента, чем простые бетонные плиты.
Формула экологичного бетона
Лос-анджелесский стартап Concrete.ai использует генеративный ИИ для оптимизации различных бетонных смесей. Он советует производителям, если это возможно, заменить золу выноса или шлак на цемент или брать горные породы, которые могут помочь снизить количество использованного цемента.
Цель стартапа – уменьшить использование цемента без потери прочности бетона, а также снизить затраты и вред для окружающей среды от цемента.
«Запатентованная модель позволяет нам создать 3–4 млн разных вариаций конкретного рецепта, – рассказывает Голл. – В зависимости от того, что вам нужно, вы выбираете оптимальный рецепт. Это просто массовое вычисление».
В Лас-Вегасе 23 января во время мероприятия World of Concrete («Мир бетона») стартап объявил о том, что его технология под названием Concrete Copilot теперь доступна для коммерческого использования. Сейчас у Concrete.ai уже есть три коммерческих клиента, а скоро ожидается заключение соглашения с четвертым.
Каждый клиент представляет ряд бетонных заводов, а Голл сказал, что до конца года технология Concrete.ai будет внедрена на 80 заводах. Он ожидает, что в 2024 году выручка компании достигнет $1,5 млн, а в прошлом году она была всего $250 000. Голл надеется, что Concrete.ai благодаря оптимизации бетонных смесей удастся уменьшить углеродный след этой промышленности на 500 млн т в год.
Этой проблемой занимаются и другие предприниматели и инвесторы. Компания Prometheus Materials, вышедшая из Университета Колорадо, разработала способ превращения водорослей в цемент на основе естественного процесса образования кораллов и ракушек.
Terra CO2, поддерживаемая Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса, предлагает собственную низкоуглеродистую альтернативу цементу, а Brimstone Energy при финансовом содействии венчурной фирмы пытается коммерциализировать цемент с отрицательными выбросами углерода.
Новые регуляторные меры в США, такие как «закон о сокращении инфляции» или программа штата Нью-Йорк «Покупай чистый бетон», побуждают застройщиков к уменьшению своего углеродного следа.
Исследователи Concrete.ai рассматривают варианты усовершенствования с помощью ИИ и других сложных материалов.
Команда Concrete.ai
В 2016-м Голл, который долгое время был исполнительным директором в швейцарском гиганте стройматериалов Holcim, прочитал статью преподавателя по экологии Гаурава Санта из Калифорнийского университета. В ней рассказывалось о том, как превратить углерод в экологичный бетон. Голл, 52, вспоминает, что тогда захотел поработать с командой этих ученых, потому что за ними будущее.
В 2017-м, во время работы в Suffolk Construction, Голл стал членом консультационного совета CarbonBuilt, еще одной компании из того же университета, которая встраивает углеродные выбросы в экологичный бетон.
А в это время Матье Боши, 38-летний исследователь вычисления материалов и младший преподаватель в Калифорнийском университете, работал над моделью, лежащей в основе Concrete.ai. «Мы более 10 лет пытались понять, как использовать ИИ и машинное обучение, чтобы заново изобрести старые материалы, такие как бетон, – рассказывает Буши. – Потому что ответ кроется в данных».
В 2021 году Буши (главный технологический директор компании) и Сант на основе этого своего исследования основали Concrete.ai. В сентябре того же года Голл присоединился к ним как гендиректор. В общей сложности стартап привлек $3 млн инвестиций и ищет дополнительные $2 млн, чтобы расширить исследования и разработки.
Последние три года Concrete.ai тестировал свои модели в сотрудничестве с разными производителями бетона в США. Компания оптимизировала рецепты бетонных смесей объемом более 2 млн куб. ярдов – это как 681 бассейн олимпийских размеров.
Concrete.ai сообщила, что на каждых почти 765 л готового бетона в среднем экономила $5,04 и сокращала углеродные выбросы на 30%. Все благодаря уменьшению количества использованного цемента. Голл говорит, что был шокирован такими результатами.
Крис Рапп – вице-президент и генеральный менеджер VCNA Prairie Materials, дочерней компании бразильского цементного гиганта Votorantim Cimentos с операциями в Иллинойсе, Индиане и Мичигане. Рапп начал сотрудничать с Concrete.ai еще на ранних этапах испытания технологии Concrete.ai.
Его компания проводила свои исследования в поисках альтернативных продуктов. Всего несколько лет назад Prairie, у которой 25 заводов на среднем западе США, связалась с Concrete.ai и начала использовать инструмент стартапа.
Сегодня Prairie ввела технологию Concrete.ai почти на половине своих заводов. Ее используют для оптимизации 15 000–23 000 куб. м бетона, которые требуются для строительства индустриального склада. Для сравнения: один цементовоз содержит чуть больше 6 кубометров бетона за раз.
«Сейчас нет такого материала, который бы был равен бетону по масштабу использования: ежегодно производится около 1 т бетона на человека, – говорит Буши. – Когда-то нам придется решить, хотим ли мы строить новые сооружения и чинить существующую инфраструктуру? Если да, то должны продолжить работу с цементом и найти способ использовать его более эффективно».
Вы нашли ошибку или неточность?
Оставьте отзыв для редакции. Мы учтем ваши замечания как можно скорее.
