ИИ сокращает выбросы цементной промышленности

Максим Наговицын05.07.2025255

Цемент, из которого построены наши города, ежегодно выбрасывает в атмосферу миллиарды тонн CO₂ — но теперь у науки есть способ это изменить.

ИИ сокращает выбросы цементной промышленности
При смешивании цемента с водой, песком и щебнем получается бетон — самый популярный стройматериал в мире, но его производство выбрасывает огромное количество CO₂, и теперь учёные используют ИИ, чтобы создать более экологичные составы. Источник: Paul Scherrer Institute PSI/Markus Fischer

Цементная отрасль ответственна за 8% мировых выбросов CO₂ — больше, чем вся авиация. Ученые из Института Пауля Шеррера (PSI) создали модель на основе ИИ, которая ускоряет поиск новых составов цемента. Эти составы сохраняют прочность, но сокращают углеродный след.

Результаты опубликованы в издании Materials and Structures.

Вращающиеся печи на цементных заводах раскаляются до 1400°C, чтобы превратить известняк в клинкер — основу цемента. Такие температуры требуют огромного количества энергии, и большая часть выбросов CO₂ связана не с горением топлива, а с химическими реакциями: при нагревании известняк выделяет углекислый газ, который в нем содержится.

Клинкер — это гранулы, которые получают при обжиге известняка и глины. Их перемалывают в порошок и смешивают с другими компонентами, чтобы получить цемент. Именно при производстве клинкера выделяется больше всего CO₂.

Один из способов снизить выбросы — изменить рецептуру цемента, заменив часть клинкера альтернативными материалами. Исследователи PSI пошли дальше: вместо долгих экспериментов они разработали алгоритм, который за секунды подбирает оптимальные составы.

Как это работает:

  • Сначала ученые смоделировали тысячи вариантов цемента, рассчитав, какие минералы образуются при затвердевании и сколько CO₂ выделяется.
  • Затем эти данные загрузили в нейросеть, которая научилась предсказывать свойства цемента по его составу.
  • Дальше с помощью генетических алгоритмов отобрали рецепты с минимальными выбросами и максимальной прочностью.

Это как цифровая поваренная книга для экологичного цемента, — говорит математик Романа Бойгер. — Вместо тысяч проб в лаборатории мы получаем готовые решения за мгновение.

Среди найденных вариантов уже есть перспективные.

Например, можно использовать шлак от производства стали или золу из угольных электростанций.

Но спрос на цемент так велик, что этих материалов не хватит.

Нужны составы из доступных компонентов, которые дадут надежный результат, — поясняет Джон Провис, соавтор исследования.

Пока новые рецепты проверяют в лаборатории.

Мы не станем строить из этого мост без испытаний, — улыбается Николаос Прасианакис, руководитель группы.

Но метод уже доказал свою эффективность. Его можно адаптировать под разные условия — например, для цемента в морской воде или пустыне.

Этот проект стал возможен благодаря коллаборации химиков, математиков и экспертов по ИИ. Работа велась в рамках программы SCENE, которая ищет способы сократить выбросы в промышленности.

  • Главное преимущество этого исследования — скорость. Традиционный поиск новых составов цемента требует месяцев экспериментов, а ИИ-модель сокращает этот процесс до часов. Это ускорит переход на «зеленый» цемент без потери качества.
  • Второй плюс — гибкость. Алгоритм можно настроить под локальные ресурсы: например, если в регионе много отходов металлургии, он подберет рецепт с упором на шлак.
  • Третий момент — экономия денег. Компании смогут тестировать составы виртуально, тратя меньше на лабораторные испытания.

Но реальный эффект будет зависеть от того, насколько быстро промышленность внедрит эти разработки.

Отметим, что модель основана на данных, которые сами по себе требуют сложных расчетов (например, термодинамическое моделирование в GEMS). Если исходные параметры содержат ошибки, ИИ усилит их. Кроме того, алгоритм не учитывает некоторые практические ограничения — например, доступность сырья в конкретном регионе или логистические издержки.

Ранее ученые испытали заменитель цемента из отходов.

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Дом

ИИ сокращает выбросы цементной промышленности
ИИ сокращает выбросы цементной промышленности

Цемент, из которого построены наши города...

Очки смешанной реальности упрощают приемку недвижимости
Очки смешанной реальности упрощают приемку недвижимости

Гонконгские инженеры научили искусственный инт...

Плотная застройка — главная причина перегрева Коулуна
Плотная застройка — главная причина перегрева Коулуна

Коулун знает все о городской жаре&nb...

Новая смесь шлама и шлака спасет канализацию от коррозии
Новая смесь шлама и шлака спасет канализацию от коррозии

Обычные отходы очистки воды оказались ключом к

Ученые улучшили бетон дешевой глиной
Ученые улучшили бетон дешевой глиной

Дешевая глина, которую раньше считали никуда н...

Городские стены оживут и будут фильтровать воздух и поглощать CO₂
Городские стены оживут и будут фильтровать воздух и поглощать CO₂

Внешние стены зданий обычно безжизненны и ...

Ученые создали восстанавливающийся бетон
Ученые создали восстанавливающийся бетон

Представьте бетон, который заживляет свои трещ

Бетон с годами крепчает, но сдается без боя: скрытая цена прочности
Бетон с годами крепчает, но сдается без боя: скрытая цена прочности

Ученые из Московского государственного ст...

Дома как в лесу: природа в интерьере лечит нервы
Дома как в лесу: природа в интерьере лечит нервы

Научные исследования показывают, что нату...

Бетонные джунгли тоже помогают бороться с изменением климата
Бетонные джунгли тоже помогают бороться с изменением климата

Группа японских ученых выяснила, что бето...

Экологичный цемент: японцы нашли способ строить без вреда для планеты
Экологичный цемент: японцы нашли способ строить без вреда для планеты

В строительстве часто нужно укреплять грунт, ч...

В ТОГУ будут использовать лазерные сканеры для создания идеальных зданий
В ТОГУ будут использовать лазерные сканеры для создания идеальных зданий

Проект, который поможет использовать современн...

Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Мордовские ученые создали бетон нового поколения

Новый вид бетона, который сам уплотн...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Новости компаний, релизы

Стажировка на Казанском вертолетном заводе – как студенты осваивали авиастроение
Как Самолет ускорил работу девелоперов в 7 раз
Автономные дроны без веб-интерфейса: просто API и никаких сложностей
XIII Всероссийский съезд молодых ученых в Уфе: технологии и традиции
Лаборатория по поиску киберугроз в МИФИ: студенты и эксперты BI.ZONE объединяются