瑞士科学家运用AI，调配环保可持续发展的低碳水泥

水泥是现代文明的重要基石，但梵高楼、桥梁、公路与水坝，它都占有一席之地。然而，在支撑世界建设的同时，水泥也是温室气体排放的大户之一。其生产过程贡献了全球约8%的二氧化碳排放，比例甚至超过整个航空业。因为高温煅烧所需的能量，以及石灰石本身的化学反应都会释放大量二氧化碳。

为了解决沉重的碳排问题，材料科学家与工程师多年来不断尝试调整水泥的配方，盼能降低制程中的碳足迹。然而，传统的研发方式不仅耗时，进展也相对缓慢。近期，瑞士研究团队引入人工智能技术，大幅提升研发效率，有望为水泥工业带来突破性的变革。相关成果已于今年6月发表在国际建筑科技期刊《Materials and Structures》。

瑞士保罗‧谢尔研究所（Paul Scherrer Institute）最近开发出一套人工智能辅助系统，能在几秒内模拟成千上万种水泥配方，迅速找出同时兼顾结构强度与最低碳排放的理想组合。该技术有望彻底改变水泥设计的模式，从过去的“慢工出细活”，迈向“快速迭代、精准优化”的新时代。

这套AI模型融合了物理化学机理与材料数据，能深入掌握各种材料在煅烧、混合与凝固过程中的反应特性，并综合评估强度、稳定性与环境冲击等多重指标，协助设计出最适合的低碳配方。不仅大幅节省研发时间与成本，也为水泥产业迈向低碳的未来打开崭新途径。

若这项AI技术能被广泛应用，全球水泥产业的碳排放将有望大幅降低。根据研究团队的初步估算，每吨水泥的二氧化碳排放量有望减少10%至30%。考量全球一年超过45亿吨的水泥产量，即使仅改善其中5%，减碳量也将以数亿吨计，对气候变迁的缓解效益不容小觑。

更重要的是，AI推荐的新型水泥配方多半采用如高炉矿渣或粉煤灰等工业副产物，不仅可降低对石灰石的依赖，也能促进废弃资源的循环再利用，兼顾环保与可持续发展。这套AI优化系统的潜力更不限于水泥本身，未来也可应用于混凝土掺料、耐火材料、塑胶甚至金属合金等建材设计，带动整体建筑产业朝向低碳与循环经济迈进。

尽管AI技术在模拟与配方设计上展现强大的威力，但要让这些创新落地应用于水泥产业，仍面临不少现实挑战。首先，替代性材料如高炉矿渣与粉煤灰的供应状况，往往受限于地区产业结构，不易稳定取得。其次，新配方必须通过严格的强度测试与法规审核，方能被广泛采纳。而在保守的建筑产业中，面对全新技术与材料，创建市场信心也是一大关键。

此外，替代材料的价格波动，也可能影响新配方的产业接受度。为促进这项技术更快进入主流市场，未来若能搭配政策工具，例如碳税减免、绿建材标章认证，或公共工程优先采购低碳建材等配套措施，将有助于加速推广与落实，让研究成果不只停留在实验室，而是真正走入建筑现场。

虽然未来的建筑不会特别强调是否使用了AI设计的低碳水泥，也不会在墙上标示减碳了多少，但这些隐形的创新，正悄悄为环境带来深远改变。这项来自瑞士的研究展现了人工智能与材料科学的深度集成，不仅提升研发效率，更为绿色转型提供了实际解决方案。当这类技术逐步落实于建筑工程现场，减碳就不再只是理想中的愿景，而是看得见、做得到的可持续发展实践！

（首图来源：PSI）