Стартап Concrete.ai навчив ШІ розробляти рецепти цементу і вже залучив $3 млн інвестицій. Як це вплине на ринок бетону та екологію?
Останні 10 років дослідники Інституту вуглецевого контролю при Каліфорнійському університеті у Лос-Анджелесі працювали над тим, щоб використовувати дані для зменшення шкоди довкіллю від бетону. Сьогодні стартап Concrete.ai, створений на основі цієї роботи, повідомив, що польові випробування із застосуванням ШІ-програми показали зниження вуглецевих викидів на 30%, а витрат – більш як на $5 на кожні майже 765 л готового матеріалу.
Такі дослідження проводилися тому, що цемент, основний інгредієнт бетону, відповідає за 8% світових викидів двоокису вуглецю – газу, який нагріває Землю до катастрофічних температур. А сам бетон просто-таки всюдисущий: у будівлях, на дорогах, в інших спорудах по всьому світу можна знайти цей матеріал завдяки його витривалості та дешевизні.
Цемент, основним складником якого зазвичай є подрібнений вапняк, продукує велику кількість парникових газів з двох причин:
- Хімічна реакція, внаслідок якої він утворюється.
- Спалення викопного палива для розігрівання промислових печей, у яких виробляють цемент.
Якщо використовувати менше цементу без втрати міцності бетону, це може значно скоротити вуглецеві викиди.
«На бетон припадає втричі більше вуглецевих викидів, ніж на авіацію, – пояснює гендиректор Concrete.ai Алекс Голл. – Ми не бачили технологічного поступу у виробництві бетону останні 50 років».
Попри свою поширеність, бетон – не надто простий матеріал, і його можуть створювати за різними формулами, які впливають на структурні особливості кінцевої суміші. В різних типах бетону використовують різні пропорції цементу, залежно від потрібної міцності. Наприклад, бетон, який використовують для будівництва опорних колон, повинен містити більше цементу, ніж прості бетонні плити.
Формула екологічного бетону
Лос-анджелеський стартап Concrete.ai використовує генеративний ШІ для оптимізації різних бетонних сумішей. Він радить виробникам, коли це можливо, замінити золу виносу або шлак на цемент чи брати гірські породи, які можуть допомогти зменшити кількість використаного цементу.
Мета стартапу – зменшити використання цементу без втрати міцності бетону, а також знизити витрати та шкоди для довкілля від цементу.
«Запатентована модель дає нам змогу створити 3–4 млн різних варіацій конкретного рецепту, – розповідає Голл. – Залежно від того, що вам потрібно, ви обираєте оптимальний рецепт. Це просто масове обчислення».
У Лас-Вегасі 23 січня під час заходу World of Concrete («Світ бетону») стартап оголосив про те, що його технологія під назвою Concrete Copilot тепер доступна для комерційного користування. Наразі у Concrete.ai вже є три комерційні клієнти, а скоро очікується укладення угоди з четвертим.
Кожен клієнт представляє низку бетонних заводів, а Голл сказав, що до кінця року технологію Concrete.ai буде впроваджено на 80 заводах. Він очікує, що у 2024-му виторг компанії сягне $1,5 млн, а минулого року він був лише $250 000. Голл сподівається, що Concrete.ai завдяки оптимізації бетонних сумішей вдасться зменшити вуглецевий слід цієї промисловості на 500 млн т на рік.
Цією проблемою займаються й інші підприємці та інвестори. Компанія Prometheus Materials, яка вийшла з Університету Колорадо, розробила спосіб перетворення водоростей на цемент на основі природного процесу утворення коралів і мушель.
Terra CO2, яку підтримує Breakthrough Energy Ventures Білла Ґейтса, пропонує власну низьковуглецеву альтернативу цементу, а Brimstone Energy за фінансового сприяння венчурної фірми намагається комерціалізувати цемент із негативними викидами вуглецю.
Нові регуляторні заходи в США, такі як «закон про скорочення інфляції» чи програма штату Нью-Йорк «Купуй чистий бетон», спонукають забудовників до зменшення свого вуглецевого сліду.
Дослідники Concrete.ai розглядають варіанти вдосконалення за допомогою ШІ й інших складних матеріалів.
Команда Concrete.ai
У 2016-му Голл, який тривалий час був виконавчим директором у швейцарському гіганті будматеріалів Holcim, прочитав статтю викладача з екології Гаурава Санта з Каліфорнійського університету. У ній розповідалося про те, як перетворити вуглець на екологічний бетон. Голл, 52, пригадує, що тоді захотів попрацювати з командою цих учених, бо «за ними майбутнє».
У 2017-му, під час роботи у Suffolk Construction, Голл став членом консультаційної ради CarbonBuilt, ще однієї компанії з того ж університету, яка вбудовує вуглецеві викиди в екологічний бетон.
А в цей час Матьє Боші, 38-річний дослідник обчислення матеріалів і молодший викладач у Каліфорнійському університеті, працював над моделлю, яка лежить в основі Concrete.ai. «Ми понад 10 років намагалися зрозуміти як використати ШІ і машинне навчання, щоб заново винайти старі матеріали, такі як бетон, – розповідає Буші. – Бо відповідь криється в даних».
У 2021-му Буші (головний технологічний директор компанії) і Сант на основі цього свого дослідження заснували Concrete.ai. У вересні того ж року Голл приєднався до них як гендиректор. Загалом стартап залучив $3 млн інвестицій і шукає додаткові $2 млн, щоб розширити дослідження і розробки.
Останні три роки Concrete.ai тестував свої моделі у співпраці з різними виробниками бетону в США. Компанія оптимізувала рецепти бетонних сумішей, обʼємом понад 2 млн куб. ярдів – це як 681 басейн олімпійських розмірів.
Concrete.ai повідомила, що на кожних майже 765 л готового бетону в середньому економила $5,04 і скорочувала вуглецеві викиди на 30%. Все завдяки зменшенню кількості використаного цементу. Голл каже, що був шокований такими результатами.
Кріс Рапп – віцепрезидент і генеральний менеджер VCNA Prairie Materials, дочірньої компанії бразильського цементного гіганта Votorantim Cimentos з операціями в Іллінойсі, Індіані та Мічигані. Рапп почав співпрацювати із Concrete.ai ще на ранніх етапах випробування технології Concrete.ai.
Його компанія проводила власні дослідження в пошуках альтернативних продуктів. Лише кілька років тому Prairie, у якої 25 заводів на середньому заході США, звʼязалася із Concrete.ai та почала використовувати інструмент стартапу.
Сьогодні Prairie запровадила технологію Concrete.ai майже на половині своїх заводів. Її використовують для оптимізації 15 000–23 000 куб. м бетону, які потрібні для будівництва індустріального складу. Для порівняння: один цементовоз вміщує трохи більш як 6 кубометрів бетону за раз.
«Наразі немає такого матеріалу, який би дорівнявся до бетону за масштабом використання: щороку виробляється близько 1 т бетону на людину, – каже Буші. – Колись нам доведеться вирішити, чи хочемо ми будувати нові споруди і лагодити наявну інфраструктуру? Якщо так, повинні продовжити працювати із цементом і знайти спосіб використовувати його ефективніше».
