Eco-Concrete

Machine Learning som ett verktyg för att bättre förstå och förutsäga sambanden mellan materialegenskaper hos klimatförbättrad betong.

Betongproduktion, en betydande bidragsgivare till koldioxidutsläpp, genomgår en förändring för att minska sin miljöpåverkan. I Sverige, där cementproduktionen står för 3-4 % av landets totala CO2-utsläpp, ligger fokus på att utveckla klimatförbättrad betong genom att inkorporera alternativa material som slagg eller flygaska. Denna förändring innebär utmaningar och förändrar betongens kritiska egenskaper. För att ta itu med detta syftar ett banbrytande projekt till att utnyttja artificiell intelligens (AI) för att förbättra förutsägbarheten hos klimatförbättrad betongs temperatur och styrka, vilket banar väg för optimerade konstruktionsmetoder och minskat koldioxidavtryck.

Projektets kärnmål är att implementera maskininlärning (ML)-baserade metoder för att

Eco-Concrete Property Prediction with ML. Illustration genererad med AI, Adobe Firefly. — Illustration genererad med AI, Adobe Firefly.

utveckla Eco-Concrete Property Prediction med ML-algoritmer som förutsäger temperaturen och styrkan hos klimatförbättrad betong. Dessa algoritmer kommer att integreras i smarta verktyg, vilket ger beslutsstöd för betongtillverkare och entreprenörer. Projektet syftar till att uppnå detta genom att utvärdera olika AI-metoder för hållfasthetsförutsägelse, utveckla modeller för långsiktig styrkeprognoser, utforska AI-praxis för temperaturprognoser och jämföra dem med befintliga verktyg. Dessutom syftar projektet till att analysera och föreslå algoritmer för avisering/kontroll baserat på aktuella temperaturprognoser och utforska alternativa metoder som Neural Networks för en mer hållbar framtid i linje med 2030-agendan.

Utmaningar som åtgärdats

Den primära utmaningen i projektet är behovet av att minska CO2-utsläppen inom cement- och betongindustrin. Genom att ersätta en del cement med alternativa tillsatsmaterial kan industrin minska sitt koldioxidavtryck avsevärt. Ändringar i kritiska egenskaper, såsom tidig temperatur- och hållfasthetsutveckling, utgör dock hinder. Projektet syftar till att övervinna dessa utmaningar genom att använda AI-tekniker för att förstå och förutsäga olika parametrars inverkan på temperatur- och hållfasthets-utvecklingen och på så sätt främja användningen av klimatförbättrad betong.

Nuvarande situation

Betong, ett allmänt använt byggmaterial globalt, bidrar avsevärt till koldioxidutsläppen. I Sverige pågår satsningar på att producera klimatförbättrad betong genom att ersätta en betydande del cement med tillsatsmaterial, vilket ger ett lägre koldioxidavtryck. Däremot uppstår utmaningar, bland annat långsammare styrkeutveckling och ökad känslighet för kallt väder. Detta hindrar den utbredda användningen av klimatförbättrad betong, särskilt under kallare perioder, vilket påverkar industrins mål för utsläppsminskningar.

AI:s roll

Traditionella prognosmodeller baserade på temperatur-hållfasthetsförhållanden är otillräckliga för klimatförbättrad betong. AI, särskilt ML, erbjuder en kraftfull lösning för att identifiera korrelationer i stora datamängder och utveckla nya algoritmer för prognoser och beslutsstöd. Genom att kombinera ML med Internet of Things (IoT) system syftar projektet till att skapa smarta verktyg som övervakar och förutsäger betongegenskaper under härdning, vilket möjliggör optimerad och ökad användning av klimatförbättrad betong.

Bidrag till Agenda 2030

Projektet är i linje med två huvudmål i FN:s Agenda 2030: Mål 9 – Industri, innovation och infrastruktur och Mål 13 – Klimatåtgärder. Mål 9 fokuserar på att bygga motståndskraftig infrastruktur, främja hållbar industrialisering och främja innovation. Projektet bidrar genom att utveckla innovativa AI-baserade verktyg för att optimera användningen av klimatförbättrad betong och på så sätt stödja hållbar utveckling och ekonomisk tillväxt inom byggbranschen. Mål 13 betonar brådskande åtgärder för att bekämpa klimatförändringarna. Projektet tar itu med detta genom att aktivt arbeta för att minska koldioxidutsläppen inom cement- och betongindustrin genom utveckling och ökad användning av klimatförbättrad betong.

Deltagare

Projektets deltagare är bland annat stora företag inom cement-, betongindustrin och som Peab, Heidelberg Materials Cement Sverige (fd Cementa), Swerock och Celsicom. Dessa företag är aktivt involverade i produktion och konstruktion av betong och är engagerade i en hållbar utveckling. Projektet syftar också till att gynna akademin, forskningsaktörer och små och medelstora företag genom att bidra med värdefulla insikter och verktyg för miljövänlig betongproduktion.

Linköpings universitet (LiU) – leder projektet

Heidelberg Materials Cement Sverige AB, tidigare känt som Cementa, är en nyckelaktör inom Sveriges byggindustri. Som en del av den globala Heidelberg Materials-gruppen som är verksam i över 50 länder, är de specialiserade på cement, ballast och färdigblandad betong. Med ett starkt fokus på hållbarhet och digitalisering strävar de efter koldioxidneutralitet och cirkulär ekonomi. Heidelberg Materials är ledande på cementmarknaden i Sverige och betonar energieffektivitet och miljövänliga material, och kombinerar global räckvidd med lokal expertis.

Heidelberg Materials Cement Sverige AB

Swerock

Swerock är en framstående leverantör inom byggbranschen, känd för banbrytande hållbara bygglösningar. Deras expertis spänner över brobyggen, järnvägsprojekt, schaktning och materialhantering, allt med ett starkt fokus på hållbarhet. Med ledning av strikta etiska och kvalitetsstandarder prioriterar Swerock säkerhet, miljöansvar och goda villkor. Med kvalitets- och miljöcertifiering sedan 2001 är Swerock en pålitlig partner för hållbara byggprojekt.

Peab

Peab är känd som den nordiska samhällsbyggaren och är en betydande aktör inom byggbranschen. Med cirka 15 000 engagerade medarbetare och en imponerande årlig omsättning på 62 miljarder kronor spelar Peab en avgörande roll i att forma samhällen där människor bor och arbetar. Med strategiskt huvudkontor i Förslöv på pittoreska Bjärehalvön i södra Sverige är Peab ett börsnoterat bolag noterat på Nasdaq Stockholm, vilket understryker dess betydelse för marknaden.

Celsicom-easy connect

Celsicom-easy connect fokuserar på att skapa användarvänliga produkter som förenklar uppgifter och sparar tid och pengar. De utvecklade Celsicom Connect, en mångsidig datainsamlingsenhet, och designade sina sensorer. Med verksamhet i Varberg, Halmstad och Lund i södra Sverige utökade Celsicom-easy connect sin räckvidd under 2014 genom ett samarbete med Nordtec Instruments AB. 2020 introducerade de Celsicom Easy Connect, som använder NB-IoT-teknik för förlängd batteritid och bättre täckning utan basstation.

Sammanfattning

Detta projekt är ett viktigt steg mot en hållbar framtid inom betongproduktion, genom att använda AI för att möta utmaningar från alternativa fyllnadsmaterial, vilket minskar CO2-utsläppen. Innovativa ML-algoritmer och IoT-system kan omvandla klimatförbättrad betongproduktion, i linje med Agenda 2030-målen för klimatåtgärder och hållbarhet.

Genom samarbete med branschledare som Heidelberg Materials, Swerock, Peab och Celsicom-easy connect, tillsammans med Linköpings universitet, syftar projektet till att driva positiv förändring. Den betonar miljöhänsyn, främjar innovation och stöder ekonomisk tillväxt. Projektet, med stöd av Tillväxtverket och Europeiska Unionen, syftar till att stärka stora företag, akademi, forskningsaktörer och små och medelstora företag, och främja ett miljövänligare betongproduktionslandskap. Detta initiativ representerar en ledstjärna för hållbara framsteg, som visar upp de positiva resultaten av konvergerande akademi, industri och innovation för en grönare, motståndskraftig värld.