Meta testet grünen Beton in Strukturen des Rechenzentrums

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Meta ist ein Konglomerat von Technologie- und Social Media-Unternehmen, zu dem auch Facebook gehört. Die Institution hat sich mit Forschern der University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC) und Ozinga zusammengetan, um mithilfe künstlicher Intelligenz nachhaltigen Beton zu entwickeln. Erste Ergebnisse zeigen, dass die neue Betonzusammensetzung den CO2-Fußabdruck des Kunststeins um 40 % reduzieren kann, ohne an Festigkeit oder Haltbarkeit einzubüßen.

Meta hat den neuen, grünen Beton an mehreren Strukturen, z. B. an Platten und temporären Büros, in seinem Rechenzentrum in DeKalb getestet. „Wir haben neue Rezepturen entwickelt, die den Kohlenstoffausstoß von Beton fast halbieren und dabei ebenso stark oder stärker sind als herkömmliche Mischungen“, sagt Lav Varshney, mitarbeitender Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der UIUC, „Angesichts der weltweiten Beliebtheit von Beton gibt es zahlreiche mögliche Anwendungsfelder.“

Um Beton herzustellen, wird Zement seit jeher mit anderen Komponenten, wie Wasser und Sand kombiniert. Die Zementherstellung ist jedoch für große Mengen Kohlendioxid-Emissionen verantwortlich. Das ist zum Teil auf den Brennstoff zurückzuführen, der zum Erhitzen einiger Bestandteile auf bis zu 1.400 Grad Celsius benötigt wird. Außerdem setzt Kalkstein (beziehungsweise Kalziumkarbonat) während des Herstellungsprozesses Kohlendioxid frei.

Um den Zement in der Betonmischung zu ersetzen, mussten die Forscher eine Formel entwickeln, die ein widerstandsfähiges, langlebiges und praktikables (sowie leicht zu verteilendes) Produkt ergibt. Hier kam die künstliche Intelligenz ins Spiel. Dabei handelte es sich um ein Modell, welches einen Datensatz zur Druckfestigkeit von Beton verwendet, das im UCI Machine Learning Repository öffentlich zugänglich ist. In dieser Datenbank sind über tausend Betonformulierungen mit geprüften Attributen zusammengefasst. Die mit den Betonrezepturen verbundene CO2-Bilanz wurde mit dem Tool „Environmental Product Declaration“ der Cement Sustainability Initiative berechnet

Die KI war in der Lage mehrere, vielversprechende neue Mischungen zu entwickeln, bei denen Zement durch andere Materialien ersetzt wurde. Die endgültige Mischung wurde von Ozinga getestet und verfeinert. Man berücksichtigte dabei auch Faktoren, wie die erwarteten Wetterbedingungen und die Verfügbarkeit der Materialien, bevor der Beton im Gebäude der zentralen Rechentechnik von Meta in DeKalb zum Einsatz kam.

Weniger als zwei Jahre nachdem der Konzern ankündigte, das Rechenzentrum in DeKalb zu bauen, erweiterte Meta den Standort um drei weitere Bauwerke und verdoppelte so seine Größe, so Tom Parnell, Kommunikationsmanager von Meta, gegenüber Data Center Knowledge. Zwei Gebäude aus der ursprünglichen Ankündigung befinden sich noch im Bau. Wobei nach Angaben von Meta bereits 75 % der Bauarbeiten abgeschlossen sind. In die Erweiterung des Rechenzentrums werden mehr als 1 Milliarde Dollar investiert.

Bei der Ankündigung betonte Meta, dass das neue Rechenzentrum zu 100 % mit erneuerbaren Energien betrieben und die Gebäude das LEED-Gold-Zertifikat (Leadership in Energy and Environmental Design) für Nachhaltigkeit beim Bauen erhalten würden. Der neue, grüne Beton ist ein weiterer Schritt von Meta in Richtung Nachhaltigkeit.

Auch die Papers der ACM-COMPASS-2022-Konferenz, die Ende Juni stattfindet, befassten sich mit der neuen, grünen Zementformel. Der Bericht befasst sich mit Fragestellungen rund um eine nachhaltige Datenverarbeitung und Gesellschaft. Die Forschung wurde durch das Meta Sustainability Net Zero-Programm und das Illinois-IBM Center für Cognitive Computing Systems Research (C3SR) finanziert.

Eine ähnliche Initiative

Eine weitere vergleichbare Initiative wurde 2020 von den Rechenzentrumsentwicklern, Compass Datacenters und CarbonCure, angekündigt. Mit der Technologie von CarbonCure wird zurückgewonnenes CO2 in den Betonherstellungsprozess eingespeist. Dadurch reduziert sich das für die Mischung benötigte Zement erheblich. CarbonCure schätzt die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks auf durchschnittlich 1.800 Tonnen pro Standort. Dies entspricht einer Fläche von 2.100 Hektar Wald oder der Fahrt eines Autos über 6 Millionen Kilometer. Nach Angaben des Unternehmens macht die Zementproduktion 7 % des weltweit erzeugten CO2 aus. „CarbonCure hat es sich zur Aufgabe gemacht, gemeinsam mit vielen der weltweit führenden Betonhersteller, jährlich 500 Megatonnen CO2-Emissionen aus der Betonproduktion zu eliminieren“, sagt Rob Niven, Gründer und CEO von CarbonCure Technology.

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