Bê tông “tự phục” hồi thân thiện với môi trường

Theo dõi MTĐT trên

Hai nhà nghiên cứu từ Viện Bách khoa Worcester có trụ sở tại Massachusetts đã đưa ý tưởng này tiến thêm một bước nữa. Suzanne Scarlata và Nima Rahbar đã phát triển một chất thay thế cho bê tông mà không phát thải khí CO2.

Bên cạnh vai trò là loại vật liệu xây dựng mới, Enzymatic Construction Material (VLXD bằng Enzym) (ECM) (hình trên) có khả năng tự phục hồi và các nhà nghiên cứu tin rằng nó còn có thể được sử dụng để vá bê tông.

ECM được tạo thành từ carbonic anhydrase, một loại enzyme được tìm thấy trong tế bào sống. Khi liên kết với CO2, nó tạo ra các tinh thể canxi cacbonat, thành phần chính của ECM. Các thành phần khác của hỗn hợp mới bao gồm bùn cát và polyme, một chất liên kết. Kết quả là một loại vật liệu có thể loại bỏ CO2 khỏi không khí và lưu trữ nó một cách an toàn, Scarlata và Rahbar cho biết.

Trong khi bê tông tạo ra 181kg CO2/m3, thì ECM chứa khoảng 8 kg CO2/m3. Ngoài ra, quá trình tái chế ECM ít tiêu tốn năng lượng hơn nhiều so với bê tông, các nhà nghiên cứu cho biết.

Các nhà nghiên cứu cho biết, mặc dù có những loại thay thế khác sử dụng vi khuẩn thay vì enzym, nhưng chúng không đủ đồ bền bằng ECM, và các nguy cơ lây nhiễm vi khuẩn vẫn chưa xác định được.

Bê tông: hữu ích nhưng chi phí cho môi trường lớn

Theo The Guardian, bê tông là chất được sử dụng rộng rãi nhất trên hành tinh sau nước, và thực sự là nền tảng cho các tòa nhà hiện đại. Tuy nhiên, chi phí cho môi trường là rất lớn đối với vật liệu này, cả từ năng lượng tiêu hao trong quá trình tạo ra nó và từ cách nó tồn tại sau khi không còn được sử dụng.

Theo một nghiên cứu năm 2019 từ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, việc sử dụng và sản xuất xi măng chiếm khoảng 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Theo các nhà nghiên cứu, một vật liệu xây dựng thay thế như ECM có thể đi một chặng đường dài hướng tới việc tạo ra một ngành xây dựng bền vững.

Rahbar cho rằng: “Mặc dù xi măng không đắt lắm nhưng về mặt năng lượng thì nó rất đắt, và cần rất nhiều năng lượng lẫn nguyên liệu để thêm các thành phần tạo nên bê tông. Ngoài ra, bê tông không thể tái chế được. Trên thực tế, sẽ phải tốn thêm năng lượng để nghiền nhỏ bê tông lại ”.

Tương lai của ECM

Mặc dù ECM chưa thể trở thành loại liệu đủ bền cho các tòa nhà cao tầng, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết nó có thể được sử dụng cho các dự án nhỏ hơn với nhu cầu tải thấp hơn như mặt bên của một ngôi nhà. Hiện tại cường độ chịu lực của vật liệu là khoảng 12 MPa, trong khi bê tông Portland điển hình dao động từ 20 - 40 Mpa - MP là phép đo mức độ áp lực có thể tác động lên bê tông trước khi nó bị nứt hoặc hỏng.

Các nhà nghiên cứu đã được cấp bằng sáng chế ECM; nó được cấp phép cho một công ty có tên Enzymatic Inc. để sản xuất làm vật liệu xây dựng. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch cải thiện độ chịu lực của ECM để nó có thể được sử dụng trong các dự án lớn hơn cũng như khả năng chống lại độ ẩm và nhu cầu sử dụng nước lớn của nó.

Scarlata nói: Công nghệ đã ở đó, nhưng cần được điều chỉnh và phát triển thêm một chút.

Rahbar cho biết hiện tại, ECM có giá khoảng 168 USD/1 m3, mặc dù chi phí sử dụng năng lượng của nó (tổng tác động của tất cả phát thải khí nhà kính do vật liệu trong suốt vòng đời của nó) thấp hơn nhiều so với bê tông tiêu chuẩn. Theo Concrete Network, giá bê tông tiêu chuẩn rất khác nhau, nhưng rơi vào khoảng 125 USD/m3.

Các bước tiếp theo của Scarlata và Rahbar bao gồm tiến hành nhiều thử nghiệm, đồng thời tìm kiếm các khoản tài trợ để nghiên cứu thêm. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng ECM có thể được sử dụng trong tương lai gần.