Những vật liệu của tương lai thân thiện với môi trường

Theo dõi MTĐT trên

Trong giai đoạn hiện nay, nhu cầu sử dụng tăng cao, thiết kế các công trình không chỉ dừng ở việc đáp ứng về công năng, hình thức, yêu cầu phù hợp với tập quán, văn hóa mà đồng thời còn đòi hỏi nhu cầu tiện nghi vì khí hậu, sử dụng năng lượng có hiệu quả, hướng đến công trình bền vững. Do đó, người thiết kế phải luôn tìm tòi các vật liệu mới để thích ứng với nhu cầu người sử dụng. Bài viết giới thiệu một số vật liệu mới và định dạng vật liệu mới cho ngành xây dựng trong tương lai làm tài liệu tham khảo cho các nhà thiết kế nghiên cứu và đưa vào công trình của mình.

Dưới đây là một số vật liệu mới với tiềm năng thay đổi tư duy xây dựng của thế giới và hướng tới những công trình bền vững.

Gỗ dán nhiều lớp

Gỗ đã là vật liệu xây dựng trong hàng nghìn năm qua. Sức bền của sợi gỗ thực sự đến từ những gì chúng ta đang cố gắng giảm thiểu trong khí quyển và đó là carbon. Việc tìm ra những cách để giảm và bảo tồn carbon trong khí quyển là một thách thức lớn trong tương lai.

Gỗ dán nhiều lớp có thể là câu trả lời. Nó bao gồm các mảnh gỗ mềm nhỏ được dán lại với nhau để trở thành một cấu trúc lớn hơn. Chúng được dán lại với nhau dưới áp lực cực lớn theo các hướng ngược nhau để tạo ra sức bền. Gỗ bị hư hại do yếu tố thời tiết hoặc côn trùng vẫn có thể được kết hợp vào các tấm gỗ khác mà không ảnh hưởng đến cấu trúc toàn vẹn.

Quy trình kỹ thuật này cũng cho phép tạo ra các tấm gỗ với cấu trúc phẳng có thể được xây dựng nhanh hơn nhiều so với các vật liệu thông thường. Một số dự án thậm chí có thể được hoàn thành nhanh hơn sáu lần so với một dự án xây dựng tiêu chuẩn.

Theo Economist, sức bền của loại gỗ nhiều lớp này khiến nó trở thành vật liệu thay thế thích hợp cho bê tông và thép. Với lượng khí thải carbon thấp hơn, tiềm năng xây dựng ngoài công trường khiến nó trở thành một vật liệu xây dựng mới, bền vững.

Thép nhớ hình

Theo dự đoán, vào năm 2050 sẽ có khoảng 350 nghìn tỷ USD được đầu tư vào cơ sở hạ tầng đô thị trên toàn cầu. Việc sử dụng các vật liệu xây dựng mới bền vững hơn sẽ là một chặng đường dài để giúp cơ sở hạ tầng này "sạch" nhất có thể.

Thép nhớ hình là một vật liệu thông minh có thể được sử dụng để gia cố các kết cấu bê tông mới và xây dựng cơ sở hạ tầng.

Các hợp kim nhớ hình dựa trên sự co lại trong quá trình gia nhiệt, nó tạo ứng suất trước vĩnh viễn cho cấu trúc bê tông khi nó nóng lên, có nghĩa là nó chỉ cần được ứng suất trước một lần. Các phương pháp thông thường khác yêu cầu cốt thép trong kết cấu bê tông phải được ứng suất trước dưới lực căng thủy lực để cải thiện cường độ và hiệu suất của kết cấu bê tông cuối cùng.

Không chỉ đòi hỏi nhiều thời gian mà còn nhiều thiết bị và không gian, tất cả đều có tác động đến năng suất và tính bền vững. Loại vật liệu này có thể cách mạng hóa không chỉ cho cách chúng ta xây dựng cơ sở hạ tầng mới mà còn cả cách chúng ta cải tạo các công trình cũ.

Ván từ khoai tây

1,3 tỷ tấn/ năm – một phần ba lượng lương thực được sản xuất cho con người bị thất thoát hoặc lãng phí trên toàn cầu, đó là con số đáng kinh ngạc mà Tổ chức Nông lương (FAO) đã ước tính. Chúng ta cần nỗ lực để giảm thiểu điều này về lâu dài. Nhưng đồng thời, vẫn có một số giải pháp để khéo léo biến chất thải thành vật liệu xây dựng.

Một trong những giải pháp như vậy là tạo ra vật liệu xây dựng ván dăm (chipboard) từ khoai tây. Một cơ sở nghiên cứu tại vương quốc Anh đã thử nghiệm nhằm tạo ra một sản phẩm được làm hoàn toàn từ khoai tây vụn của nhà hàng bị loại bỏ.

Lấy cảm hứng từ nền kinh tế vòng tròn, nơi tài nguyên và chất thải được tái sử dụng một cách hiệu quả, điều này cho phép tái sinh chất thải thực phẩm không cần thiết thành vật liệu xây dựng mới.

Nấm cách nhiệt

Các nhà nghiên cứu từ khắp nơi trên thế giới đã tìm ra cách để khai thác tiềm năng đáng kinh ngạc của nấm để sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cho các tòa nhà. Lớp cách nhiệt được làm từ phần sinh dưỡng của nấm, được gọi là sợi nấm.

Quá trình chế tạo sinh học sợi nấm xảy ra bằng cách để nấm từ từ ăn vào chất nền, chẳng hạn như mùn cưa. Sau đó, nấm sẽ phát triển theo hình dạng của khuôn đã được đặt sẵn vào, khi nấm đầy khuôn nó sẽ được làm khô. Sản phẩm cuối cùng sau khi làm khô có thể được chà nhám và sơn để phù hợp với mục đích sử dụng.

Vật liệu này không chỉ hoàn toàn tự nhiên, có thể phân hủy sinh học, mà nó còn làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon.

Bởi vì vật liệu có khả năng làm sạch không khí đồng thời có thể loại bỏ carbon khỏi khí quyển. Vật liệu xây dựng sáng tạo này có thể được sử dụng trong việc xây dựng bất cứ thứ gì từ sân bay đến nhà ở.

Xi măng không carbon

Xi măng chiếm 5% lượng khí thải carbon toàn cầu – nhưng vẫn là một trong những vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất. Thành phần của nó chủ yếu bao gồm đá vôi, canxi, silic, sắt và nhôm, nhưng để thích ứng với nhu cầu của chúng ta về các giải pháp thay thế vật liệu xây dựng mới, bền vững trong tương lai, các công thức mới đang được tạo ra.

Ví dụ, Tập đoàn DB đã tạo ra Cemfree bê tông không xi măng có thể tiết kiệm tới 88% lượng CO2 so với hỗn hợp thông thường – tất cả đều không ảnh hưởng đến cường độ. Và sau đó là Concrete Canvas, một loại vải dẻo, tẩm bê tông, cứng lại khi tiếp xúc với nước để tạo thành một lớp bê tông mỏng, bền, chống nước và chống cháy.

Vật liệu có dạng cuộn và có thể được rải nhanh gấp 10 lần so với bê tông thông thường. Nó không những cắt giảm thời gian và chi phí xây dựng, mà còn là một công nghệ carbon thấp, sử dụng ít vật liệu hơn tới 95% so với các phương pháp truyền thống.

Cả hai vật liệu mới này đều đã được sử dụng trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng trên khắp thế giới. Anglia Water ở Anh đã trở thành công ty nước đầu tiên sử dụng Cemfree và Concrete Canvas để tạo hệ thống thoát nước mưa và xây dựng cơ sở hạ tầng khẩn cấp sau thảm họa thiên nhiên.

Mặt tiền lọc không khí

Chi nhánh NASA PURETi đã hợp tác với Neolith để tạo ra một vật liệu mặt tiền cho tòa nhà mới nhằm làm sạch không khí xung quanh theo đúng nghĩa đen.

Bằng cách loại bỏ các gốc tự do và các chất ô nhiễm khác tiếp xúc với bề mặt quang xúc tác của nó, điều này có lợi ích là đảo ngược ô nhiễm và cải thiện chất lượng không khí đồng thời giữ cho bề mặt sạch sẽ.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, vật liệu này đã được chứng minh là làm giảm mức oxit nitơ có thể gây hại lên đến 70-80%. Theo những người tạo ra nó, chỉ cần 4m2 vật liệu này

có khả năng giảm lượng ô nhiễm nitơ oxit tương tự do một chiếc ô tô tạo ra trong cả năm. Nếu chúng ta có thể áp dụng các loại giải pháp tài nguyên này, chúng ta có thể giảm thiểu và thậm chí có thể dự trữ các tác động của ô nhiễm toàn cầu.

Tấm phủ than sinh học

Công ty khởi nghiệp Made of Air của Đức sản xuất nhựa sinh học từ chất thải rừng và nông trại để cô lập carbon và có thể được sử dụng để làm các đồ vật bao gồm cả tấm ốp.

Các tấm hình lục giác có tên HexChar đã được lắp đặt tại một đại lý Audi ở Munich vào năm ngoái, đánh dấu lần đầu tiên sản phẩm này được sử dụng trên một tòa nhà.

Nhựa siêu bền

Được phát minh bởi các kỹ sư hóa học của viện công nghệ Massachusetts, 2DPA-1 nhẹ và có thể đúc như tất cả các loại nhựa, đồng thời bền gấp đôi thép.

Được tổng hợp bằng quy trình polyme hóa mới, trước tiên nó sẽ được sử dụng làm lớp phủ siêu mỏng để nâng cao độ bền của các vật thể, nhưng một ngày nào đó có thể được phát triển thành vật liệu gia cố kết cấu cho các tòa nhà.

Gạch mướp xanh

Được thiết kế bởi các nhà nghiên cứu tại trường thiết kế và sáng tạo Ấn Độ ở Mumbai, những viên gạch sinh học này được làm từ đất, xi măng, than củi và sợi xơ mướp hữu cơ - hay còn gọi là mướp, loại cây thường được sử dụng làm bọt biển.

Những khoảng trống tự nhiên trong mạng lưới xơ của mướp giúp những viên gạch có thể nhân đôi như một ngôi nhà cho đời sống động thực vật, làm tăng tính đa dạng sinh học của các thành phố.

Thiên Bảo (T/h)