Bước đột phá trong tái chế bê tông làm tăng độ bền, giúp giảm khí thải

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách biến bê tông thải từ công trường phá dỡ thành vật liệu mới có độ bền chưa từng thấy. Phát minh này có tiềm năng cắt giảm đáng kể lượng khí thải trong ngành Xây dựng, một trong những lĩnh vực gây ô nhiễm lớn nhất toàn cầu.

Bê tông là vật liệu được sử dụng nhiều thứ hai trên Trái Đất, chỉ sau nước. Tuy nhiên, quá trình sản xuất bê tông lại góp phần lớn vào biến đổi khí hậu. Để tạo ra bê tông, khoáng chất phải được nghiền nát và nung trong lò ở nhiệt độ trên 1.427°C để tạo ra clinker - thành phần chính của xi măng. Quá trình này giải phóng lượng lớn carbon dioxide (CO_₂), đồng thời tiêu thụ nhiều nhiên liệu hóa thạch để duy trì nhiệt độ cao trong lò. Theo ước tính, ngành sản xuất bê tông chịu trách nhiệm cho khoảng 8% tổng lượng khí thải CO_₂ toàn cầu mỗi năm.
 

Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã tìm kiếm các phương pháp để giảm tác động môi trường của bê tông. Một số kỹ thuật bao gồm sử dụng điện phân thay cho lò nung, dùng than sinh học để hấp thụ CO_₂, hoặc thay thế cát bằng vật liệu thu giữ carbon từ nước biển. Ngoài ra, tái chế bê tông cũ cũng là một hướng đi được quan tâm.

Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất khi tái chế bê tông là sản phẩm mới thường kém bền hơn bê tông nguyên bản. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Princeton (Mỹ) và Đại học São Paulo (Brazil) đã tìm cách khắc phục nhược điểm này bằng một phương pháp cải tiến.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một quy trình xử lý bê tông phế thải bằng cách nghiền chúng thành bột mịn, sau đó nung ở nhiệt độ 500°C – chỉ bằng khoảng một phần ba nhiệt độ cần thiết để sản xuất clinker mới. Ở mức nhiệt này, bột xi măng cũ bị mất nước nhưng không phá hủy các hợp chất cacbonat, giúp hạn chế phát thải CO_₂.

Tuy nhiên, bê tông làm từ loại xi măng "kích hoạt nhiệt" này lại có độ rỗng cao, khiến độ bền kém hơn so với xi măng truyền thống. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã bổ sung khoảng 20% xi măng portland tươi nghiền mịn hoặc đá vôi vào hỗn hợp. Kết quả là sản phẩm bê tông mới có độ bền ngang bằng với tiêu chuẩn công nghiệp hiện tại.

Trước đây, xi măng tái chế không đủ tốt để thay thế hoàn toàn xi măng Portland. Nhưng bằng cách tối ưu hóa cấu trúc vi mô, chúng tôi đã tạo ra một vật liệu có đặc tính tương đương,  giáo sư Claire White từ Đại học Princeton, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ.

Các nhà nghiên cứu ước tính rằng công nghệ này có thể giúp giảm tới 61% lượng khí thải từ ngành Xi măng. Xi măng tái chế của họ chỉ thải ra từ 198 - 320 kg CO_₂/tấn, thấp hơn tới 40% so với loại xi măng đất sét nung vôi (LC₃) hiện có trên thị trường.

Ngoài lợi ích môi trường, phương pháp này còn mở ra cơ hội cho nền kinh tế tuần hoàn trong xây dựng. Chất thải xây dựng thường bị đưa vào bãi chôn lấp hoặc tái sử dụng trong các ứng dụng cấp thấp. Thật thú vị khi chứng minh rằng chúng ta có thể tái chế bê tông cũ thành một sản phẩm chất lượng cao, giáo sư Sérgio Angulo từ Đại học São Paulo cho biết.

Dù có tiềm năng lớn, việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này đòi hỏi ngành Xây dựng phải thay đổi cách thu gom và xử lý chất thải bê tông từ các công trình phá dỡ. Nếu được triển khai hiệu quả, công nghệ này có thể góp phần xây dựng một ngành công nghiệp bền vững hơn, giảm áp lực lên môi trường mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình.

Bước tiến này không chỉ giúp giảm khí thải CO_₂ mà còn tạo ra cơ hội mới cho việc tái sử dụng tài nguyên trong xây dựng, hướng tới một tương lai xanh hơn cho hành tinh.

ximang.vn (TH)