Vật liệu xây dựng từ phế thải công nghiệp có khả năng hấp thụ khí thải carbon

Thông thường, sản phẩm bê tông và vữa xây dựng thông dụng trên thị trường hiện nay được làm từ 4 thành phần chính là xi măng portland, cốt liệu tự nhiên, nước và phụ gia. Theo kết quả nghiên cứu, cứ trong mỗi mét khối bê tông truyền thống phát thải ra môi trường khoảng 250 kg khí CO_₂. Để sản xuất ra mỗi tấn xi măng portland, nhà sản xuất thải ra môi trường khoảng 0,8 tấn khí CO_₂. Do đó, biện pháp thông thường để giảm lượng carbon trong sản xuất các loại vật liệu xây dựng truyền thống có thể sử dụng phương pháp đơn giản như thay đổi các thành phần chính và giảm hàm lượng xi măng.

Phát triển theo hướng này, nhóm các nhà khoa học đã phát triển vật liệu xây dựng từ phế thải công nghiệp gồm tro bay, bùn thải khai thác chế biến khoáng sản, phế thải gốm sứ, vôi bột... kết hợp với dung dịch hoạt hóa đặc biệt, hoàn toàn không sử dụng xi măng có khả năng hấp thụ khí thải carbon.

Vật liệu này có khả năng hấp thụ được khí CO_₂ khi đông kết và đóng rắn. Trong quá trình này, khí thải CO_₂ sẽ tham gia phản ứng với các thành phần vật chất, sau đó được lưu giữ bên trong khối vật liệu. Từ kết quả khảo sát thực nghiệm thu được, mỗi mẫu sản phẩm dạng hình hộp chữ nhật kích thước 200x110x60 mm với 2 lỗ rỗng hoặc 6 lỗ rỗng, có khả năng hấp thụ tự nhiên được khoảng 15 - 20 g khí thải CO_₂.

Từ thành phần cấp phối vật liệu khi thí nghiệm cho thấy, trong mỗi m³ mẫu bê tông đã tái sử dụng khoảng 1,5 - 1,8 tấn các loại phế thải công nghiệp (tro bay nhiệt điện, tro bay điện rác, xỉ luyện kim, bột gốm sứ, bùn thải khai thác khoáng sản, hạt kính phế thải, hạt xỉ than tổ ong sau khi sử dụng…) và không sử dụng các nguồn vật liệu tự nhiên (cát sông, đá vôi, đất sét…). 

Nghiên cứu đã sử dụng dung dịch hoạt hóa chứa nhiều thành phần (Na₂SiO₃, NaOH, Ca(OH)₂...) có khả năng phản ứng với khí thải CO₂ để tạo thành hợp chất kết tủa dạng keo và sản phẩm dạng đá, ít tan (CaCO₃). Các sản phẩm kết tủa dạng keo này đã tạo ra cường độ và tính chất cơ học cho sản phẩm sau khi tạo hình.

Trong nghiên cứu này, khí CO_₂ được dẫn vào trong từ bình chứa qua các đường ống để dẫn vào trong cấu trúc của sản phẩm. Theo TS. Tăng Văn Lâm, đây là kết quả nghiên cứu quan trọng đầu tiên về vật liệu xây dựng từ phế thải với khả năng hấp thụ khí CO_₂ ở Việt Nam hiện nay. Kết quả của nghiên cứu sẽ góp phần thúc đẩy nền kinh tế xanh tuần hoàn bền vững, giảm thâm hụt nguồn tài nguyên thiên nhiên và giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường từ các nguồn khí thải nhà kính. Do thành phần và tính chất của sản phẩm tương tự như bê tông và vữa xây dựng truyền thống nên phạm vi ứng dụng đa dạng trong nhiều kết cấu công trình khác nhau.

ximang.vn (TH/ GDTĐ)