Mexico thử nghiệm vật liệu nền vôi thay thế clinker, giảm tới 70% phát thải

Xu hướng giảm tỷ lệ clinker và cắt giảm phát thải CO₂ đang thúc đẩy nhiều nghiên cứu về vật liệu thay thế trong ngành xi măng và xây dựng trên phạm vi toàn cầu. Bên cạnh các giải pháp cải tiến quy trình sản xuất xi măng portland, tại Mexico, một đơn vị đang thử nghiệm hệ chất kết dính nền vôi kết hợp phụ phẩm nông nghiệp nhằm giảm nhiệt độ nung, tiết kiệm năng lượng và tận dụng chất thải hữu cơ.

Theo thông tin công bố, Corncretl có thể thay thế xi măng portland bằng chất kết dính nền vôi có khả năng đóng rắn ở nhiệt độ phòng và yêu cầu nhiệt độ nung thấp hơn so với sản xuất clinker. Cách làm này giúp giảm tiêu thụ năng lượng và lượng khí nhà kính phát sinh trong quá trình sản xuất chất kết dính.

Thành phần của Corncretl gồm cốt liệu đá vôi, bã ngô khô và nejayote tái chế. Nejayote là dòng nước thải giàu canxi phát sinh trong quá trình nixtamal hóa, phương pháp ngâm và nấu ngô trong dung dịch kiềm phổ biến tại khu vực Trung Mỹ. Tên gọi Corncretl được ghép từ corn và concrete, thể hiện nguồn gốc nguyên liệu từ ngô và định hướng ứng dụng trong xây dựng.

Nhóm MANUFACTURA cho biết, vật liệu này có đặc tính cơ học phù hợp cho công nghệ sản xuất bồi đắp. Hệ nền vôi được cho là có khả năng điều hòa độ ẩm và tự hàn gắn các vết nứt bề mặt nhỏ, đặc điểm thường ghi nhận ở các vật liệu gốc vôi. Tuy nhiên, các thông số kỹ thuật chi tiết về cường độ hoặc độ bền dài hạn chưa được công bố trong thông tin giới thiệu.

Việc sử dụng bã ngô và nejayote tái chế được đặt trong bối cảnh xử lý chất thải hữu cơ. Theo dữ liệu được trích dẫn trong dự án, chất thải hữu cơ chiếm khoảng 64% tổng lượng rác thải tại Mexico, trong đó phụ phẩm từ chế biến ngô chiếm tỷ trọng đáng kể do quy mô sản xuất thực phẩm từ ngô. Tận dụng các dòng thải này trong vật liệu xây dựng được xem là một giải pháp giảm lượng rác chôn lấp và giảm phát thải carbon tích hợp trong sản phẩm.

Để đánh giá khả năng thi công bằng Công nghệ in 3D, nhóm phát triển đã sử dụng hệ thống in 3D bê tông dạng cấp liệu liên tục WASP Concrete HD Continuous Feeding System kết hợp với cánh tay robot KUKA nhằm kiểm tra khả năng kiểm soát dòng vật liệu và độ chính xác khi tạo lớp.

Nguyên mẫu in 3D đầu tiên được thực hiện sau khi thu gom nejayote tại Berlin và vận chuyển sang Italy để xử lý và in thử nghiệm. Vật liệu sau khi nghiền mịn được trộn với chất kết dính hữu cơ và đưa vào in tại cơ sở 3D WASP ở Massa Lombarda. Theo thông tin từ MANUFACTURA, quy trình sản xuất bồi đắp giúp giảm khoảng 90% lượng chất thải phát sinh so với phương pháp xây dựng truyền thống nhờ phân bổ vật liệu theo từng lớp chính xác.

Một nguyên mẫu quy mô thực sử dụng Corncretl sau đó được lắp đặt tại phòng thí nghiệm ngoài trời Shamballa ở miền bắc Italy. Công trình được sử dụng để đánh giá tính khả thi kết cấu và theo dõi hành vi vật liệu trong điều kiện môi trường thực tế.

Bên cạnh Corncretl, MANUFACTURA cũng triển khai dự án Eggshell Project nhằm chuyển đổi vỏ trứng thải thành các cấu kiện gốm sinh học in 3D. Vỏ trứng được xử lý và kết hợp với chất kết dính sinh học để tạo thành phần tử xây dựng mà không cần nung ở nhiệt độ cao. Hỗn hợp có thể đóng rắn ở nhiệt độ phòng và được tạo hình bằng robot KUKA KR 150. Một số cấu kiện thử nghiệm gồm tường Eggshell Bricks Wall với 105 khối hình học khác nhau và cột Eggshell Column gồm 26 bộ phận liên kết dựa trên thiết kế hình học.

Theo thông tin công bố, nguyên liệu cho dự án vỏ trứng được thu gom từ các nhà hàng tại Mexico City trong thời gian 2 tháng và được xử lý theo quy trình tuần hoàn. Các thử nghiệm này cho thấy xu hướng nghiên cứu vật liệu phát thải thấp ngoài hệ xi măng portland đang được mở rộng, đồng thời phản ánh nỗ lực kết hợp công nghệ chế tạo số với giải pháp tận dụng phụ phẩm trong chuỗi giá trị vật liệu xây dựng.

Cem.Info