» Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Washington (Mỹ) phối hợp cùng Microsoft Research đã phát triển thành công một loại xi măng mới có khả năng giảm đáng kể lượng khí CO₂ phát thải, bằng cách pha trộn rau diếp biển là một loại tảo biển dễ trồng, có khả năng hấp thụ carbon trong quá trình sinh trưởng vào hỗn hợp nguyên liệu sản xuất xi măng. Kết quả cho thấy loại vật liệu mới này giúp giảm tới 21% tác động gây nóng lên toàn cầu mà vẫn đảm bảo cường độ chịu lực, đáp ứng yêu cầu trong xây dựng.
Bê tông là vật liệu không thể thiếu trong xây dựng hiện đại, nhưng đồng thời cũng là một trong những nguồn phát thải carbon lớn nhất toàn cầu. Xi măng - thành phần chính trong bê tông là nguyên nhân trực tiếp gây ra từ 8 - 11% tổng lượng khí CO₂ phát thải toàn cầu mỗi năm. Nỗ lực giảm lượng phát thải từ xi măng đã được thực hiện trên nhiều hướng, từ sử dụng năng lượng sạch trong sản xuất cho đến thay thế một phần nguyên liệu bằng tro bay hay xỉ lò cao. Tuy nhiên, hướng đi mới sử dụng rau diếp biển (Ulva) là một loại tảo biển dạng lớn (macroalgae) mang lại hiệu quả bất ngờ.
Nhờ có cấu trúc tế bào bền chắc hơn so với các loại vi tảo từng được thử nghiệm trước đó, rau diếp biển không chỉ giúp giữ lại carbon từ không khí thông qua quang hợp mà còn có thể đóng vai trò gia cường trong hỗn hợp xi măng. Sau khi thu hoạch rau diếp biển, nhóm nghiên cứu đã sấy khô, nghiền nhỏ và trộn trực tiếp với xi măng thông thường. Nhờ đó, một phần xi măng được thay thế bằng nguyên liệu thân thiện với môi trường, có khả năng hút CO₂ từ không khí. Kết quả cho thấy loại xi măng mới này giúp giảm lượng khí thải CO₂ đến 21% so với xi măng truyền thống, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về cường độ chịu nén.
Các nhà khoa học tại Đại học Washington và Microsoft Research đã sử dụng rau diếp biển khô để tạo ra loại xi măng hiệu suất cao, ít phát thải.
Đây là một bước nhảy vọt so với các phương pháp truyền thống, Phó Giáo sư Eleftheria Roumeli, chuyên ngành Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật tại Đại học Washington, trưởng nhóm nghiên cứu nhận định. Để sản xuất 1 kg xi măng hiện nay thải ra gần 1 kg CO₂, phần lớn đến từ nhiên liệu hóa thạch dùng để nung nguyên liệu, cùng với quá trình phản ứng hóa học gọi là canxi hóa. Trong khi đó, rau diếp biển có thể được đưa thẳng vào hỗn hợp xi măng mà không cần xử lý phức tạp hay tốn nhiều năng lượng.
Một thách thức lớn trong việc phát triển xi măng thân thiện với môi trường là thời gian thử nghiệm kéo dài. Bê tông cần 28 ngày để đông cứng hoàn toàn trước khi có thể đo được các chỉ số kỹ thuật quan trọng như cường độ nén. Để rút ngắn quá trình này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một hệ thống máy tính sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) có khả năng dự đoán độ bền của xi măng sau mỗi giai đoạn. Nhờ đó, các công thức không hiệu quả được loại bỏ sớm và thời gian thử nghiệm được rút ngắn tới 112 ngày so với quy trình thông thường.
Nhóm đã phát triển thành công một công thức xi măng có pha rau diếp biển với lượng phát thải CO₂ thấp hơn 21% mà vẫn đạt tiêu chuẩn về độ bền dùng trong các công trình hạ tầng như nhà ở, tòa nhà và cầu đường. Toàn bộ kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Matter chuyên ngành vật liệu vào ngày 08/07.
Roumeli, người trước đó từng phát triển loại nhựa từ tảo có thể phân hủy nhanh trong môi trường tự nhiên cho biết, bước tiếp theo của nhóm là xây dựng các quy trình để hướng dẫn các nhà nghiên cứu khác dễ dàng tạo ra công thức xi măng xanh tùy biến theo nguyên liệu sẵn có ở từng địa phương, thay vì phụ thuộc vào rau diếp biển.
Chúng tôi muốn mở ra một khuôn mẫu mới, nơi các nhà sản xuất có thể nhanh chóng phát triển các loại xi măng thân thiện với môi trường, tận dụng nguồn nguyên liệu địa phương và được hỗ trợ bởi công nghệ dữ liệu hiện đại, Roumeli chia sẻ, đó là cách chúng ta có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang vật liệu xây dựng bền vững.
Cem.Info
