Phát triển loại phụ gia bê tông làm giảm tác động đến môi trường

Bê tông là vật liệu được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới sau nước và tác động của việc sản xuất bê tông đối với môi trường là rất lớn. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc đưa một nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền vào quá trình sản xuất bê tông có thể biến bê tông là vật liệu ít gây hại cho môi trường.

Bê tông là loại vật liệu xây dựng có nhiều ưu điểm: rất bền, dễ sản xuất và không tốn kém. Nhưng nhược điểm là không mấy thân thiện với môi trường. Sản xuất bê tông là nguyên nhân lớn nhất gây ô nhiễm, chiếm 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Bê tông được tạo ra bằng cách trộn xi măng với cốt liệu, một hỗn hợp dạng hạt của các vật liệu như đá và cát. Đốt đá vôi, đất sét và các vật liệu khác trong lò nung tạo ra loại bột màu xám quen thuộc, xi măng portland thông thường. CO2 được thải ra khi vật liệu bị đốt cháy và từ phản ứng hóa học diễn ra khi hỗn hợp tiếp xúc với nhiệt, mỗi 1 kg bê tông được sản xuất thải ra 0,97 kg CO2.

Trong khi quy trình đốt có thể được sửa đổi từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang sử dụng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, tác nhân thứ hai phát thải khí CO2. Khi hỗn hợp khoáng chất được nung nóng đến trên 1.400°C, nó chuyển hóa từ canxi cacbonat và đất sét thành hỗn hợp clinker - chủ yếu là canxi silicat - và CO2 sau đó thoát ra ngoài không khí.

Theo thời gian, CO2 trong khí quyển phản ứng với canxi oxit trong bê tông, khoáng hóa CO2 thành canxi cacbonat trong một quá trình được gọi là cacbonat hóa. Quá trình này xảy ra ngược lại với quá trình sản xuất bê tông.

Mặc dù quá trình cacbonat hóa cho phép bê tông cô lập (thu giữ và lưu trữ) CO2, nhưng nó cũng có thể làm yếu bê tông, đặc biệt là bê tông đã được xử lý, làm giảm độ kiềm bên trong và dẫn đến ăn mòn thép. Bảo dưỡng là quá trình duy trì độ ẩm bên trong bê tông đúc, giúp bê tông cứng hơn, bền hơn và ít xốp hơn.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại MIT đã tìm ra một cách giải quyết vấn đề CO2 trong giai đoạn đầu, trong quá trình trộn và đổ bê tông trước khi đông kết vật liệu, bằng cách cho thêm một thành phần rất rẻ tiền: natri bicacbonat, còn được gọi là muối nở.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bằng cách thêm chất thay thế natri bicacbonat, có tới 15% tổng lượng CO2 liên quan đến sản xuất xi măng được khoáng hóa trong giai đoạn đầu. Hỗn hợp được các nhà nghiên cứu sử dụng là hỗn hợp canxi cacbonat và canxi silic hydrat, một vật liệu hoàn toàn mới. Nhóm nghiên cứu cho biết, tất cả đều rất thú vị vì nghiên cứu của chúng tôi thúc đẩy khái niệm bê tông đa chức năng bằng cách kết hợp các lợi ích bổ sung của quá trình khoáng hóa CO2 trong quá trình sản xuất và đúc.

Hơn nữa, bê tông "mới" đông kết nhanh hơn mà không làm giảm bất kỳ tính năng cơ học nào của nó. Các nhà nghiên cứu cho biết điều này sẽ cho phép ngành xây dựng hoàn thành công việc nhanh hơn. Quá trình cacbonat hóa bê tông ở giai đoạn đầu không phải là mới, nhưng khám phá của MIT làm nổi bật khả năng cô lập CO2 trong giai đoạn tiền xử lý.

Khám phá mới này có thể được kết hợp thêm với những đổi mới gần đây khác trong việc phát triển các loại phụ gia bê tông có lượng khí thải CO2 thấp hơn để cung cấp vật liệu xây dựng xanh hơn, ít phát thải CO2 hơn cho môi trường xây dựng, biến bê tông từ một vấn đề trở thành một phần của giải pháp.

Nguồn: ximang.vn