Bê tông “xanh” tái chế sử dụng chất thải xây dựng và CO2 bị thu giữ

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tìm ra một cách thức mới để sản xuất bê tông “xanh hơn” nhờ việc tận dụng chất thải xây dựng bỏ đi và CO2 bị thu giữ.

Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới nhưng nó là một trong những vật liệu gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường. Các kỹ sư ở Nhật Bản đã phát triển kỹ thuật chế tạo bê tông "xanh" bằng cách tái chế bê tông thải và kết hợp nó với CO2 được thu giữ.

Người ta ước tính có tới 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu là kết quả từ quá trình sản xuất bê tông và hầu hết trong số đó đến từ việc nung đá vôi đến nhiệt độ rất cao để tạo ra canxi, một thành phần chính của phản ứng hóa học hình thành bê tông.

Nghiên cứu trước đây đã nghiên cứu các cách để giảm hoặc thay thế chất liên kết, sử dụng CO2 được thu giữ trong hỗn hợp hoặc thậm chí tăng cường khả năng hấp thụ CO2 trong khí quyển của thành phẩm.

Đối với nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo và những người khác đã phát triển một quy trình làm giảm tác động môi trường của bê tông theo nhiều cách. Thứ nhất vật liệu mới được làm từ những đống bê tông cũ, những thứ thường bị lãng phí và bỏ đi vì đã hết công dụng.

Điều đó không chỉ kéo dài tuổi thọ của các vật liệu cũ mà quá trình này có thể thực hiện ở khoảng 70°C, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ cần thiết để nung đá vôi ở khoảng hơn 1.000°C. Lợi ích khác là CO2 trộn lẫn có thể được lấy từ khí thải công nghiệp hoặc được hút thẳng ra ngoài môi trường.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các khối mẫu từ một trong hai phế thải xây dựng phổ biến, hồ xi măng đông cứng (HCP) hoặc cát silica. Quá trình này bắt đầu với dung dịch canxi bicacbonat và được tạo thành từ bột đá vôi, nước khử ion và khí CO2. Dung dịch này sau đó được bơm vào khuôn có chứa một trong các cốt liệu gồm bột HCP hoặc cát silica, sau đó được nung nóng đến 70°C. Kết quả cuối cùng là một khối vật liệu mới mà nhóm nghiên cứu gọi là bê tông canxi cacbonat.

Mặc dù nó tốt hơn cho môi trường nhưng bê tông canxi cacbonat chưa đủ chắc chắn như mong đợi. Cường độ nén trung bình của các khối là 8,6 MPa, thấp hơn nhiều so với 20 đến 40 MPa của bê tông làm từ xi măng poóc lăng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tin rằng nó vẫn có thể sử dụng được trong các tòa nhà quy mô nhỏ và có thể cải thiện thêm trong thời gian tới.

Takafumi Noguchi, một tác giả của nghiên cứu cho biết: "Thật là thú vị khi đạt được tiến bộ trong lĩnh vực này nhưng vẫn còn nhiều thách thức phải vượt qua. Cũng như việc tăng cường độ và giới hạn kích thước của bê tông canxi cacbonat, sẽ tốt hơn nữa nếu chúng ta có thể giảm bớt việc sử dụng năng lượng trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, chúng tôi hy vọng trong những thập kỷ tới, bê tông canxi cacbonat sẽ trở thành loại bê tông chủ đạo và sẽ là một trong những giải pháp chống biến đổi khí hậu".

Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Advanced Concrete Technology mới đây.