Vật liệu xây dựng hấp thụ khí thải carbon

Quá trình dẫn khí CO2 vào trong thùng dưỡng hộ mẫu sản phẩm sau khi tạo hình.

Mỗi mẫu sản phẩm bê tông 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 - 20g khí thải CO2.

Vật liệu từ phế thải công nghiệp

TS Tăng Văn Lâm và nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã chế tạo thành công vật liệu xây dựng hấp thụ khí thải carbon từ phế thải công nghiệp, mở ra hướng đi mới trong việc sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.

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 250kg khí CO2.

Để sản xuất ra mỗi tấn xi măng Portland, nhà sản xuất thải ra môi trường khoảng 0,8 tấn khí CO2. 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 CO2 khi đông kết và đóng rắn. Trong quá trình này, khí thải CO2 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 - 20g khí thải CO2.

Trong nghiên cứu này, khí CO2 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 CO2 ở Việt Nam hiện nay.

Từ thành phần cấp phối vật liệu khi thí nghiệm cho thấy, trong mỗi mét khối 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…).

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.

Dung dịch hoạt hóa nhiều thành phần hấp thụ CO2

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.

Nhóm ước tính trong mỗi mét khối vật liệu này có khả năng hấp thụ tự nhiên được khoảng 15 - 20 kg khí thải CO2, giảm khói bụi và khí độc, cải thiện chất lượng không khí trong lành. Bằng cách sử dụng tối đa các nguồn phế thải công nghiệp, hoàn toàn không sử dụng các nguồn nguyên vật liệu tự nhiên, không sử dụng xi măng Portland, giảm thâm dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Theo TS Tăng Văn Lâm, thế mạnh của nghiên cứu là sử dụng thành phần tro xỉ nhiệt điện, xỉ luyện kim, phế thải gốm sứ, phế thải rắn trong quá trình khai thác khoáng sản, vôi bột… làm thành phần nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất, thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn khép kín trong dài hạn.

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.

Thành quả thu được mỗi mét khối vật liệu này đã tái sử dụng được 1,5 - 1,8 tấn phế thải công nghiệp. Quá trình hấp thụ CO2 tự nhiên trong sản phẩm này sẽ dẫn đến giảm lượng khí thải CO2 ròng trong môi trường trong thời gian tới.

Nhật Phong