Công thức chế tạo xi măng mới giảm 60% khí thải cácbon
Nhằm giảm lượng khí cácbon điôxít (CO2) thải ra môi trường trong quá trình sản xuất xi măng, các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Massachusetts (MIT-Mỹ) đã phát triển công thức chế tạo xi măng mới sử dụng hợp lý tỷ lệ giữa các thành phần vật liệu.
Thông thường, sản xuất xi măng đòi hỏi phải nung đá vôi và đất sét ở nhiệt độ khoảng 1.500°C. Năng lượng dùng để nung hỗn hợp trên và các phản ứng hóa học kèm theo thải ra khí CO2, một quá trình mà các nhà khoa học cho là đóng góp khoảng 5-10% tổng lượng khí nhà kính của các ngành công nghiệp. Sau khi xem xét quá trình chế tạo xi măng, nhóm nghiên cứu do chuyên gia Roland Pellenq dẫn đầu nhận thấy việc giảm tỷ lệ chất vôi so với thành phần đất sét giàu silica có thể giúp giảm đáng kể lượng khí thải CO2. Trước nay, tỷ lệ vôi so với silica có thể dao động từ 1,2 đến 2,2, dù 1,7 được coi là tiêu chuẩn trong sản xuất xi măng. Nhưng khi so sánh thành phần hóa học, các nhà nghiên cứu xác định 1,5 mới là tỷ lệ tối ưu. Sự thay đổi nhỏ này về hàm lượng vôi có thể giảm đến 60% lượng khí CO2. Ngoài ra, hỗn hợp mới cũng được chứng minh có khả năng chống nứt gãy cao gấp đôi so với xi măng bình thường.
Tới đây, các nhà khoa học sẽ phải thực hiện một nghiên cứu chuyên sâu hơn để đảm bảo phương pháp sản xuất xi măng mới có thể áp dụng vào quy trình kỹ thuật. Chuyên gia Pellenq cho rằng xi măng mới sẽ trở thành giải pháp hữu ích cho ngành công nghiệp dầu khí, giúp ngăn ngừa tình trạng rò rỉ và nứt gãy đường ống.
Xi măng trong suốt làm từ nhựa thông
Xi măng trong suốt có tên i.light này có hàng chục hố nhỏ giúp ánh sáng lọt vào nhà.
Được chế tạo lần đầu tiên tại phòng thí nghiệm Bergamo bởi các nhà khoa học của Công ty Italcementi, loại xi măng trong suốt này đang ở bước thử nghiệm mô hình, và được đặt tên là i.light.
Nhóm kỹ sư thuộc Công ty Italicementi của Italia cho biết, xi măng trong suốt này được làm từ nhựa thông và có giá rẻ hơn so với loại làm từ sợi quang, khả năng bắt ánh sáng cũng tốt hơn.
Loại "xi măng trong suốt" giúp ánh sáng vào được căn phòng và khiến những bức tường trông giống như những cửa sổ lớn. Nguyên liệu mới có tên i.light này có hàng chục những hố nhỏ, giúp ánh sáng lọt qua mà không ảnh hưởng tới tình trạng cấu trúc tòa nhà.
Vào những hôm trời nắng, bên trong ngôi nhà được làm bằng loại xi măng này giống như một lưới ánh sáng được bức tường lọc trước khi lọt vào nhà.
Điểm khác biệt cơ bản của loại xi măng này và xi măng thường là bên trong cấu trúc của xi măng sau khi thấm nước sẽ hình thành dạng hydrat hóa, có cấu trúc rỗng gồm nhiều lỗ li ti, những lỗ nhỏ này vẫn đảm bảo tính bền vững cũng như kết cấu mang tính chỉnh thể của công trình và vẫn cho ánh sáng xuyên qua.
Cấu trúc rỗng hơn bình thường này vừa giúp giảm khối lượng xi măng, vừa giúp tiết kiệm nguyên liệu sản xuất xi măng. Công ty Italcementi đã sử dụng hết 189 tấn vật liệu để tạo nên 3.774 tấn xi măng trong suốt và bán trong suốt. Mỗi tấm xi măng trong suốt sẽ có khoảng 50 lỗ nhỏ và độ trong suốt gần 20% còn những tấm bán trong suốt sẽ có khoảng 10% độ trong suốt.
Tuy nhiên, nếu chỉ dựa trên những lỗ nhỏ liti này, độ trọng suốt của xi măng vẫn bị hạn chế khá nhiều. Trước đây các kiến trúc sư đã thử đưa thêm các sợi quang vào hỗn hợp xi măng nhưng tập đoàn Italcementi cho hay, cách làm này không tạo nên hiệu quả đặc biệt. Chủ tịch Tập đoàn - ông Enrique cho biết, dùng nhựa để tạo nên xi măng trong suốt sẽ làm cho giá thành thấp hơn và bắt sáng hơn so với sử dụng sợi quang.
Các nhà khoa học cùng các kĩ sư đang tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện sản phẩm này, ngày càng nâng cao độ trong suốt cũng như tính khả thi của nó. Chắc chắn, trong một tương lai không xa, loại vật liệu đặc biệt này sẽ được sử dụng để tạo nên những công trình độc đáo và nhiều tiện ích.
Đến nay, loại xi măng này mới chỉ được dùng cho một tòa nhà là rạp hát Italia tại Triển lãm thế giới Thượng Hải. Nguyên liệu này được cho là có thể tiết kiệm điện năng cho người sử dụng. Loại xi măng trên đã được dùng cho 40% rạp hát Italia cao 18 mét, với lượng xi măng sử dụng là 189 tấn.
Sản xuất xi măng mô phỏng quy trình của san hô
Giống như san hô, xi măng đá vôi được tinh thể hóa trong nước. Bổ sung một chất cốt liệu vào hỗn hợp, chẳng hạn như cát hoặc sỏi, và kết quả là tạo ra một loại xi măng bền và rẻ.
Brent Constantz, Giáo sư của Đại học Stanford (Mỹ) đã nhận thấy có thể sản xuất xi măng, bằng cách mô phỏng quy trình của san hô, có thể giúp giảm tổng lượng CO2 thải vào không khí. Ngoài ra, có thể cô lập các vật liệu thô từ nguồn phát thải CO2 lớn nhất thế giới, đó là các nhà máy điện.
Nhà khoa học Brent Constantz cũng như rất nhiều người khác đã rất kinh ngạc khi khám phá ra san hô có thể tạo ra những vỉa đá san hô khổng lồ từ nước biển. Chúng kết hợp calcium và bicarbonate có trong nước biển thành calcium carbonate, được tinh thể hóa thành bộ xương ngoài bền chắc.
Constantz đã dành hai thập niên để nghiên cứu về cách thức áp dụng cơ chế tương tự vào việc phục chế xương người. Ông đã dành được hơn 60 bằng sáng chế, thành lập 2 Công ty và hiện giờ loại xi măng xương của ông đang được sử dụng khắp thế giới.
Nhưng ông vẫn tiếp tục nghiên cứu san hô và năm 2007 ông đã sáng chế ra một dạng xi măng mới, một dạng xi măng được dùng cho các công trình xây dựng. Giống như san hô, xi măng đá vôi được tinh thể hóa trong nước. Bổ sung thêm một chất cốt liệu vào hỗn hợp, ví dụ cát hoặc sỏi, và kết quả là tạo ra một loại xi măng bền và rẻ. Nhưng sản xuất xi măng đòi hỏi việc nung nóng đá vôi tới 2600 độ F, khiến cho đá vôi thải ra khí CO2. Kết quả là, như Bộ Năng lượng Mỹ cho biết, sản xuất xi măng là nguồn phát thải CO2 lớn nhất.
Trong khi đó, nhu cầu về xi măng lại tăng nhanh chóng, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Ví dụ, ở Trung Quốc, 15 triệu người chuyển từ nông thôn ra thành thị hàng năm do vậy kéo theo nhu cầu xây dựng.
Năm 2009, Calera, Công ty mới nhất của Constantz đã bắt đầu đưa lý thuyết này vào thực hiện trên thực tiễn tại một nhà máy điện 1.000 megawatt ở Moss Landing, bang California, Mỹ. Tại đó, các kỹ sư phun nước biển giàu khoáng hoặc nước biển vào khí nhiên liệu được thu từ các ống khói của nhà máy.
Calcium trong nước liên kết với carbon ở chất lẽ ra sẽ gây ô nhiễm để hình thành nên xi măng. Constantz cho biết, nhà máy thí điểm này có khả năng sản xuất tới 1.100 tấn xi măng/ngày và cô lập được 550 tấn CO2. Trong ba năm tới, Calera sẽ vận hành tại một số nhà máy ở Australia.
Xi măng hỗn hợp polime vô cơ - silicat
Thành công trong việc tạo ra sản phẩm silicat hỗn hợp - polime vô cơ đã mở ra hướng đi mới đối với ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng Việt Nam, hướng đi từ phế thải đến vật liệu xanh.
Nhóm nghiên cứu của Hội VLXD Nghệ An đã tiến hành một nghiên cứu nhằm sản xuất xi măng silicat hỗn hợp - polime vô cơ và các sản phẩm chế tạo từ nó bằng nguyên liệu đất đá bazan làm chủ đạo, cùng các phụ gia khác từ đất đá và phế thải nông nghiệp cơ bản ở Nghệ An.
Tiềm năng vô tận về đất đá bazan của miền Tây xứ Nghệ và dải Trường Sơn.
Nghiên cứu này được thực hiện dựa trên lý luận cơ bản là ứng dụng vật liệu silicat gắn bó và an toàn với con người, kết hợp với thành tựu mới của công nghệ polime vô cơ và công nghệ nano để tạo thành một sản phẩm hỗn hợp từ công nghệ silicat - polime vô cơ - công nghệ nano và đặc biệt khai thác triệt để các sản phẩm silicat "trời cho" từ tro xỉ núi lửa và phế thải nông nghiệp.
Dựa theo các nguyên lý cơ bản của hóa lý và hóa silicat để xây dựng nên tác động phản ứng silicat và điện hóa tự nhiên từ thiên nhiên (phun trào núi lửa và quá trình phong hóa hóa học của tự nhiên), kết quả là với các nguyên liệu cơ bản: Đất đá bazan, laterit, cao silic, phế thải nông nghiệp, công nghiệp muối... và phụ gia cũng từ các sản vật silicat, nhóm nghiên cứu đã sản xuất được xi măng hỗn hợp silicat - polime có "mác" có thể đạt PCB 20, PCB 25 và PCB 30.
Bên cạnh đó, ưu điểm nổi trội của loại xi măng này là sử dụng được cát nhiễm mặn để xây dựng, điều mà xi măng thông thường không làm được. Ngoài ra còn thích hợp cho xây, trát, đổ bê tông, sản xuất vật liệu xây dựng không nung và làm đường, đặc biệt là đường giao thông nông thôn, xây dựng các khu vực ven biển.
Ảnh minh họa
Kết quả bước đầu của nghiên cứu này tạo ra những tiền đề tích cực nhằm hướng tới ngành sản xuất VLXD xanh, góp phần hạn chế thấp nhất sự tàn phá thiên nhiên, tiết kiệm tài nguyên và đặc biệt là hạn chế tiêu tốn năng lượng và giảm thiểu khí thải ra môi trường. Sản phẩm sẽ sớm có mặt trên thị trường trong thời gian tới.
Theo Báo Xây dựng điện tử