Khi ngành xây dựng đóng một vai trò quan trọng trong tiến trình làm chậm quá trình biến đổi khí hậu, việc cải tiến bê tông để thân thiện với môi trường hơn là một yêu cầu tất yếu.

Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều thứ 2 trên thế giới. Đây cũng được xem là nguồn phát xạ CO2 lớn thứ 2, cùng với ngành công nghiệp sản xuất xi – măng, đã chiếm đến 5-7% lượng khí thải trên toàn cầu. Khi được sử dụng phổ biến trong xây dựng và kiến trúc, vật liệu này đã gây không ít tác động tiêu cực đến môi trường. Như một lẽ tất yếu, những nhà thiết kế, Kiến trúc sư và giới nghiên cứu trên thế giới đã và đang nỗ lực để định hướng một vai trò mới, một giải pháp mới cho vật liệu này trong tương lai.

Đâu là tương lai của bê tông trong kiến trúc?

Bê tông từng là sự lựa chọn hàng đầu của giới Kiến trúc sư và công nhân xây dựng trong hàng nghìn năm qua, được biết đến sử dụng sớm nhất tại Syria và Jordan vào khoảng năm 6000 trước công nguyên.

Do có chi phí rẻ, có thể ứng dụng linh hoạt, thi công nhanh chóng, tính đến nay trung bình mỗi năm có đến 22 tỷ tấn bê tông được sử dụng trong quá trình xây dựng. Theo nghiên cứu của đài BBC, sản lượng sản xuất xi – măng (nguyên liệu chính của bê tông) đã tăng đến 30 lần kể từ năm 1950 và tăng 40 lần so với những năm 1990 trở về trước. Theo dự đoán, để phục vụ nhu cầu sử dụng tại Đông Nam Á và châu Phi cận Sahara, sản lượng sản xuất xi-măng có thể tăng 25% tính từ hiện tại cho đến năm 2030.

Đâu là tương lai của bê tông trong kiến trúc?

Hàng loạt nghiên cứu về hỗn hợp bê tông mới thay thế cho bê tông truyền thống

Nhà báo Lucy Rodgers của đài BBC đã cho rằng, “nếu ngành công nghiệp xi-măng là một quốc gia thì nó sẽ là quốc gia có lượng khí thải lớn thứ ba trên thế giới – sau Trung Quốc và Hoa Kỳ. Ngành công nghiệp xi-măng thải ra nhiều khí CO2 hơn cả chất thải nhiên liệu hàng không (2,5%) và theo sau sát nút ngành kinh doanh nông nghiệp toàn cầu (12%)”.

Tại Hội nghị Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu lần thứ 24 tại Ba Lan (COP24), các nhà lãnh đạo cũng đã nhấn mạnh rằng để đạt được Thoả thuận khí hậu Paris được các nước thống nhất vào năm 2015 trước đó, lượng khí thải từ ngành công nghiệp xi măng phải giảm 16% vào năm 2030.

Với tất cả số liệu đáng báo động nêu trên, các Kiến trúc sư và nhà nghiên cứu buộc phải cải tiến hoặc thay đổi phương pháp sử dụng vật liệu này trong xây dựng. Một số sáng kiến cho rằng, phương pháp hiệu quả nhất đó chính là chúng ta cần thiết tập trung vào việc giảm lượng xi – măng trong hỗn hợp vật liệu.

XEM THÊM: Gỗ ghép thanh có thay thế bê tông trong tương lai ?

Đâu là tương lai của bê tông trong kiến trúc?

Mới đây, những nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã công bố một phương pháp thử nghiệm để hạn chế lượng khí thải CO2 từ việc sản xuất xi – măng. Phương pháp này điện hoá thu giữ CO2 trước khi khí giải phóng, carbon cô lập được được đề xuất sử dụng trong ngành công nghiệp nhiên liệu và đồ uống.

Một giải pháp khác được đưa ra từ những nghiên cứu của Đại học Lancaster (Anh Quốc), đó là tích hơp những nguyên liệu sinh học vào hỗn hợp bê tông. Các nhà nghiên cứu tại đây chỉ ra rằng, hoàn toàn có thể sử dụng các hạt nano được chiết xuất từ cà rốt và rau củ để trộn lẫn cùng hỗn hợp bê tông.

Thêm một phương pháp khác cũng nằm trong xu hướng “bê tông sinh học”, Tiến sĩ Sandra Manso-Blanco cho thấy rằng, kết cấu bê tông khi xếp lớp cùng các vật liệu sinh học sẽ khuyến khích sự phát triển của rêu và địa y, từ đó khí CO2 sản sinh sẽ đươc hấp thụ.

Đâu là tương lai của bê tông trong kiến trúc?

Hiệu quả bất ngờ mà hỗn hợp và kết cấu bê tông mới đem lại

Không chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu, một hỗn hợp thay thế bê tông truyền thống đã được áp dụng trong xây dựng thực tiễn đó chính là bê tông cốt sợi thủy tinh. Hỗn hợp này bao gồm vữa bê tông, cát, sợi thủy tinh chống kiềm và nước. So với vật liệu truyền thống, vật liệu mới này có đặc tính dẻo, có thể đúc thành những tấm bê tông mỏng hơn, nhẹ hơn.

Trong thực tế, vật liệu mới này đã được sử dụng làm lớp bê tông phủ của Trung tâm Heydar Aliyev (Kiến trúc sư Zaha Hadid) và làm các hình khối phức tạp trong Nhà thờ Gaudi (Sagrada Familia).

Trung tâm Heydar Aliyev

Trung tâm Heydar Aliyev – sản phẩm sáng tạo nổi tiếng của nữ kiến trúc sư Zaha Hadid

Hay như Viện Công nghệ liên bang Thuỵ Sĩ (ETH Zurich), đây là một trong những tổ chức dẫn đầu trong việc cải tiến bê tông. Với mục đích tận dụng tối đa không gian sẵn có với chi phí xây dựng rẻ nhất, những nhà nghiên cứu thuộc Ban Kiến trúc – ETH Zurich đã tạo ra một tấm sàn bê tông có độ dày chỉ 2cm nhưng vẫn có khả năng chịu lực và tính bền vững rất cao.

Để tăng khả năng chịu lực cho tấm bê tông mỏng, ETH Zurich đã thiết kế tấm bê tông có hình vòm để tăng sức chịu lực, kết cấu vòm này khá giống với trần của các nhà thờ theo kiến trúc Gothic. Do không cần gia cố thêm lõi thép, đồng thời hao tốn ít xi-măng hơn, vật liệu mới này đã giảm thiểu được lượng khí thải CO2, đồng thời có khối lượng nhẹ hơn đến 70% so với các kết cấu bê tông kiểu cũ.

Vật liệu tương lai

Tấm sàn bê tông có kết cấu vòm được phát triển bởi ETH Zurich

Không dừng lại ở đó, ETH Zurich cũng cho thấy tiềm năng mới trong việc sử dụng bê tông đó chính là áp dụng kỹ thuật in 3D. Chương trình “Vũ điệu bê tông” được tổ chức tại Riom, Thuỵ Sĩ đã cho thấy máy in 3D có thể sử dụng chất liệu này để chế tạo ra những cột bê tông rỗng hoàn toàn kiên cố mà không cần bất cứ ván khuôn nào. Khi được tính toán tỉ mỉ, việc ứng dụng kỹ thuật in 3D trong việc sử dụng vật liệu này không chỉ mang lại hiệu quả đáng kể về thời gian, tính linh hoạt, tiết kiệm nguyên liệu mà còn có được tính thẩm mỹ cao, đặc biệt khi được sử dụng trong các cấu trúc quy mô lớn.

Có thể rõ ràng nhận thấy rằng, bê tông vẫn có nhiều khả năng để tiếp tục là vật liệu được lựa chọn trong ngành thiết kế và xây dựng. Vật liệu này đã định hình các thành phố trong nhiều thế kỷ, tạo điều kiện mở rộng diện tích công trình nhanh chóng cả về chiều rộng và tầm cao, giờ là lúc để chúng ta xem xét cách đổi mới vật liệu này để vừa đáp ứng yêu cầu xây dựng, vừa góp phần bảo vệ môi trường, làm chậm tiến trình biến đổi khí hậu.

Thách thức đối với các Kiến trúc sư chính là đưa những chất liệu và kết cấu bê tông mới vào thiết kế, vừa đảm bảo chất lượng công trình, vừa có thể thuyết phục được những khách hàng mang quan điểm công nghiệp bảo thủ truyền thống. Với những tác động tiêu cực đến môi trường, nếu không có giải pháp mới cho bê tông cũng như cách thức mới để sử dụng nó, vật liệu này sẽ dần bị áp đảo so với những vật liệu “đối thủ” thân thiện với môi trường.

XEM THÊM: Bê tông trồng cỏ: giải pháp phủ xanh mặt đường, sân

Biên dịch | H.N (Nguồn Archdaily)