Lịch sử đã ghi chép lại rất nhiều ứng dụng của cây gai dầu trong sản xuất dây thừng, vải, giấy và tới ngày nay là bê tông, gạch gai dầu. Vậy vật liệu này có thể trở thành tương lai của vật liệu xây dựng không?

Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai

Đã có rất nhiều quan điểm và tranh luận xoay quanh lịch sử của cây gai dầu (Cannabis sativa) trên toàn thế giới. Người ta đưa ra lập luận rằng cây gai dầu là một trong những loài cây đầu tiên được đưa vào trồng trọt. Những nhà khảo cổ đã tìm thấy tàn tích của vải gai dầu ở vùng Lưỡng Hà cổ đại (nay là Iran và Iraq) có niên đại 8000 năm trước Công nguyên. Cũng có những ghi chép tương tự ở Trung Quốc ghi lại việc tiêu thụ hạt và dầu của cây gai dầu, có niên đại từ 6 đến 4000 năm trước Công nguyên.

Khi du nhập tới Châu Âu, mục đích sử dụng chính của nó là sản xuất dây thừng và vải trên tàu. Ngay cả cánh buồm và dây thừng trên tàu của Christopher Columbus (người được biết đến như là “người đã tìm ra Châu Mỹ”) cũng được làm từ vật liệu này. Tương tự như vậy, những cuốn sách đầu tiên khi Johannes Gutenberg phát minh ra máy in hay những bức tranh của danh họa Rembrandt và Van Gogh đều được làm từ cây gai dầu.

Việc sử dụng cây gai dầu trong xây dựng dân dụng không phải khái niệm mới. Vữa làm từ cây gai dầu được phát hiện trên cột của những cây cầu do người Merovingian xây dựng vào thế kỷ thứ 6, vùng đất ngày nay là Pháp. Ai cũng biết rằng người La Mã đã sử dụng sợi gai dầu để gia cố vữa trong nhà. Ngày nay, mặc dù gặp phải những rào cản pháp lý ở nhiều nước, việc sử dụng cây gai dầu làm vật liệu xây dựng đã có những kết quả đáng khích lệ, với nghiên cứu chứng minh chất lượng âm thanh, nhiệt và độ bền vững của nó.

Ngoài việc được tạo hình thành các tấm sợi, tấm phủ, thậm chí cây gai dầu còn để sản xuất gạch. Điều quan trọng là phải phân lập được: dù cây gai dầu và cần sa cùng chung một loài, nhưng chúng là những phân loại độc lập với các đặc điểm khác nhau.

Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai

Trong cần sa có chất tác động thần kinh THC (tetrahydrocannabinol), lên đến 20% trong khi cây gai dầu công nghiệp được trồng để lấy hạt, sợi và thân cây chỉ chứa khoảng 0,3% THC, không đủ để ảnh hưởng tới con người.

Ngoài ra, đặc tính quan trọng để cây gai dầu có thể ứng dụng làm vật liệu xây dựng chính là cần ít nước để phát triển, không cần quá trình phun tưới nhân tạo, phát triển nhanh hơn các loại cây khác khoảng 50 lần. Sau khi thu hoạch và cắt, cây được phơi khô trong vài ngày trước khi được nhóm lại và đổ vào thùng chứa nước để trương nở thân cây.

Khi khô, các sợi gai dầu có thể được sử dụng sản xuất giấy, vải, bao bì phân hủy sinh học hoặc vật liệu xây dựng. Trong trường hợp thứ hai, vật liệu này có thể được ứng dụng như một chất cách âm nhiệt, giống như thủy tinh hoặc đá, hoặc như bê tông gai dầu.

Để tạo ra bê tông gai dầu, các hỗn hợp gai dầu, đá vôi bột và nước được cho vào máy trộn bê tông để thu được hỗn hợp đặc sệt. Thông qua các phản ứng hóa học giữa các thành phần, hỗn hợp hóa đá và trở thành khối nhẹ nhưng khá bền.

Nếu muốn xây tường, hỗn hợp có thể được sắp xếp dưới dạng khối, nghiền thành bột hoặc đổ theo hình dạng tuyến tính, sử dụng các phương pháp tương tự như xây tường bùn.

Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai
Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai

Tính sáng tạo của bê tông gai dầu làm vật liệu xây dựng nằm ở chức năng của nó như một vật liệu đa năng. Nó hoàn toàn có thể thay thế cốt liệu khoáng trong bê tông thông thường. Và trong lịch sử, gai dầu được thêm vào bê tông và vữa để tránh hiện tượng co ngót trong thạch cao hoặc gạch đất sét. Khi đóng rắn, nó giữ lại một lượng lớn không khí với tỉ trọng tương đương 15% bê tông truyền thống, làm tự thân trở thành một chất cách nhiệt và cách âm tốt.

Một đặc điểm thú vị của vật liệu là vừa có thể cách nhiệt, vừa có quán tính nhiệt cao. Tức là, mặc dù nhẹ và xốp nhưng bê tông gai dầu (hempcrete) có thể nhanh chóng hấp thu năng lượng và giải phóng dần dần, tạo hiệu quả cho các vùng khí hậu có sự chênh lệch nhiệt độ ngày và đêm lớn.

Hempcrete cũng có khả năng chống cháy tốt, không độc hại và khả năng chống nấm mốc, côn trùng tự nhiên. Thậm chí có những cuộc khảo sát chỉ ra rằng bê tông gai dầu là vật liệu âm carbon, ngoài việc bù đắp lượng carbon thải ra trong quá trình sản xuất còn thực sự lưu trữ thêm carbon trong chính vật liệu.

Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai

Để đạt được những đặc tính nhiệt âm này, vật liệu cần phải “thở”, nghĩa là tương tác cả với môi trường bên trong và bên ngoài, cho phép sợi gai dầu hấp thụ và phân tán hơi nước (độ ẩm) và làm dịu dao động nhiệt độ.

Tuy nhiên, tính năng cơ học của bê tông gai dầu kém hơn nhiều so với bê tông hoặc thép truyền thống. Hempcrete chỉ có cường độ nén 2 MPa (đơn vị đo áp suất) khi không vượt quá tỷ trọng 1000kg/m2, tương đương với gạch không nung. Do vậy, bê tông gai dầu nên được sử dụng trong những bức tường rào hơn là việc sử dụng làm bệ đỡ. Một nhược điểm khác so với các loại gạch xây thông thường là thời gian đóng rắn có thể giảm nhẹ khi sử dụng gạch.

Ngoài ra, đây vẫn là một sản phẩm tiêu tốn khá nhiều tiền với ít thông tin và nhân lực có sẵn để làm việc nhuần nhuyễn với công nghệ này.

Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai
Bê tông từ cây gai dầu: Từ những cây cầu La Mã cho tới vật liệu khả dĩ trong tương lai

Mặc dù thực tế này đang dần thay đổi, phần lớn việc thiếu nghiên cứu kỹ thuật về cây gai dầu còn hạn chế bởi luật pháp. Lịch sử cho thấy, hơn cả bằng chứng khoa học, cuộc chiến chống cần sa được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố như chủng tộc, kinh tế, chính trị và đạo đức. Hơn nữa có rất nhiều bộ luật, lệnh cấm tương tự việc sử dụng cần sa. Một số quốc gia vẫn cho phép trồng cần sa hợp pháp để làm thuốc và thậm chí sử dụng để giải trí. Hiện tại, nhà máy sản xuất gai dầu lớn nhất thế giới là Trung Quốc, chiếm hơn 70% tổng sản lượng toàn cầu.

Việc nghiên cứu và thử nghiệm là điều cần thiết để đưa vật liệu gai dầu trở nên phổ biến và đại trà hơn. Nếu có thể đưa cây gai dầu ứng dụng nhiều trong xây dựng thì đây có lẽ là một trong những loài cây lâu đời nhất được nhân loại trồng trọt và có thể trở thành vật liệu xây dựng bền vững và hiệu quả trong tương lai.

Xem thêm hình ảnh tại đây:

Biên dịch | Hương Vũ (Nguồn: Archdaily)

XEM THÊM: