Nếu ngành công nghiệp sản xuất xi măng là một quốc gia thì nước này là nơi phát thải carbon dioxide lớn thứ 3 trên thế giới, với khoảng 2,8 tỷ tấn, chỉ sau Trung Quốc và Hoa Kỳ. Với hơn 4 tỷ tấn được sản xuất mỗi năm, xi măng chiếm khoảng 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu và là thành phần chính của bê tông, vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.

Bê tông có thể trở nên bền vững hơn hay không?
Xi măng chiếm khoảng 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu và là thành phần chính của bê tông

Với những con số khổng lồ này, làm cách nào để giảm bớt các tác động của chúng? Để sản xuất được xi măng thì đá vôi, đất sét và cát được nghiền thành bột mịn, sau đó nung trong lò với nhiệt độ lên tới 1.450 ° C.  Điều này tạo thành clinker, sau đó được trộn với thạch cao và các chất phụ gia khác như pozzolan, đá vôi,…

Bê tông có thể trở nên bền vững hơn hay không?
Trong quá trình sản xuất xi măng, lượng lớn tài nguyên được tiêu thụ, thải ra các loại khí ô nhiễm khác nhau

Theo nghiên cứu của ông Robbie M. Andrew – nghiên cứu cấp cao tại Climate Economics Unit, có 2 quá trình chính dẫn đến việc phát thải khí CO2: Đầu tiên là phản ứng hóa học liên quan đến việc sản xuất clinker, khi các muối cacbonat (chủ yếu là CaCO3, có trong đá vôi) bị phân hủy thành oxit (chủ yếu là vôi, CaO) và CO2 khi nung nóng; nguồn phát thải thứ 2 là việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để tạo ra năng lượng cho các lò nung. Nói cách khác, trong quá trình sản xuất xi măng, lượng lớn tài nguyên được tiêu thụ (thường là từ các nguồn không thể tái tạo như than cốc, dầu hoặc khí tự nhiên), thải ra các loại khí ô nhiễm khác nhau, bao gồm carbon monoxide và dioxide. Theo nghiên cứu này, quá trình sản xuất clinker tạo ra khoảng 52% lượng khí thải CO2, quá trình đốt nhiên liệu chiếm phần còn lại. Xét về mức tiêu thụ năng lượng, cứ 1.000 kg clinker được sản xuất, thải ra trung bình khoảng 815 kg CO2. 

Hiểu được gốc rễ của vấn đề, các giải pháp sáng tạo đã và đang được các nhà nghiên cứu triển khai:

Bê tông có thể trở nên bền vững hơn hay không?
Thay thế thay thế một phần clinker trongbee tông có thể giảm phát thải CO2 đáng kể
  • Nếu trong quá trình sản xuất clinker tạo ra nhiều khí thải thì việc thay thế nó bằng các vật liệu khác có thể tạo ra sự khác biệt lớn. Xi măng bổ sung (SCMs) thường là sản phẩm từ các ngành công nghiệp khác, chẳng hạn như xỉ tro từ sản xuất thép và đồng, cát đúc từ hoạt động nấu chảy kim loại và tro bay, tro đáy và thạch cao tổng hợp từ các công trình điện. Bằng cách thay thế một phần clinker bằng những vật liệu này, bê tông có được những đặc tính mới nhưng chủ yếu cho thấy khả năng giảm phát thải CO2 đáng kể.
  • Một khả năng khác là tro núi lửa, một chất thay thế cho xi măng đã được biết đến từ hàng nghìn năm trước, cho phép người Hy Lạp và La Mã dựng lên các công trình tồn tại cho đến ngày nay. Bằng cách nung nóng vôi và tro núi lửa đến khoảng 900 ° C và sau đó trộn với nước biển, một vật liệu cực kỳ bền và ổn định có thể được tạo ra.
  • Không dừng lại ở đó, công ty công nghệ CarbonCure ở Canada đã tìm cách giảm lượng khí thải carbon dioxide theo một cách rất khác. Họ đã phát triển một quy trình gọi là khoáng hóa CO2 (CO2 Mineralization) bao gồm việc bơm carbon dioxide vào lại bê tông và làm cho nó phản ứng với các ion canxi trong xi măng để tạo thành một khoáng chất có kích thước nano, Canxi cacbonat, được thêm vào để bê tông chống ẩm và cách nhiệt tốt hơn.
  • Công ty Solidia Tech đã thử nghiệm một công thức xi măng mới thay thế đá vôi bằng khoáng chất Wollastonite, được cho là không thải ra carbon dioxide, vì nó không yêu cầu nung nóng. Ngoài ra, nó giữ carbon dioxide từ không khí trong quá trình đóng rắn, tạo ra một sản phẩm âm carbon. Kết quả là thu được khoảng 240 kg carbon dioxide trên mỗi 1.000 kg xi măng, tạo ra lượng khí thải ít hơn trong quá trình sản xuất bê tông. 
Bê tông có thể trở nên bền vững hơn hay không?
  • BioMason là một công ty khởi nghiệp ở Bắc Carolina với cách tiếp cận khác biệt, sản xuất bê tông mà không thải ra xi măng Portland hoặc carbon dioxide. Thay vì sử dụng xi măng Portland (OPC) – xi măng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, họ lại sử dụng “xi măng sinh học”. Bằng cách kết hợp các cốt liệu tái chế với các vi khuẩn trực khuẩn sống, nó kích hoạt sự kết hợp của cacbon và canxi để tạo ra các tinh thể đá vôi mà không cần gia nhiệt. Trong khi bê tông truyền thống có thể mất đến 28 ngày,n BioMason biocement đạt đến độ bền trong vòng chưa đầy 72 giờ. Sản phẩm cuối cùng bao gồm khoảng 85% đá granite từ các nguồn tái chế và 15% đá vôi được nuôi cấy sinh học.

Dịch: Hoàng Anh | Nguồn: Archdaily

XEM THÊM

Bình luận từ Facebook