Sản xuất bê tông, cũng như nguyên liệu chính là xi măng, đang trở thành một trong những nguồn phát thải CO2 lớn nhất trên Trái Đất, đóng góp ít nhất 8% vào ngân sách toàn cầu. Điều này không có gì bất ngờ khi các nhà khoa học và kỹ sư đang nỗ lực tìm ra những cách để giảm thiểu ảnh hưởng của vật liệu xây dựng này.
Một giải pháp là không sử dụng bê tông hoàn toàn; việc xây dựng các tòa nhà bằng gỗ ở Mỹ đang tăng nhanh trong những năm gần đây. Một lựa chọn khác là tìm cách làm cho bê tông bền vững hơn, thậm chí biến nó thành một vật liệu xây dựng có khả năng hấp thụ carbon. Tuy nhiên, lĩnh vực thu hút nhiều sự chú ý nhất trong vài thập kỷ qua là tìm ra cách để làm cho bê tông bền lâu hơn, thậm chí tốt hơn cả bê tông hiệu suất cực cao (UHPC) hiện tại.
Phương pháp phổ biến nhất để gia tăng độ bền của bê tông là áp dụng kinh nghiệm từ người La Mã cổ đại, phát triển khả năng để bê tông tự “khôi phục”. Nguyên nhân khiến các đường ống dẫn nước 2.000 năm tuổi ở Italy vẫn còn nguyên vẹn như mới chính là nhờ người La Mã đã sử dụng "hạt vôi" trộn vào bê tông, giúp lấp đầy các vết nứt trước khi chúng hình thành. Hiện tại, các nhà khoa học từ Đại học Texas A&M đang nghiên cứu cách để thực hiện một mẹo tương tự bằng cách tận dụng địa y. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Materials Today Communications.
Tất nhiên, bê tông tự khôi phục không phải là điều mới mẻ; trong nhiều năm qua, các tiêu đề đã xuất hiện để ca ngợi những kỹ thuật mới nhằm làm cho bê tông bền hơn, thậm chí có những nghiên cứu sử dụng vi sinh vật. Tuy nhiên, các tác giả của nghiên cứu mới này cho biết họ đã phát hiện ra một kỹ thuật cải thiện những nỗ lực trước đó ở một điểm quan trọng.
“Bê tông tự khôi phục bằng vi sinh vật đã được nghiên cứu chuyên sâu trong hơn ba thập kỷ,” Congrui Grace Jin, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học Texas A&M cho biết trong một thông cáo báo chí, “nhưng nó vẫn gặp phải một hạn chế quan trọng - không có phương pháp tự khôi phục nào hiện tại là hoàn toàn tự động vì chúng cần một nguồn dinh dưỡng bên ngoài để các tác nhân chữa lành liên tục sản xuất vật liệu sửa chữa.”
Địa y, thường bám trên cây cối và đá, thực chất là một hệ sinh thái tương tác phức tạp bao gồm vi khuẩn lam, nấm và tảo. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại địa y tổng hợp, bao gồm một loại vi khuẩn lam có thể sử dụng ánh sáng mặt trời (cũng như các yếu tố từ bầu khí quyển) làm thức ăn, cùng với một số loại nấm tự nhiên sản xuất vật liệu có thể lấp đầy vết nứt. Cụ thể, nấm có khả năng hút canxi ion hóa, điều này kích thích sản xuất canxi cacbonat - một vật liệu cực kỳ cứng có trong vỏ sò và san hô. (Canxi cacbonat chính là chất đã làm cho bê tông của người La Mã trở nên cực kỳ mạnh mẽ trong thời cổ đại.)
Trong các thử nghiệm trong phòng lab, địa y tổng hợp đã có khả năng lấp đầy vết nứt, ngay cả trong bê tông, chỉ bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời và không khí làm thức ăn. Việc sử dụng hệ thống sửa chữa tự động này không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của bê tông mà còn giảm chi phí sửa chữa. Các tác giả hiện đang thử nghiệm xem liệu loại nấm tổng hợp này có thể sửa chữa các vết nứt hiện có hay không.
Dù vậy, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để bê tông tự khôi phục được phổ biến rộng rãi. Hiện tại, không nhiều công ty sản xuất loại vật liệu này, và nó vẫn đắt hơn so với bê tông thông thường. Một số chuyên gia cho rằng có thể mất cả thập kỷ trước khi các chất phụ gia tự khôi phục thực sự bùng nổ.
Khi điều đó xảy ra, địa y sẽ sẵn sàng!
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64947129/lichen-concrete/
Một giải pháp là không sử dụng bê tông hoàn toàn; việc xây dựng các tòa nhà bằng gỗ ở Mỹ đang tăng nhanh trong những năm gần đây. Một lựa chọn khác là tìm cách làm cho bê tông bền vững hơn, thậm chí biến nó thành một vật liệu xây dựng có khả năng hấp thụ carbon. Tuy nhiên, lĩnh vực thu hút nhiều sự chú ý nhất trong vài thập kỷ qua là tìm ra cách để làm cho bê tông bền lâu hơn, thậm chí tốt hơn cả bê tông hiệu suất cực cao (UHPC) hiện tại.
Phương pháp phổ biến nhất để gia tăng độ bền của bê tông là áp dụng kinh nghiệm từ người La Mã cổ đại, phát triển khả năng để bê tông tự “khôi phục”. Nguyên nhân khiến các đường ống dẫn nước 2.000 năm tuổi ở Italy vẫn còn nguyên vẹn như mới chính là nhờ người La Mã đã sử dụng "hạt vôi" trộn vào bê tông, giúp lấp đầy các vết nứt trước khi chúng hình thành. Hiện tại, các nhà khoa học từ Đại học Texas A&M đang nghiên cứu cách để thực hiện một mẹo tương tự bằng cách tận dụng địa y. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Materials Today Communications.
Tất nhiên, bê tông tự khôi phục không phải là điều mới mẻ; trong nhiều năm qua, các tiêu đề đã xuất hiện để ca ngợi những kỹ thuật mới nhằm làm cho bê tông bền hơn, thậm chí có những nghiên cứu sử dụng vi sinh vật. Tuy nhiên, các tác giả của nghiên cứu mới này cho biết họ đã phát hiện ra một kỹ thuật cải thiện những nỗ lực trước đó ở một điểm quan trọng.
“Bê tông tự khôi phục bằng vi sinh vật đã được nghiên cứu chuyên sâu trong hơn ba thập kỷ,” Congrui Grace Jin, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học Texas A&M cho biết trong một thông cáo báo chí, “nhưng nó vẫn gặp phải một hạn chế quan trọng - không có phương pháp tự khôi phục nào hiện tại là hoàn toàn tự động vì chúng cần một nguồn dinh dưỡng bên ngoài để các tác nhân chữa lành liên tục sản xuất vật liệu sửa chữa.”
Địa y, thường bám trên cây cối và đá, thực chất là một hệ sinh thái tương tác phức tạp bao gồm vi khuẩn lam, nấm và tảo. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại địa y tổng hợp, bao gồm một loại vi khuẩn lam có thể sử dụng ánh sáng mặt trời (cũng như các yếu tố từ bầu khí quyển) làm thức ăn, cùng với một số loại nấm tự nhiên sản xuất vật liệu có thể lấp đầy vết nứt. Cụ thể, nấm có khả năng hút canxi ion hóa, điều này kích thích sản xuất canxi cacbonat - một vật liệu cực kỳ cứng có trong vỏ sò và san hô. (Canxi cacbonat chính là chất đã làm cho bê tông của người La Mã trở nên cực kỳ mạnh mẽ trong thời cổ đại.)
Trong các thử nghiệm trong phòng lab, địa y tổng hợp đã có khả năng lấp đầy vết nứt, ngay cả trong bê tông, chỉ bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời và không khí làm thức ăn. Việc sử dụng hệ thống sửa chữa tự động này không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của bê tông mà còn giảm chi phí sửa chữa. Các tác giả hiện đang thử nghiệm xem liệu loại nấm tổng hợp này có thể sửa chữa các vết nứt hiện có hay không.
Dù vậy, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để bê tông tự khôi phục được phổ biến rộng rãi. Hiện tại, không nhiều công ty sản xuất loại vật liệu này, và nó vẫn đắt hơn so với bê tông thông thường. Một số chuyên gia cho rằng có thể mất cả thập kỷ trước khi các chất phụ gia tự khôi phục thực sự bùng nổ.
Khi điều đó xảy ra, địa y sẽ sẵn sàng!
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64947129/lichen-concrete/
