Sản xuất bê tông, cùng với nguyên liệu chính là xi măng, đang trở thành một trong những nguồn phát thải CO2 hàng đầu trên Trái Đất, đóng góp ít nhất 8% vào ngân sách toàn cầu. Chính vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi các nhà khoa học và kỹ sư đang tìm cách giảm thiểu tác động của vật liệu xây dựng này.
Một giải pháp đơn giản là không sử dụng bê tông hoàn toàn, mà thay vào đó, tại Mỹ, việc xây dựng các công trình gỗ lớn đã tăng nhanh trong những năm gần đây. Ngoài ra, cũng có những nỗ lực nhằm phát triển bê tông trở nên bền vững hơn, hoặc thậm chí tìm cách biến nó thành vật liệu xây dựng tiêu cực carbon. Tuy nhiên, lĩnh vực nhận được nhiều sự chú ý nhất trong vài thập kỷ qua là làm thế nào để bê tông tồn tại lâu hơn và thậm chí vượt trội hơn cả bê tông hiệu suất cao siêu việt (UHPC) hiện đang được sử dụng rộng rãi.
Một trong những phương pháp phổ biến nhất để tăng độ bền của bê tông là áp dụng ý tưởng từ người La Mã cổ đại, bằng cách phát triển các phương pháp cho phép bê tông “tự phục hồi”. Lý do mà các cống dẫn nước tồn tại hàng ngàn năm ở Ý vẫn không bị hư hại là bởi người La Mã đã sử dụng “hạt vôi” trộn với 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 thực hiện một mẹo tương tự bằng cách sử dụng địa y. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Materials Today Communications.
Tất nhiên, bê tông tự phục hồi không phải là một khái niệm mới. Trong nhiều năm qua, đã có nhiều tiêu đề đưa tin về các kỹ thuật mới nhằm làm cho bê tông bền lâu hơn, và một số phương pháp thậm chí đã 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 có thể cải thiện trên các nỗ lực trước đây ở một điểm chính yếu.
“Bê tông tự phục hồi do vi sinh vật trung gian đã được nghiên cứu sâu rộng trong hơn ba thập kỷ,” Congrui Grace Jin, tác giả chính của nghiên cứu từ Texas A&M, nói trong một thông cáo báo chí, “nhưng nó vẫn gặp phải một hạn chế quan trọng — không có phương pháp tự phục hồi nào hiện tại hoàn toàn tự động vì chúng cần cung cấp dinh dưỡng từ bên ngoài để duy trì sản xuất vật liệu sửa chữa.”
Địa y, thường được tìm thấy bám trên cây và đá, thực chất là một hệ sinh thái cộng sinh phức tạp với sự kết hợp của vi khuẩn lam, nấm và tảo. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại địa y tổng hợp bao gồm vi khuẩn lam có thể sử dụng ánh sáng mặt trời (cùng với các yếu tố từ khí quyển) làm thức ăn, và một số loại nấm tự nhiên sản xuất vật liệu có thể bịt kín các vết nứt. Cụ thể, các loại nấm có thể hấp thụ canxi ion, kích thích sản xuất canxi cacbonat — vật liệu cực kỳ cứng được tìm thấy trong vỏ sò và san hô. (Canxi cacbonat cũng chính là vật liệu đã giúp bê tông của La Mã trở nên vô cùng mạnh mẽ trong thời kỳ cổ đại.)
Trong các thí nghiệm trong phòng, loại địa y tổng hợp này đã có khả năng lấp đầy các vết nứt — thậm chí là trong bê tông — chỉ nhờ vào ánh sáng mặt trời và không khí để 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 thiểu chi phí sửa chữa. Hiện các tác giả đang thử nghiệm xem liệu loại nấm tổng hợp này có thể sửa chữa các vết nứt hiện có hay không.
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thử thách để bê tông tự phục hồi được áp dụng rộng rãi. Hiện tại, không nhiều công ty sản xuất loại bê tông này, và chi phí sản xuất vẫn cao hơn so với bê tông thông thường. Một số chuyên gia cho rằng có thể mất cả một thập kỷ trước khi các bổ sung tự phục hồi thực sự phổ biến.
Khi điều đó xảy ra, tuy nhiên, địa y sẽ sẵn sàng!
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64947129/lichen-concrete/
Một giải pháp đơn giản là không sử dụng bê tông hoàn toàn, mà thay vào đó, tại Mỹ, việc xây dựng các công trình gỗ lớn đã tăng nhanh trong những năm gần đây. Ngoài ra, cũng có những nỗ lực nhằm phát triển bê tông trở nên bền vững hơn, hoặc thậm chí tìm cách biến nó thành vật liệu xây dựng tiêu cực carbon. Tuy nhiên, lĩnh vực nhận được nhiều sự chú ý nhất trong vài thập kỷ qua là làm thế nào để bê tông tồn tại lâu hơn và thậm chí vượt trội hơn cả bê tông hiệu suất cao siêu việt (UHPC) hiện đang được sử dụng rộng rãi.
Một trong những phương pháp phổ biến nhất để tăng độ bền của bê tông là áp dụng ý tưởng từ người La Mã cổ đại, bằng cách phát triển các phương pháp cho phép bê tông “tự phục hồi”. Lý do mà các cống dẫn nước tồn tại hàng ngàn năm ở Ý vẫn không bị hư hại là bởi người La Mã đã sử dụng “hạt vôi” trộn với 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 thực hiện một mẹo tương tự bằng cách sử dụng địa y. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Materials Today Communications.
Tất nhiên, bê tông tự phục hồi không phải là một khái niệm mới. Trong nhiều năm qua, đã có nhiều tiêu đề đưa tin về các kỹ thuật mới nhằm làm cho bê tông bền lâu hơn, và một số phương pháp thậm chí đã 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 có thể cải thiện trên các nỗ lực trước đây ở một điểm chính yếu.
“Bê tông tự phục hồi do vi sinh vật trung gian đã được nghiên cứu sâu rộng trong hơn ba thập kỷ,” Congrui Grace Jin, tác giả chính của nghiên cứu từ Texas A&M, nói trong một thông cáo báo chí, “nhưng nó vẫn gặp phải một hạn chế quan trọng — không có phương pháp tự phục hồi nào hiện tại hoàn toàn tự động vì chúng cần cung cấp dinh dưỡng từ bên ngoài để duy trì sản xuất vật liệu sửa chữa.”
Địa y, thường được tìm thấy bám trên cây và đá, thực chất là một hệ sinh thái cộng sinh phức tạp với sự kết hợp của vi khuẩn lam, nấm và tảo. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại địa y tổng hợp bao gồm vi khuẩn lam có thể sử dụng ánh sáng mặt trời (cùng với các yếu tố từ khí quyển) làm thức ăn, và một số loại nấm tự nhiên sản xuất vật liệu có thể bịt kín các vết nứt. Cụ thể, các loại nấm có thể hấp thụ canxi ion, kích thích sản xuất canxi cacbonat — vật liệu cực kỳ cứng được tìm thấy trong vỏ sò và san hô. (Canxi cacbonat cũng chính là vật liệu đã giúp bê tông của La Mã trở nên vô cùng mạnh mẽ trong thời kỳ cổ đại.)
Trong các thí nghiệm trong phòng, loại địa y tổng hợp này đã có khả năng lấp đầy các vết nứt — thậm chí là trong bê tông — chỉ nhờ vào ánh sáng mặt trời và không khí để 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 thiểu chi phí sửa chữa. Hiện các tác giả đang thử nghiệm xem liệu loại nấm tổng hợp này có thể sửa chữa các vết nứt hiện có hay không.
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thử thách để bê tông tự phục hồi được áp dụng rộng rãi. Hiện tại, không nhiều công ty sản xuất loại bê tông này, và chi phí sản xuất vẫn cao hơn so với bê tông thông thường. Một số chuyên gia cho rằng có thể mất cả một thập kỷ trước khi các bổ sung tự phục hồi thực sự phổ biến.
Khi điều đó xảy ra, tuy nhiên, địa y sẽ sẵn sàng!
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64947129/lichen-concrete/
