Tình trạng tồn đọng và quản lý tro, xỉ thạch cao khổng lồ phát thải từ các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam rất lớn với khoảng 20 triệu tấn mỗi năm và dự kiến lên tới 422 triệu tấn vào năm 2030 nếu không được sử dụng, lượng phế thải này đang gây áp lực lớn lên không gian lưu trữ và tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí.

Mặc dù tro bay đã được ứng dụng trong sản xuất xi măng, bê tông và gạch không nung, lượng tồn kho vẫn rất lớn. Các quy định hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đã xác định tro bay có thể là chất thải nguy hại cần được quản lý chặt chẽ.

Nhận thức được sự cấp thiết này, Chính phủ đã ban hành nhiều quyết định quan trọng, khuyến khích đẩy mạnh xử lý và sử dụng tro, xỉ làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng, coi chúng như một sản phẩm hàng hóa hoặc nguồn tài nguyên. Các văn bản này nhấn mạnh sự cần thiết phải biến tro bay từ chất thải thành nguồn nguyên liệu quý, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam có khoảng 20 nhà máy nhiệt điện than, tạo ra nguồn tro bay dồi dào.

Một trong những hướng đi tiềm năng để tiêu thụ lượng tro bay khổng lồ này là thay thế bột đá trong thành phần bê tông nhựa (bê tông asphalt), đặc biệt cho các loại bê tông nhựa hạt nhỏ và trung. Việc này không chỉ giúp giảm giá thành sản xuất bê tông asphalt mà còn giải quyết vấn đề tro bay tồn đọng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Chính vì vậy, TS. Phạm Gia Vũ và các cộng sự tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thực hiện đề tài: “Biến tính tro bay và khảo sát độ bền của compozit bitum/tro bay ứng dụng trong công nghệ sản xuất bê tông asphalt”. Mục tiêu của đề tài là biến tính tro bay (sử dụng các chất hữu cơ như silan để tăng cường liên kết với bitum), từ đó cải thiện tính chất cơ lý và khả năng chịu nhiệt của hỗn hợp compozit bitum/tro bay. Thành công của nghiên cứu này hứa hẹn mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường to lớn, bằng cách tận dụng tài nguyên, tiết kiệm chi phí và góp phần bảo vệ môi trường.

Sau một thời gian thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau: 

Tro bay từ các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam có thành phần hóa học, kích thước hạt và khối lượng mất khi nung hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn ngành (TC 22 TCN 58-84) để thay thế bột khoáng trong bê tông asphalt (BTA).

Tuy nhiên, khi sử dụng trực tiếp tro bay (với tỷ lệ khối lượng tương đương) trong BTA, một số tính chất cơ lý của loại BTA này lại thấp hơn so với BTA truyền thống dùng bột đá.

Việc biến tính tro bay bằng một lượng nhỏ (0,3%) phụ gia hữu cơ (TEPS) và chất phân tán Nuosperse W-30 đã cải thiện đáng kể độ bền Marshall của BTA. Cụ thể, BTA sử dụng tro bay đã biến tính bằng 0,3% TEPS cho các tính chất cơ lý vượt trội so với BTA dùng tro bay không biến tính. Đặc biệt, BTA tro bay biến tính có tất cả các thông số kỹ thuật cao hơn so với chỉ tiêu ngành và quốc gia quy định cho BTA.

Về mặt kinh tế, bê tông nhựa asphalt C12,5 và C19 sử dụng tro bay biến tính có giá thành rẻ hơn BTA bột đá truyền thống từ 3-5%. Hơn nữa, mỗi kilomet đường BTA sử dụng tro bay có thể tiêu thụ từ 70 đến 100 tấn tro bay (tùy loại BTA).

Như vậy, tro bay có thể được trộn với bitum (qua quá trình biến tính để mở rộng khả năng ứng dụng của bitum) nhằm giảm giá thành và tăng cường một số tính chất của bê tông asphalt. Trong bối cảnh phát triển hạ tầng giao thông ở Việt Nam hiện nay, tro bay hoàn toàn có thể thay thế lượng bột đá trong BTA. Điều này mang lại lợi ích kép: vừa giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên (đá vôi), giảm tiêu tốn năng lượng (nghiền đá vôi thành bột đá), vừa tiêu thụ một lượng lớn tro bay tồn đọng, góp phần bảo vệ môi trường. Kết quả nghiên cứu này cũng là tiền đề quan trọng cho các nghiên cứu sản xuất thử nghiệm tiếp theo, hướng tới việc xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn cho việc sử dụng và chế tạo bê tông asphalt từ tro bay.