Bằng cách sử dụng dung dịch có ga thay cho dung dịch từ nước cất trong quá trình sản xuất bê tông, nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Northwestern dẫn đầu, đã tìm ra một phương pháp mới lưu trữ CO₂ trong vật liệu xây dựng phổ biến. Quy trình mới không chỉ cô lập CO₂ ngày càng gia tăng trong bầu không khí, mà còn sản xuất bê tông có cường độ và độ bền vượt trội.

Trong các thí nghiệm tại lab, quy trình này đã đạt được hiệu suất cô lập CO₂ lên tới 45%, nghĩa là gần một nửa lượng CO₂ được bơm vào trong quá trình sản xuất bê tông, đã được thu giữ và lưu trữ. Các nhà nghiên cứu hy vọng quy trình mới sẽ giúp bù đắp lượng khí thải CO₂ từ ngành công nghiệp xi măng và bê tông, vốn gây ra 8% phát thải khí nhà kính trên toàn cầu.

Alessandro Rotta Loria, trưởng nhóm nghiên cứu, cho rằng: “Ngành công nghiệp xi măng và bê tông góp phần đáng kể gây phát thải CO₂ do con người tạo ra. Chúng tôi đang cố gắng phát triển các phương pháp nhằm giảm lượng khí thải CO₂ liên quan đến các ngành công nghiệp đó và cuối cùng có thể biến xi măng và bê tông thành các bể chứa cacbon khổng lồ. Dù chưa đạt được mục tiêu đó, nhưng chúng tôi giờ đã có một phương pháp mới để tái sử dụng một phần CO₂ thải ra từ quá trình sản xuất bê tông bằng chính loại vật liệu này. Giải pháp của chúng tôi rất đơn giản về mặt công nghệ nên ngành công nghiệp có thể dễ dàng triển khai".

Davide Zampini, đồng tác giả nghiên cứu chia sẻ: “Điểm thú vị là phương pháp này nhằm tăng tốc và nhấn mạnh quá trình cacbon hóa của vật liệu gốc xi măng mở ra cơ hội chế tạo các sản phẩm dựa trên clinker mới, trong đó thành phần chính là CO₂”.

Hạn chế của các quy trình trước đó

Bê tông là một trong những vật liệu được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới để xây dựng cơ sở hạ tầng, chỉ sau nước. Để sản xuất bê tông dạng đơn giản nhất, cần kết hợp nước, cốt liệu mịn (như cát), cốt liệu thô (như sỏi) và xi măng để liên kết tất cả các thành phần lại với nhau. Từ những năm 1970, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra nhiều cách để lưu trữ CO₂ trong bê tông. Vì xi măng phản ứng với CO₂ nên các kết cấu bê tông hấp thụ CO₂ theo cách tự nhiên. Tuy nhiên, lượng CO₂ được hấp thụ chỉ là một phần nhỏ lượng CO₂ thải ra từ quá trình sản xuất xi măng cần để tạo ra bê tông.

Các quy trình lưu trữ CO₂ có hai loại như sau: cacbonat hóa bê tông cứng và cacbonat hóa bê tông tươi. Đối với phương pháp cứng hóa, các khối bê tông rắn được đặt vào các buồng nơi khí CO₂ được bơm vào với áp suất cao. Với phương pháp mới hơn, CO₂ được bơm vào hỗn hợp nước, xi măng và cốt liệu trong khi bê tông được sản xuất.

Trong cả hai phương pháp, một phần CO₂ bơm vào sẽ phản ứng với xi măng để trở thành tinh thể canxi cacbonat rắn. Tuy nhiên, cả hai kỹ thuật đều có những hạn chế chung như hiệu suất thu giữ CO₂ thấp và mức tiêu thụ năng lượng cao. Ngoài ra, bê tông thu được thường không được chắc chắn, hạn chế khả năng ứng dụng của nó.

Độ bền không bị ảnh hưởng

Nhờ có phương pháp mới, các nhà nghiên cứu đã tận dụng quy trình cacbonat hóa bê tông tươi. Tuy nhiên, thay vì bơm CO₂ trong khi trộn tất cả các nguyên liệu lại với nhau, trước tiên họ bơm khí CO₂ vào nước trộn với một lượng nhỏ bột xi măng. Sau khi trộn huyền phù cacbon này với phần còn lại của xi măng và cốt liệu, các tác giả đã thu được loại bê tông hấp thụ CO₂ trong quá trình sản xuất. Kết quả phân tích bê tông có ga cho thấy bê tông có độ bền sánh ngang với độ bền của bê tông thông thường.

N.P.D (NASATI), theo Scitechdaily, 7/2024