Sản xuất và tiêu dùng bền vững

Thứ hai, 15/07/2024 | 09:23 GMT+7

Khoa học công nghệ

Vật liệu xây dựng đa năng từ phế thải công nghiệp và nông nghiệp

17/04/2024

Rác thải từ nông nghiệp đang gây ra ô nhiễm trầm trọng cho nguồn nước và bốc mùi hôi thối, ảnh hưởng đến môi trường không khí. Do đó, sản xuất vật liệu xây dựng từ phế thải là một trong những giải pháp hữu hiệu để thực hiện mô hình kinh tế tuần hoàn. 
Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2022, Việt Nam thải ra khoảng 125 triệu tấn rác thải, trong đó rác thải nông nghiệp chiếm gần 50%, rác thải công nghiệp chiếm khoảng 40%. Lượng rác thải nông nghiệp chưa được xử lý ở Việt Nam năm 2022 ước tính 62,5 triệu tấn, chiếm khoảng 50% tổng lượng rác thải nông nghiệp phát sinh.
Rác thải từ nông nghiệp đang gây ra ô nhiễm trầm trọng cho nguồn nước và bốc mùi hôi thối, ảnh hưởng đến môi trường không khí. Do đó, sản xuất vật liệu xây dựng từ phế thải là một trong những giải pháp hữu hiệu để thực hiện mô hình kinh tế tuần hoàn. 
Rác thải từ nông nghiệp không được xử lý gây ô nhiễm.
Vật liệu xây dựng thân thiện môi trường
Nhóm sinh viên Khoa Vật liệu xây dựng, Trường Đại Học Xây dựng Hà Nội đã ứng dụng công nghệ sinh học và khoa học kỹ thuật trong xử lý phế thải nông nghiệp và công nghiệp để tạo ra những tấm vật liệu có nhiều ưu điểm hơn các vật liệu hiện có trên thị trường.
Nhóm sử dụng các phế thải nông nghiệp (bã mía, rơm rạ,..) và phế thải công nghiệp (Gypsum phế thải trong quá trình sản xuất phân bón) cùng nhựa PU 2 thành phần và một số phụ gia khác để chế tạo ra loại vật liệu xây dựng mới thân thiện với môi trường, giá thành rẻ và tính chất cơ lý tốt.
Trong quá trình xử lý phế thải nông nghiệp nhóm ưu tiên lựa chọn là phương pháp phân hủy sinh học kết hợp khoa học kỹ thuật để tạo ra sản phẩm. Phương pháp này có ưu điểm là an toàn với con người, vô hại với môi trường và phụ phẩm của quá trình xử lý là phân bón sẽ được bán ra để bù chi phí cho việc sản xuất.
Vật liệu mới với nhiều tính chất cơ lý tốt như: chống cháy, cách âm, độ bền uốn cao,… có khả năng ứng dụng trong ngành vật liệu xây dựng như sản xuất tấm cách nhiệt, tấm cách âm hoặc được sử dụng để chế tạo nhiều dòng sản phẩm khác như: Tấm panel vách ngăn và tường siêu nhẹ cho công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, những công trình yêu cầu vật liệu nhẹ; Tấm trang trí nội thất trong nhà mang kiến trúc giả đá, giả gỗ, giả bê tông,...; Tấm làm trần trong các nhà dân dụng và công nghiệp. Vật liệu xây dựng mới này không chỉ có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày mà còn góp phần giải quyết những vấn đề rất lớn của môi trường.
Sản phẩm mới có những ưu việt như cách âm, cách nhiệt và tính chất cơ học cao. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Chống cháy, cách âm, độ bền cao
Vật liệu sử dụng phế thải có thể có đa dạng về cấu trúc, tính chất và ứng dụng, từ các loại vật liệu xây dựng nhẹ, vật liệu cách nhiệt, đến vật liệu có tính năng cơ học cao và tính năng chống cháy. Sản phẩm của nhóm có tính khả biến cao, có thể được tái sử dụng một cách linh hoạt để tạo ra các sản phẩm khác nhau, giúp tối ưu hóa sự sử dụng tài nguyên và giảm lượng rác thải. Vật liệu này có hiệu suất vượt trội so với các vật liệu truyền thống, chẳng hạn như vật liệu composite từ sợi thải, có thể có độ bền và khả năng chịu lực tốt hơn so với thạch cao thông thường.
Sản phẩm được tạo ra từ phế thải nông nghiệp là bã mía và rơm rạ, phế thải công nghiệp là gypsum nên cho phép đa dạng về cấu trúc, tính chất và ứng dụng, từ các loại vật liệu xây dựng nhẹ, vật liệu cách nhiệt, đến vật liệu có tính năng cơ học cao và tính năng chống cháy.
Sản phẩm phụ trong quá trình xử lý bã mía và rơm rạ có thể dùng làm phân bón cho cây trồng. Trong quá trình xử lý phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học của nhóm, tiền lãi bán phân bón sẽ được bù vào chi phí xử lý sợi do đó nó sẽ giảm được giá thành của sản phẩm.
Sản phẩm sử dụng 90% là phế thải, do đó tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên, vừa đảm bảo được vấn đề môi trường vừa có giá thành rẻ và những tính chất cơ lý tốt hơn các tấm trên thị trường như khả năng chịu uốn, chống cháy, cách âm, cách nhiệt, chịu mài mòn tốt, có khả năng hút ẩm nhưng vẫn giữ nguyên được những tính chất cơ lý nó vốn có ban đầu.
Quy trình xử lý nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp được ưu tiên lựa chọn là phương pháp phân hủy sinh học các sản phẩm dư thừa trong các bã thải để tạo ra phân bón hữu cơ cho cây trồng. Sản phẩm tạo ra sẽ sử dụng hết 100% các loại nguyên vật liệu mà không có phế thải dư thừa.
Sản phẩm được tạo ra đa dạng về mẫu mã và có thể được sử dụng cho nhiều công dụng khác nhau: tấm trần, tấm vách ngăn tường, tấm panel, tấm PU giả đá…
Tính khả thi của sản phẩm
Từ nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng là rất lớn, đặc biệt là tại các nước đang phát triển như Việt Nam, sản phẩm có tính cạnh tranh cao: giá thành thấp hơn vật liệu xây dựng thông thường, đồng thời có nhiều ưu điểm vượt trội như thân thiện với môi trường, bền vững... như với cùng mẫu sản phẩm hiện có trên thị trường, sản phẩm của nhóm có giá 500.000 đồng/m3, rẻ hơn so với sản phẩm cùng kích thước (820.000 đồng/m3) nhưng lại có những tính chất cơ lý tốt hơn.
Trong quá trình xử lý phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học của nhóm, cứ 10kg sợi thô thì sẽ tạo ra được 3kg phân bón. Hiện nay 1kg phân bón ngoài thị trường có giá 15.000 đồng, thì cứ 10kg sợi ban đầu nhóm sẽ mất 20.000 đồng để xử lý và tạo ra được 3kg phân bón, khi bán ra được 45.000 đồng, nên khi xử lý 10kg nhóm nghiên cứu sẽ lãi 25.000 đồng, số tiền lãi này sẽ được xoay vòng để bù cho chi phí xử lý sợi.
Bên cạnh đó, công nghệ sản xuất không quá phức tạp, dễ dàng tiếp cận với các doanh nghiệp khởi nghiệp, sản phẩm có tính đa dạng cao khi kết hợp cùng một số phụ gia khác để tạo ra tấm thạch cao vân đá, vân gỗ, tấm panel…
Nhóm nghiên cứu bước đầu cung cấp ra thị trường bộ 3 sản phẩm chính gồm: Tấm panel vách ngăn và tường siêu nhẹ cho công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, những công trình yêu cầu vật liệu nhẹ; tấm trang trí nội thất trong nhà mang kiến trúc giả đá, giả gỗ, giả bê tông...; tấm làm trần trong các nhà dân dụng và công nghiệp.
Sản phẩm cũng được tính phương án nhượng quyền thương mại, nhằm tạo ra môi trường thuận lợi cho cả nhượng quyền và người được nhượng quyền trong việc phát triển và mở rộng quy mô sản phẩm, nhanh chóng tới tay người tiêu dùng ở mỗi vùng miền.
Sản phẩm được tính phương án nhượng quyền thương mại.(Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Sử dụng phế thải công nghiệp và nông nghiệp làm nguyên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng không chỉ giúp giảm lượng rác thải mà còn giảm thiểu việc tiêu thụ tài nguyên tự nhiên, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đồng thời, việc sử dụng phế thải để sản xuất vật liệu xây dựng còn tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao với giá thành phù hợp, giúp cải thiện điều kiện sống của cộng đồng và tăng cường sự phát triển kinh tế trong khu vực.
Theo báo cáo của Hiệp hội Vật liệu xây dựng Việt Nam, nhu cầu sử dụng vật liệu nhẹ chống cháy, cách ấm, cách nhiệt,... ở thị trường Việt Nam đang tăng trưởng mạnh mẽ. Cụ thể, trong giai đoạn 2022-2026, nhu cầu sử dụng các loại vật liệu này dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ trung bình khoảng 15%/năm. Tổng diện tích nhà ở cần thêm mỗi năm tại Hà Nội vào khoảng 4,7 triệu m2, tại TP.HCM là khoảng 4 triệu m2. Với thị trường hơn 90 triệu dân như Việt Nam, nếu làm phép cộng đơn giản các công suất hiện nay thì tính trung bình mỗi người dân chưa được 2 m2/người/năm, trong khi Thái Lan là 5 m2/người/năm. Chỉ cần tiến tới 5 m2/người như Thái Lan, thì thị trường Việt Nam sẽ tiêu thụ 500 triệu m2/năm. Với sức tiêu thụ đó, tổng công suất hiện nay của cả nước chỉ đáp ứng được khoảng gần 50% sức tiêu thụ.
Hương Trà