Nhật Bản biến bê tông cũ thành gạch mới bằng cách thêm CO2, tạo ra sản phẩm xây dựng bền vững hơn. Quy trình này không chỉ tái chế chất thải mà còn giảm khí thải carbon, góp phần thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và phát triển xanh.
Bê tông là thành phần chủ chốt trong xây dựng cơ sở hạ tầng như cầu, đường, nhà ở,... Nhờ tính bền vững và khả năng chịu lực cao, bê tông giúp tạo ra các công trình vững chắc và an toàn. Tuy nhiên, sản xuất bê tông cũng tạo ra lượng khí thải carbon lớn trên toàn cầu. Vì vậy, việc phát triển các giải pháp bền vững hơn, như tái chế bê tông và giảm khí thải trong quá trình sản xuất, trở nên ngày càng quan trọng.
Trên thực tế, sau khi hết giá trị sử dụng, bê tông thường được thu gom và xử lý tại các bãi rác. Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo đã khám phá ra một phương pháp cải tiến để tái chế bê tông cũ thành sản phẩm mới. Điều thú vị là những khối bê tông mới này đủ điều kiện để xây nhà và vỉa hè.
Phương pháp này không chỉ tái chế rác thải mà còn giúp chống lại biến đổi khí hậu bằng cách thu giữ khí CO2. Đặc biệt, quá trình này có thể được lặp lại nhiều lần, trở thành một trong những giải pháp kinh tế tuần hoàn thiết thực.
Giáo sư Ippei Maruyama, người đứng đầu nhóm phát triển vật liệu này, cho biết: “Chúng tôi đang cố gắng phát triển các hệ thống có thể đóng góp vào nền kinh tế tuần hoàn và mục tiêu trung hòa carbon. Tại Nhật Bản, nhu cầu về vật liệu xây dựng hiện nay thấp hơn so với trước đây. Vì vậy, đây là thời điểm thuận lợi để phát triển loại hình kinh doanh xây dựng mới, đồng thời nâng cao hiểu biết về vật liệu quan trọng này thông qua nghiên cứu của chúng tôi.”
Quy trình thực hiện
Quá trình tái chế thực sự rất đơn giản. Những khối bê tông cũ được nghiền thành bột mịn, phản ứng với CO2 trong khí quyển; dưới áp suất, tạo thành các lớp và được nung nóng để đông cứng thành các khối bê tông mới.
Hình ảnh các khối gạch được tái chế từ vụn bê tông.
Trong quy trình này, CO2 giữ nhiệt được thu thập từ khí quyển hoặc khí thải công nghiệp. Ngoài ra, nguyên liệu bê tông dùng để tái chế được lấy từ phế phẩm trong các tòa nhà ở trường học.
Sản phẩm bê tông mới đã trải qua quy trình cacbon hóa kéo dài ba tháng. Cacbon hóa là một quá trình diễn ra dần dần trong tự nhiên, trong đó các thành phần bê tông như portlandite và canxi silicat hydrat phản ứng với CO2 trong khí quyển để tạo ra canxi cacbonat. Bột cacbonat thu được sau đó được xử lý bằng dung dịch canxi bicarbonate trước khi sấy khô.
Thông qua các bước, quy trình này tạo ra một vật liệu rắn chắc mới gọi là gạch bê tông canxi cacbonat. Hơn nữa, quy trình này làm tăng độ bền của các khối gạch khi sử dụng.
Đặc biệt, về mặt lý thuyết, các khối bê tông có thể tái chế nhiều lần theo cùng một quy trình.
Giáo sư Maruyama cho biết: "Về mặt lý thuyết, những khối gạch này có thể được sử dụng bán vĩnh viễn thông qua quá trình nghiền và làm lại nhiều lần, với mức tiêu thụ năng lượng tương đối thấp. Hiện nay, bê tông từ các tòa nhà cũ có thể được coi là một loại mỏ đô thị để tạo ra các tòa nhà mới".
Nguồn đá vôi hạn chế
Đá vôi là thành phần quan trọng trong sản xuất bê tông bởi nó tạo ra độ bền và độ cứng cho nguyên liệu này.
Tuy nhiên, đá vôi là nguồn tài nguyên hữu hạn và các quốc gia như Nhật Bản có trữ lượng hạn chế. Do đó, các quốc gia ngày càng chú trọng vào việc tái chế và tái sử dụng vật liệu hơn là tạo ra vật liệu mới.
Vài năm trước, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại bê tông mới có khả năng hạn chế khí thải nhà kính và tái sử dụng chất thải xây dựng. Dự án có tên là C4S (Hệ thống tuần hoàn canxi cacbonat cho xây dựng), sản xuất các khối gạch ban đầu chỉ giới hạn ở kích thước vài cm. Hiện nay, những khối gạch mới được tạo ra trong quy trình này có kích thước lớn hơn so với sản phẩm dự án C4S trước đó.
Giáo sư Maruyama cho biết: “Là một phần của dự án C4S, chúng tôi dự định xây dựng một ngôi nhà hai tầng thực sự vào năm 2030. Trong vài năm tới, chúng tôi cũng có kế hoạch chuyển đến một nhà máy thí điểm, nơi chúng tôi có thể cải thiện hiệu quả sản xuất và ứng dụng công nghiệp, đồng thời nỗ lực tạo ra các nguyên liệu xây dựng lớn hơn khi chúng tôi tiến tới việc đưa vật liệu này ra thị trường”.
Hoàng Dương (Theo Interesting Engineering)
Bao bì đóng gói từ thân cây thanh long
Tận dụng phế thải sản xuất bê tông nhựa
Nhật Bản tái chế vụn bê tông thành gạch
Sản xuất thức ăn chăn nuôi và phân bón từ phụ phẩm ngành chế biến thực phẩm
Tái chế bùn nạo vét thành vật liệu san lấp
Tái sử dụng bùn thải của hoạt động khai thác khoáng sản để sản xuất bê tông xanh
Nghiên cứu sản xuất vữa cường độ cao từ các nguồn vật liệu địa phương
Sản xuất giấy chipboard từ xơ sợi bã sắn
