Xi măng sinh học làm từ hạt đậu nành

Tiêu dùng bền vững

06/07/2023

Chiết enzyme urease từ hạt đậu nành, nhóm sinh viên Đại học Bách khoa Đà Nẵng tạo ra chất kết dính tương tự xi măng, có thể thay thế xi măng truyền thống.

Với mục tiêu giảm phát thải carbon ra môi trường của xi-măng truyền thống, nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng gồm Nguyễn Lê Quốc Anh và Ngô Hữu Hoàng đã nuôi dưỡng ý tưởng sản xuất xi-măng sinh học từ hạt đậu nành. Nghiên cúu này đoạt giải khuyến khích cuộc thi “Sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka lần thứ 24 năm 2022".

Sáng kiến nghiên cứu xi măng sinh học từ đậu nành đoạt giải khuyến khích cuộc thi “Sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka lần thứ 24 năm 2022".

Sinh viên Nguyễn Lê Quốc Anh, Trưởng nhóm nghiên cứu thông tin, xi-măng sinh học có nguồn gốc từ thực vật hoặc vi sinh vật là một hướng nghiên cứu đang được các nước như Hoa Kỳ, Thụy Sỹ, Nhật Bản… tập trung đẩy mạnh sản xuất. Tuy nhiên, xi-măng sinh học sử dụng nguồn vật liệu từ vi sinh vật phải nuôi cấy vi khuẩn và cần sự cho phép của chính quyền khi bơm vi sinh vật vào đất. Nên nhóm chọn nguyên liệu là thực vật, cụ thể là hạt đậu nành giúp an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường.

Triển khai nghiên cứu, hạt đậu nành được nhóm chọn và nhận thấy enzyme urease trong hạt có khả năng kết dính tốt. Theo nhóm, loại enzyme này phổ biến trong các vi sinh vật, thực vật nhưng ở hạt đậu nành có hàm lượng cao hơn.

Nhóm đã chiết xuất dung dịch enzyme urease từ đậu nành, sau đó bơm vào mẫu cát. Sau một giờ, xả toàn bộ dung dịch enzyme ra khỏi các mẫu và bơm hợp chất Urea + CaCl2 (tỷ lệ 1: 1). Từ đây Calcium carbonate (CaCO₃) sinh ra trong các phản ứng hóa sinh sẽ làm cát dính lại với nhau.

Ngoài việc kết dính, kết tủa CaCO₃ đồng thời sẽ chèn vào các lỗ rỗng giữa các hạt trong cả khối cát nhằm giảm tính thấm của khối cát. Khi khối cát hóa rắn, nó được tăng cường độ nén cùng với việc giảm tính thấm sẽ tăng tính ổn định, giảm sự xói hạt do dòng thấm đi qua khối cát.

Ưu điểm của loại xi măng sinh học từ hạt đậu nành này đó chính là không gây ô nhiễm môi trường như khi sử dụng nguyên liệu hóa thạch. Trong tương lai, vật liệu có thể thay thế xi măng truyền thống thông dụng hiện nay.

Theo nhóm nghiên cứu thì ứng dụng đầu tiên của chất kết dính này đó chính là dùng trong việc gia cố bờ kè sạt lở. Xi măng sinh học từ đậu nành sẽ giúp hóa rắn cát trong khu vực đang có hiện tượng hư hỏng xuống cấp. Điều này có thể giảm chi phí thi công gia cố kè.

Ứng dụng thứ hai là trong ngành xây dựng, xi măng sinh học có thể dùng để tạo ra gạch bằng cách đổ vào khuôn cát và tạo hình. Gạch không nung này sẽ không tạo ra khí CO₂, không gây ô nhiễm môi trường. Ngô Hữu Hoàng, thành viên nhóm cho rằng, xi măng sinh học hứa hẹn sẽ là một loại chất kết dính có thể thay thế xi măng portland thông thường cho các công trình xây dựng trong tương lai.

Hiện nhóm mới ứng dụng trên cát đạt TCVN 6227:1996. Thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành hóa rắn cát tự nhiên tại Đà Nẵng. Bên cạnh đó, khả năng chống xói mòn trong các mô hình dốc cũng được thử nghiệm để đánh giá tính phù hợp của xi măng sinh học từ hạt đậu nành trong gia cố nền trong lĩnh vực xây dựng.

Tiến sĩ Hoàng Phương Tùng - Giảng viên tại Đại học Bách khoa Đà Nẵng cho rằng, xi-măng sinh học nguồn gốc từ đậu nành có nguồn nguyên liệu dễ tìm kiếm và nhiều mặt lợi ích tích cực. Hơn nữa, theo khảo sát thì hiện tại ở Việt Nam chưa có một nghiên cứu mang tính hệ thống về xi-măng sinh học và các ứng dụng của nó. Đây là một nghiên cứu tiềm năng, tiên phong tại Việt Nam về chất kết dính xi-măng sinh học. Hiện nay, dự án đang được tiếp tục hoàn thiện tại khoa Xây dựng cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng.

Mai Anh

Tags: