Xi măng là vật liệu nhân tạo được sử dụng rộng rãi nhất trên hành tinh. Tuy nhiên, quá trình sản xuất xi măng lại là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Hơn nữa, để sản xuất xi măng ở quy mô toàn cầu, cần một lượng cát khổng lồ - nguồn tài nguyên đang ngày càng khó khai thác do ảnh hưởng đến môi trường biển và lòng sông.
Sản xuất xi măng là một trong những quá trình gây ô nhiễm nhất trên thế giới (nguồn: internet).
Trong nghiên cứu được đăng tải trên Tạp chí Advanced Sustainable Systems, các nhà khoa học đã phát triển thành công loại vật liệu mới có thể là giải pháp cho cả hai vấn đề nêu trên. Được cấu thành từ canxi cacbonat và magiê hydroxit, vật liệu này có thể dễ dàng sản xuất bằng cách sử dụng nước biển, dòng điện và khí CO2. Quá trình này tương tự như cách san hô và các loài động vật thân mềm hình thành vỏ của chúng trong tự nhiên. Các nhà nghiên cứu mô tả quy trình sản xuất như sau: hai điện cực trong một bể nước biển tạo ra dòng điện yếu, tách phân tử nước thành khí hydro và ion hydroxit. Khi bổ sung CO2 vào nước, các ion bicarbonate được hình thành. Các ion này sau đó phản ứng với các ion tự nhiên có trong nước biển, tạo ra khoáng chất rắn lắng đọng tại điện cực. Kết quả cuối cùng là một vật liệu trắng có khả năng lưu trữ carbon và có thể thay thế cát hoặc sỏi trong sản xuất xi măng. Ngoài ra, vật liệu này còn có thể sử dụng làm nền tảng cho các vật liệu xây dựng khác như thạch cao và sơn.
Điều thú vị là, các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh các đặc tính của vật liệu bằng cách thay đổi tốc độ dòng chảy, thời gian và cường độ CO2 cũng như điện áp và dòng điện.
Mẫu vật liệu được phát triển bởi nhóm nghiên cứu (nguồn: Đại học Northwestern).
Alessandro Rotta Loria - tác giả chính của nghiên cứu cho biết, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng, có thể kiểm soát hoàn toàn các thuộc tính của vật liệu, bao gồm thành phần hóa học, kích thước, hình dạng và độ xốp. Điều này giúp linh hoạt trong việc phát triển các vật liệu phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. So với phương pháp sản xuất vật liệu xây dựng truyền thống, quy trình này thân thiện với môi trường hơn rất nhiều. Không chỉ giảm nhu cầu khai thác cát tự nhiên, mà sản phẩm phụ duy nhất của quá trình này là khí hydro - một nguồn nhiên liệu sạch có thể được thu giữ và sử dụng. Đặc biệt, lượng CO2 sử dụng trong quy trình có thể đến từ chính khí thải của các nhà máy xi măng truyền thống, giúp giảm thiểu tác động của ngành công nghiệp này đối với môi trường.
Alessandro Rotta Loria nhấn mạnh, nếu các nhà máy xi măng được đặt gần bờ biển, có thể tận dụng nước biển để vận hành các lò phản ứng chuyển hóa CO2 thành vật liệu xây dựng. Những vật liệu này thực sự có thể trở thành bể chứa carbon, góp phần giảm phát thải khí nhà kính. Dù quy trình này cần được kiểm chứng ở quy mô công nghiệp và trên các tiêu chí thương mại, nhưng nó cho thấy tiềm năng to lớn trong việc giảm carbon từ ngành xây dựng. Nếu vật liệu này có giá thành rẻ hơn so với cát tự nhiên khi triển khai trên quy mô lớn, thì có thể tạo ra tác động đáng kể trong quá trình khử carbon.
Xuân Bình (theo Đại học Northwestern)