Các nhà khoa học tại Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) ở Bengaluru đã tạo ra một loại vật liệu mới đầy hứa hẹn có thể thay thế cát tự nhiên trong xây dựng. Sự phát triển này là phản ứng trước tình trạng ngày càng khan hiếm cát, một thành phần quan trọng trong vật liệu xây dựng.
Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Bền vững (CST) của IISc đang khám phá các phương pháp tận dụng carbon dioxide (CO2) thu được từ khí thải công nghiệp. Họ xử lý đất đào và chất thải xây dựng bằng lượng CO2 này, biến nó thành một loại cát thay thế khả thi.
“Những vật liệu này sau đó có thể được sử dụng để thay thế một phần cát tự nhiên. Điều này không chỉ làm giảm tác động môi trường của vật liệu xây dựng mà còn mang lại những đặc tính có thể nâng cao khả năng sử dụng của chúng trong xây dựng.”
Được dẫn dắt bởi Trợ lý Giáo sư Souradeep Gupta, nghiên cứu chứng minh rằng việc sử dụng chất thải xây dựng được xử lý bằng CO2 trong vữa, sau đó xử lý trong môi trường giàu CO2, sẽ đẩy nhanh đáng kể sự phát triển độ bền của vật liệu.
Tiến sĩ Souradeep Gupta, người có phòng thí nghiệm đang thực hiện các nghiên cứu này, giải thích: “Việc sử dụng và cô lập CO2 có thể là một công nghệ khả thi và có thể mở rộng để sản xuất các sản phẩm xây dựng đúc sẵn có hàm lượng carbon thấp đồng thời phù hợp với các mục tiêu khử cacbon của quốc gia”.
Quy trình cải tiến này giúp tăng cường độ nén của vật liệu lên 20-22%. Ngoài ra, bơm CO2 vào đất sét, thường thấy ở các công trường xây dựng, sẽ cải thiện khả năng tương tác của nó với xi măng và vôi. Điều này không chỉ ổn định đất sét mà còn nâng cao hiệu suất kỹ thuật tổng thể của đất sét.
Nghiên cứu của nhóm Tiến sĩ Gupta còn mở rộng hơn nữa. Họ đã khám phá việc kết hợp CO2 thu được vào đất đào để tạo ra vật liệu tổng hợp xi măng-vôi-đất, có khả năng thay thế tới một nửa số cốt liệu mịn thường được sử dụng trong vữa. Kỹ thuật này thúc đẩy sự hình thành các tinh thể canxi cacbonat, giúp cải thiện độ bền và giảm không gian lỗ chân lông. Việc cho những vật liệu này tiếp xúc với CO2 sẽ đẩy nhanh quá trình đóng rắn hơn nữa và tăng độ bền ở tuổi sớm lên 30%.
Các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển các vật liệu có thể in 3D sử dụng đất đào đã ổn định kết hợp với các chất kết dính như xi măng, xỉ và tro bay. Những vật liệu này mang lại khả năng in vượt trội, có khả năng giảm nhu cầu xi măng và cát tới 50% mỗi loại.
Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào tác động của khí thải công nghiệp đến đặc tính của các vật liệu này, mở đường cho các ứng dụng công nghiệp và có khả năng sửa đổi các tiêu chuẩn đối với vật liệu xây dựng gốc xi măng.