Vật liệu sinh học: Giải pháp cải thiện môi trường cho ngành xây dựng
Ngày nay, xu hướng phổ biến đang được ngành xây dựng trên thế giới và trong nước lựa chọn là sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường, trong đó có vật liệu sinh học.
Các vật liệu sinh học mới được tạo ra bằng cách sử dụng chất thải và vi sinh, góp phần giải quyết vấn đề về chất thải và ô nhiễm, tái tạo cuộc sống xanh. Với các dòng vật liệu tái chế này, chi phí sản xuất sẽ thấp hơn và chất thải xây dựng được trả lại thiên nhiên sẽ cung cấp chất dinh dưỡng cho đất. Đó cũng chính là tiềm năng cho nền kinh tế sinh học.
Theo báo cáo, hơn 40 triệu tấn chất thải hữu cơ khô từ nông nghiệp và lâm nghiệp được sản xuất ở châu Âu năm 2014 và 1 kg chất thải có thể tái chế được bán với giá 0,85 Euro. Trong khi đó, chất thải để làm ra vật liệu xây dựng sinh học lại được bán ra đến 6 Euro/kg.
Như vậy, nếu loại vật liệu này được sản xuất thì không những tiết kiệm hơn cho ngành vật liệu xây dựng mà vấn đề kinh tế và môi trường cũng được cải thiện.
Tấm cách nhiệt bằng sợi nấm
Tấm cách nhiệt bằng sợi nấm là trọng tâm phát triển của Biohm, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Anh chuyên phát triển các vật liệu bền vững và có thể phân hủy sinh học cho ngành xây dựng.
Ưu điểm chính của sợi nấm là có trên các sản phẩm nông nghiệp phế thải có thể phân hủy sinh học và chứa kitin - chất chống cháy tự nhiên.
“Công nghệ của chúng tôi tập trung vào việc tận dụng các sản phẩm phế thải từ các ngành nông nghiệp hoặc ngành xây dựng, đồng thời cố gắng tái tạo những vật liệu này và biến chúng trở nên hữu ích”, Aaron Jones, Giám đốc phát triển của Biohm thông tin.
Một công ty khác tạo ra vật liệu sinh học từ sợi nấm là Ecovative Design có trụ sở tại Mỹ, trước đó đã phát triển bọt cách nhiệt cho ngành công nghiệp xây dựng, nhưng đã rời khỏi lĩnh vực này vì những lý do không được tiết lộ.
Điều này có thể liên quan đến việc thiếu sự chấp nhận từ ngành công nghiệp mà Biohm cũng đang phải đối phó. “Trong quá trình xây dựng, vượt qua những thành kiến và quan niệm đã tồn tại về tấm cách nhiệt có thể được xem là một thách thức. Mọi người đặt rất nhiều câu hỏi như nó sẽ phát triển trong các bức tường như thế nào", Jones nói.
Ngoài ra, Biohm cũng đang nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới, bao gồm sản xuất ván dăm hoặc ván sợi từ chất thải thực phẩm như vỏ cam quýt, vỏ cà phê, vỏ ca cao.
Vật liệu từ đất
Các vật liệu có nguồn gốc từ đất có thể kể đến như gạch không nung, hỗn hợp đất sét trộn với lõi ngô và vôi, đất nện từng được sử dụng cho mục đích xây dựng. Để gia tăng khả năng chịu lực và độ bền cho vật liệu, người ta có thể bổ sung thêm cỏ, rơm rạ hay các loại sợi cắt nhỏ khác. Các công trình được làm từ các vật liệu này có khả năng cách nhiệt rất cao và chi phí cạnh tranh.
Trong tương lai, vật liệu xây dựng không nung sẽ thay thế gạch đất sét nung, giúp tiết kiệm đất nông nghiệp, giảm thiểu khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường. Hơn nữa loại vật liệu này có khả năng giảm bớt chi phí xử lý phế thải của các ngành công nghiệp, tiết kiệm nhiên liệu than, đem lại hiệu quả chung cho xã hội.
Bê tông tự phục hồi
Bê tông được hình thành bằng cách kết hợp cốt liệu (đá vôi và cát) với vật liệu liên kết như xi măng. Vật liệu bê tông khá bền nhưng theo thời gian có thể bị nứt, các thanh cốt thép có thể bị ăn mòn trong điều kiện ẩm ướt và bị hư hại do nhiệt độ khắc nghiệt, hóa chất và thời tiết.
Để chống lại tác động tiêu cực này, một số công ty đang khai thác các vi khuẩn không gây hại và ưa nhiệt như vi khuẩn Sporosarcina pasteurii, Bacillus pseudofirmus (vi khuẩn có trong các hồ gần núi lửa, chịu được nhiệt độ trên 200 độ C) để tạo ra bê tông tự phục hồi một cách hiệu quả.
Nhà vi sinh vật học Hendrik Jonkers của Đại học Delft đã quyết định thử nghiệm thêm những vi khuẩn này vào hỗn hợp bê tông tiêu chuẩn để làm cho nó bền vững hơn.
Năm 2015, tại Hà Lan, Công ty Green Basilisk được thành lập và sản phẩm này được đưa ra thị trường với tên gọi là Basilisk. Được biết, Basilisk là một chất bổ sung có chứa bào tử vi khuẩn cho bê tông bình thường. Khi chúng tiếp xúc với nước, vi khuẩn bắt đầu phát triển và tạo ra đá vôi, giúp ổn định cấu trúc, chống nứt và chống nước.
Một công ty khác về phát triển bê tông sinh học có trụ sở tại Mỹ là Biomason đã sử dụng vi sinh tương tự như Green Basilisk nhưng với một quy trình khác.
Theo đó, công ty này trộn một dung dịch có chứa urê, clorua canxi và vi khuẩn với tổng hợp chất thải để tạo thành các viên gạch đúc. Sau đó chúng được xử lý ở nhiệt độ môi trường nhằm loại bỏ nhu cầu về nhiệt độ cao và nhiên liệu hóa thạch trong quá trình sản xuất.
Wil Srubar, Phó giáo sư về kiến trúc và vật liệu mới tại Đại học Colorado Boulder kiêm giám đốc vật liệu của Công ty Xây dựng Katerra có trụ sở tại Mỹ, cùng với nhóm nghiên cứu của mình đang cải thiện tính bền vững và độ bền của bê tông bằng cách sử dụng vi sinh.
Để đạt được điều này, họ nhúng vi khuẩn lam Synechococcus quang hợp (một sinh vật đơn bào được tìm thấy rộng rãi trong môi trường biển) vào khuôn bằng hydrogel và giàn giáo bằng cát để hấp thụ CO2 và ánh sáng để lấp đầy khuôn có cấu trúc giống như bê tông.
Thùy Linh (T/h)
