Sử dụng tro bay tinh khiết để sản xuất bê tông xanh và bền hơn

Hoạt động sản xuất xi măng là nguồn chính gây phát thải khí nhà kính nên nguyên liệu dùng để sản xuất bê tông này đang được thay thế bằng tro bay. Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Rice, Hoa Kỳ đã đưa ra một kỹ thuật mới làm cho tro bay trở nên thân thiện với môi trường, dẫn đến bê tông được sản xuất từ tro bay vừa xanh và vừa bền chắc hơn.

Khi sản xuất xi măng Portland thông dụng, canxi và các thành phần khác phải được nung ở nhiệt độ rất cao. Theo ước tính, quá trình sản sinh nhiệt đó gây ra 5-8% tổng lượng khí thải CO2 do con người tạo ra. Vì vậy, các nhà khoa học đã thử sử dụng tro bay để thay thế cho một số loại xi măng được sử dụng trong hỗn hợp bê tông (các thành phần khác là cát và/hoặc sỏi và nước).

Tro bay là chất thải còn sót lại sau quá trình đốt than và mặc dù có chất lượng tương tự như xi măng, nhưng nó cũng chứa các kim loại nặng độc hại. Nếu bê tông kết hợp với tro bay được sử dụng trên đường hoặc vỉa hè, thì có thể những kim loại nặng độc hại sẽ dần dần rò rỉ vào môi trường xung quanh. Để khắc phục nhược điểm đó, các nhà khoa học tại Đại học Rice ở Texas, Hoa Kỳ đã phát triển một quy trình bắt đầu bằng cách trộn tro bay với bột cacbon đen dẫn điện.

Dựa vào kỹ thuật được gọi là đốt nóng Joule nhanh, hỗn hợp đó được đặt giữa hai điện cực bằng đồng hoặc than chì (được nối với một tụ điện), tạo ra xung điện ngắn cho vật liệu. Việc áp dòng điện vào làm cho hỗn hợp nóng lên nhanh đến mức nhiệt khoảng 3.000ºC, khiến các kim loại nặng bay hơi thành hơi nước được giữ trong buồng chân không.

TS. Bing Deng, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Nhờ phương pháp này, chúng tôi có thể loại bỏ các kim loại nặng khỏi tro bay từ than đá với hiệu quả rất cao. Đối với các kim loại nặng khác như asen, cadmi, coban, niken và chì, hiệu quả loại bỏ lên tới 70% đến 90% chỉ trong một giây".

Ngoài ra, bê tông được sản xuất từ tro bay tinh khiết cũng chắc chắn hơn bê tông làm bằng xi măng nguyên chất. Cụ thể, khi các nhà khoa học thay thế 30% xi măng trong hỗn hợp bê tông từ tro bay, bê tông thu được bền hơn 51% và đàn hồi hơn 28% so với các mẫu đối chứng.

TS. Wei Meng, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Điều này rất có ý nghĩa đối với kỹ thuật kết cấu và ngành xây dựng bởi vì các cấu trúc chắc hơn có thể tạo thành từ ít xi măng hơn". Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Communications Engineering.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/environment/purified-fly-ash-greener-stronger-concrete/, 29/3/2023