Nghiên cứu sản xuất loại siêu bê tông mới từ lốp xe cũ

Mỗi năm, chỉ tính riêng ở Hoa Kỳ, có hơn 300 triệu lốp xe phế liệu được tạo. Những chiếc lốp này rất hiếm khi được tái chế do đặc tính của chúng, vì vậy chúng sẽ được đưa vào các bãi chôn lấp, và theo thời gian chúng có thể sẽ gây ra nguy cơ hỏa hoạn nghiêm trọng.

Do đó, việc tìm ra những giải pháp có thể tái chế lốp xe dễ dàng và hiệu quả là một thách thức lớn, nhưng đây cũng là cơ hội để nghiên cứu và tìm ra những phương pháp tiến bộ trong khoa học.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Nam Úc và Đại học RMIT đã cố gắng thực hiện điều này trong những năm qua, họ đã nghiền lốp xe cũ thành các hạt mịn để sử dụng vào quá trình sản xuất bê tông. Theo kết quả nghiên cứu, các tấm bê tông được làm bằng cách sử dụng lốp xe cũ này đã tỏ ra hiệu quả về mặt kinh tế và thậm chí còn bền hơn bê tông thông thường trong môi trường thực tế.

Số lượng lốp xe thải ra mỗi năm trên thế giới tăng liên tục không ngừng, con số này thậm chí được Liên minh Châu Âu ước tính lên đến 1 tỷ lốp mỗi năm. Lốp xe thải ra sau khi sử dụng tạo ra chất thải có tác động tiêu cực đến môi trường. Hiện nay, việc xử lý lốp xe chủ yếu liên quan đến các phương pháp xử lý gây ô nhiễm môi trường cao (ví dụ quy trình đốt để sản xuất dầu nhiên liệu), một phần nhỏ số lốp xe này được sử dụng bằng phương pháp tái chế khoa học như tạo ra bột cao su.

Bằng cách tái chế lốp xe cũ làm vật liệu xây dựng, các nhà nghiên cứu không chỉ tìm cách giải quyết một phần trong vấn đề chôn lấp lốp xe mà còn giải quyết những thiệt hại về môi trường do ngành công nghiệp bê tông gây ra - Ngành công nghiệp bê tông là một trong những ngành sử dụng nhiều carbon nhất trên thế giới, nó chiếm 9% tổng lượng khí thải CO₂ toàn cầu vào năm 2018.

Công thức để tạo ra loại siêu bê tông này trên thực tế lại hết sức đơn giản (tuy nhiên không thấy các nhà khoa học tiết lộ chi tiết). Bạn chỉ cần trộn cốt liệu cùng với xi măng và nước với lượng thích hợp. Công thức này sẽ thay đổi khác nhau tùy thuộc vào loại cấu trúc và mục đích xây dựng.

Cao su được trộn cùng bê tông thường là bột cao su đen được tái chế từ lốp xe, đây là một trong những ứng dụng tiên tiến trong xây dựng, đem lại tuổi thọ lâu dài cho bê tông và hạn chế nứt gãy trong quá trình sử dụng. Việc tái chế lốp xe thải có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với việc bảo vệ môi trường và vì lợi ích kinh tế.

Để phục vụ cho nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Australia đã thay thế tới 20% cát bằng cao su vụn để làm các tấm bê tông cả trong phòng thí nghiệm và khu dân cư. Hai tấm bê tông cao su cốt thép sau đó đã được đặt tại khuôn viên của Đại học Nam Úc và một phần của lối vào một trong những phòng thí nghiệm kỹ thuật dân dụng, nơi có rất nhiều người qua lại vào năm 2018. Đồng thời họ cũng đặt hai tấm bê tông giống hệt được làm từ bê tông thông thường bên cạnh để tiện so sánh.

Theo Tiến sĩ Osama Youssf, một trong những đồng tác giả của nghiên cứu, bê tông cao su vụn gia cường vượt trội hơn so với bê tông thông thường về một số chỉ số, bao gồm khả năng chống va đập, độ dẻo dai và độ dẻo, cách nhiệt, cách âm, cũng như trọng lượng (những tấm bê tông cao su nhẹ hơn bê tông thông thường).

Trên thức tế, loại siêu bê tông này được coi là một trong những sản phẩm mang tính bước ngoặt trong công nghệ bê tông với các đặc tính rất tốt như độ chảy cao, cường độ nén lớn và độ bền tuyệt vời. Bê tông thông thường được sản xuất tốn rất nhiều carbon, vì vậy khi nó bắt đầu nứt, xuống cấp hoặc hỏng hóc và các cấu trúc cần được thay thế, nó sẽ gây thêm áp lực cho môi trường. "Kết quả cho thấy rõ rằng bê tông cao su vụn là một giải pháp thay thế khả thi và đầy hứa hẹn cho bê tông truyền thống trên thị trường bê tông nhà ở. Chúng tôi rất khuyến khích ngành công nghiệp bê tông nên coi bê tông cao su vụn là một giải pháp thay thế bền vững cho loại truyền thống trong các công trình xây dựng ở Australia", giáo sư Yan Zhuge, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

"Đối với việc bơm, cào hoặc hoàn thiện bề mặt bê tông bằng bay điện, các nhà thầu cũng báo cáo rằng không có sự khác biệt giữa việc sử dụng bê tông cao su vụn và bê tông thông thường, tuy nhiên hỗn hợp cao su vụn lại đòi hỏi ít nỗ lực vật lý hơn trên tất cả các khía cạnh", Youssf nói. "Ngoài ra, các công ty xi măng trộn sẵn cho biết không có mối lo ngại nào liên quan đến quá trình trộn, hoặc vận chuyển bê tông, ngoài ra việc rửa máy trộn xe tải bê tông cũng dễ dàng hơn nhiều".

Đây là một tin tuyệt vời cho cả ngành công nghiệp xây dựng, nghiên cứu này cho thấy rằng cao su vụn là một giải pháp thay thế tuyệt vời cho các loại cốt liệu thường được sử dụng trong bê tông thông thường. Trong một diễn biến khác, các nhà nghiên cứu Mỹ tại Đại học Bang North Dakota đã sử dụng cao su vụn từ lốp xe cũ để làm cao su hóa nhựa đường, và kết quả nghiên cứu cũng cho thấy nó rất cứng cáp và hữu ích.