Phát triển thành công bê tông hấp thụ CO2 để tự vá vết nứt

Các nhà nghiên cứu phát triển một loại bê tông tự vá lành mới chứa enzyme có trong cơ thể người giúp tuổi thọ công trình tăng thêm 20 - 80 năm.

Những vết nứt nhỏ hình thành trên bê tông không phải vấn đề đe dọa trực tiếp độ liền khối kết cấu của một công trình, nhưng nước thấm vào và vết nứt lan rộng theo thời gian có thể làm giảm đáng kể tính bền vững. Ý tưởng sử dụng bê tông tự vá lành hướng tới can thiệp vào quá trình trên khi vết nứt vẫn còn nhỏ, bịt kín vật liệu để ngăn chặn nguy cơ sụp đổ, giảm chi phí bảo trì tốn kém hoặc thay thế hoàn toàn công trình.

Mẫu vật bê tông tự vá lành. (Ảnh: Viện bách khoa Worcester Polytechnic).

Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Applied Materials Today, các nhà khoa học ở Viện bách khoa Worcester Polytechnic, Massachusetts, Mỹ, tìm ra giải pháp rẻ và hiệu quả hơn lấy ý tưởng từ cơ thể người, cụ thể là cách enzyme carbonic anhydrase (CA) ở hồng cầu nhanh chóng truyền CO₂ từ tế bào vào mạch máu. "Chúng tôi xem xét bản chất để tìm hiểu điều gì thúc đẩy truyền CO₂ nhanh nhất, và đó là enzyme CA", Nima Rahbar, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. "Do các enzyme trong cơ thể phản ứng nhanh bất ngờ, chúng có thể trở thành cơ chế hiệu quả để vá lành và củng cố công trình bê tông".

Nhóm nghiên cứu thêm enzyme CA vào bột bê tông trước khi trộn và đổ vật liệu. Khi một vết nứt nhỏ hình thành ở bê tông, enzyme tương tác với CO₂ trong không khí để tạo ra tinh thể canxi carbonate, mô phỏng đặc điểm của bê tông và nhanh chóng lấp đầy vết nứt.

Thông qua thử nghiệm, các nhà khoa học chứng minh loại bê tông mới có thể tự vá lành vết nứt dài hàng milimet trong vòng 24 giờ. Nhóm nghiên cứu cho biết đây là cải tiến lớn so với một số công nghệ trước đây sử dụng vi khuẩn để vá lành, vốn tốn kém hơn và cần tới một tháng để khắc phục vết nứt nhỏ hơn nhiều.

Dù lượng CO₂ mà bê tông hấp thụ không đáng kể, tiềm năng môi trường thực sự của vật liệu nằm ở độ bền của nó. Rahbar dự đoán công nghệ tự vá lành này có thể tăng tuổi thọ công trình lên 20 - 80 năm, giảm bớt nhu cầu sản xuất và vận chuyển bê tông thay thế.