Xi măng hình thành từ đá vôi sinh học giúp bảo vệ môi trường

Đóng vai trò không thể thiếu trong xây dựng toàn cầu, xi măng đóng góp khoảng 7% lượng phát thải khí nhà kính hàng năm do quá trình sản xuất sử dụng nhiều carbon. Các nhà khoa học tại Đại học Colorado Boulder đã khám phá ra cách có thể bảo vệ môi trường hơn thông qua một loài vi tảo mây, chúng tạo ra các hạt đá vôi một cách tự nhiên thông qua quá trình quang hợp và kết quả là có thể biến các tòa nhà thành bể chứa carbon.

Đá vôi là thành phần chính trong xi măng, nhưng việc thêm nó vào hỗn hợp sẽ tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Đầu tiên, nó cần được chiết xuất từ trái đất, sau đó nghiền nát, nung ở nhiệt độ cực cao và xử lý, bao gồm việc đốt cháy lượng lớn nhiên liệu hóa thạch và kết quả là giải phóng carbon dự trữ. Các nhà khoa học đã hướng tới phương pháp bền vững hơn bằng cách thay thế đá vôi cho đất sét hoặc đá núi lửa bị loại bỏ.

Sinh viên làm việc trên xi măng trung tính carbon sử dụng đá vôi sinh học tại Đại học Colorado Boulde.

Nhà khoa học vật liệu Wil Srubar đã đến thăm các rạn san hô và lấy cảm hứng từ cách cấu trúc được hình thành tự nhiên bởi canxi cacbonat, một thành phần quan trọng của đá vôi. Ông Wil Srubar tự hỏi liệu quá trình tự nhiên này có thể được tận dụng để sản xuất vật liệu theo cách thân thiện hơn với môi trường hay không, điều này đã dẫn ông và nhóm của mình đến một dạng vi tảo có tên là coccolithophores.

Những sinh vật nhỏ bé này cô lập và lưu trữ carbon dioxide một cách tự nhiên thông qua quá trình quang hợp, sử dụng ánh sáng mặt trời và nước biển để biến nó thành canxi cacbonat với tốc độ nhanh hơn các rạn san hô. Chúng cũng sống ở nước ấm, nước lạnh, nước mặn và nước ngọt, điều này báo hiệu tốt cho tiềm năng nuôi trồng trên toàn cầu.

Ông Srubar cho biết: “Bề ngoài, chúng tạo ra những lớp vỏ canxi cacbonat rất phức tạp, về cơ bản, nó là lớp áo giáp bằng đá vôi bao quanh các tế bào”.

Nhóm nghiên cứu sử dụng các mầm xương cùng để sản xuất đá vôi sinh học, được sử dụng thay thế cho đá vôi đã khai thác để tạo ra bê tông có tác động đến môi trường thấp hơn nhiều. Ông Srubar cho biết những thứ này "trông, cảm nhận và hoạt động giống hệt như bê tông", nhưng xi măng được sử dụng để tạo ra nó là loại trung hòa cacbon thuần, thậm chí là âm cacbon, trong đó lượng khí thải carbon dioxide liên quan ít hơn lượng được vi tảo thu giữ. “Đối với ngành công nghiệp, bây giờ là lúc để giải quyết vấn đề rất tệ hại này. Chúng tôi tin rằng chúng tôi có một trong những giải pháp tốt nhất để ngành công nghiệp xi măng và bê tông giải quyết vấn đề carbon của mình”, ông Srubar nhấn mạnh.