Các nhà khoa học phát triển loại vật liệu mới không chỉ bền chắc mà còn "ăn" CO2 từ không khí

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn biến phức tạp, ngành xây dựng từ lâu đã bị xem là một trong những "thủ phạm" lớn nhất gây ô nhiễm môi trường. Việc sản xuất bê tông - vật liệu phổ biến nhất hành tinh - chiếm tới gần 8% tổng lượng khí thải CO2 toàn cầu. Tuy nhiên, một tia hy vọng mới đã xuất hiện từ phòng thí nghiệm của Viện Bách khoa Worcester (WPI) với sự ra đời của Vật liệu Cấu trúc Enzyme (ESM).

Biến khí thải thành gạch đá

Được dẫn dắt bởi Giáo sư Nima Rahbar, Trưởng khoa Kỹ thuật Xây dựng tại WPI, nhóm nghiên cứu đã tạo ra ESM dựa trên một quy trình mô phỏng sinh học đầy sáng tạo. Thay vì sử dụng các phản ứng hóa học tiêu tốn năng lượng và phát thải cao như xi măng, họ sử dụng một loại enzyme đặc biệt. Enzyme này có khả năng chuyển hóa khí carbon dioxide (CO2) thành các hạt khoáng chất rắn, sau đó liên kết chúng lại với nhau để tạo thành cấu trúc vững chắc.

Điểm đột phá nhất của công nghệ này nằm ở khả năng đảo ngược tác động môi trường. Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, quá trình sản xuất một mét khối ESM có thể hấp thụ và cô lập hơn 6 kg CO2 từ khí quyển. Để so sánh, việc sản xuất cùng một lượng bê tông truyền thống sẽ thải ra môi trường khoảng 330 kg khí nhà kính này. Đây là một bước tiến quan trọng, biến các công trình xây dựng từ nguồn phát thải trở thành những "bể chứa" carbon khổng lồ.

Tốc độ và tính linh hoạt vượt trội

Không chỉ thân thiện với môi trường, ESM còn sở hữu những đặc tính kỹ thuật vượt trội so với bê tông. Trong khi bê tông truyền thống cần nhiệt độ cao và mất hàng tuần để đạt độ cứng tối ưu, ESM có thể đông cứng và hình thành các bộ phận cấu trúc chỉ trong vòng vài giờ ở điều kiện nhiệt độ thường.

Đặc tính này mở ra những ứng dụng vô giá trong thực tế, đặc biệt là tại các khu vực chịu ảnh hưởng của thiên tai. Với khả năng tạo hình nhanh, trọng lượng nhẹ và quy trình sản xuất ít tốn kém năng lượng, ESM có thể được sử dụng để dựng các công trình cứu trợ khẩn cấp, giúp đẩy nhanh tốc độ tái thiết sau thảm họa.

Ngoài ra, vật liệu này còn có độ bền cao, khả năng điều chỉnh cường độ chịu lực, dễ dàng sửa chữa và đặc biệt là có thể tái chế hoàn toàn. Điều này giúp giảm thiểu chi phí bảo trì dài hạn và giải quyết bài toán rác thải xây dựng vốn đang bị bỏ ngỏ. Giáo sư Rahbar nhận định: "Nếu chỉ một phần nhỏ của ngành xây dựng toàn cầu chuyển sang các vật liệu âm các-bon như ESM, tác động mang lại sẽ là vô cùng to lớn".

Công trình nghiên cứu này, vừa được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Matter, đang mở ra một hướng đi mới cho kiến trúc bền vững. Ở đó, các tòa nhà không chỉ phục vụ con người mà còn chủ động làm sạch bầu không khí cho hành tinh.