Sản xuất vật liệu xây dựng từ đất trồng

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M đã phát triển ý tưởng về một bộ công cụ in 3D vật liệu xây dựng từ đất trồng.

Hình (A) Minh họa quá trình tạo bê tông composit tự nhiên - loại vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường mà nhóm nghiên cứu đang hướng tới. Qua quy trình này, đất muskeg (một loại đất axit phổ biến ở Bắc Cực) sẽ được chuyển hóa thành các hỗn hợp silicat chịu lực. Loại đất được chọn trong thí nghiệm là đất sét Burlewash, có kích cỡ hạt được mô tả như hình (B). Hình C, D và E thể hiện các thông số của đất, trong đó có các chỉ số quang phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier (FTIR), phản xạ giảm toàn phần (ATR) và biểu đồ electron. Nhóm nghiên cứu cũng lập bản đồ thể hiện các nguyên tố bằng phép phân tích phổ tán xạ năng lượng tia X, trong đó có: oxy (hình F); natri (G); nhôm (H); silicon (I); và (J) kali. Hình (K) và (L) cho thấy kết quả thử nghiệm độ nén và các đường cong lưu biến thể hiện độ chảy đo được trong công thức đất sét. Cuối cùng, qua máy in 3D, sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp đất sét như hình (M). Nguồn ảnh: Frontiers in Materials (2020)

Bê tông là một trong những thành phần cơ bản nhất để xây dựng các công trình. Tuy nhiên, quy trình sản xuất bê tông lại có độ phát thải CO2 rất cao, chiếm 8% lượng khí thải toàn cầu và ảnh hưởng tiêu cực tới tình trạng nóng lên toàn cầu. Đồng thời, bê tông khi hết tuổi thọ sử dụng sẽ rất khó để loại bỏ. Vì vậy, các nhà khoa học tại Đại học Texas A&M đã kiến nghị giải pháp sử dụng đất trồng để tạo ra vật liệu xây dựng thay thế cho bê tông.

Nhóm nghiên cứu cho biết, nhiều loại đất trồng, đặc biệt là những loại có hàm lượng sét cao, có thể xử lý để tạo ra vật liệu có tính chất như bê tông và để xuất sản xuất các vật liệu này bằng nguồn đất ở địa phương cần sử dụng máy in 3D công suất lớn. Từ đó, nhóm đã nảy ra ý tưởng về một bộ công cụ phù hợp với đặc điểm đất đai ở từng địa phương khác nhau. Nếu được thực hiện hóa, bộ công cụ này sẽ là phương tiện giúp phân tích nguồn đất trồng tại địa phương và tạo ra công thức sản xuất vật liệu xây dựng mới, thân thiện với môi trường.

Để thể hiện ý tưởng của mình, các nhà nghiên cứu đã thu thập đất từ sân sau nhà của một thành viên trong nhóm. Sau đó, họ lập công thức biến mẫu đất thu được thành một vật liệu hỗn hợp bao gồm đất, natri silicat và chất xúc tác kiềm. Tiếp theo, hỗn hợp này sẽ được dùng để xây một bức tường nhỏ bên trong phòng thí nghiệm.

Vật liệu mới hiện chỉ phù hợp với các phần như mặt tiền công trình hoặc tòa nhà. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin tưởng sẽ nhanh chóng sản xuất được vật liệu thân thiện đáp ứng nhu cầu sử dụng chung.

Theo Khoahocphatrien