Trong tương lai không xa, các loại gạch xây được sản xuất từ chất thải tái chế và vật liệu sinh học như gạch than xanh, gạch nấm, gạch gỗ sồi hay gạch K-Briq… có thể trở thành những lựa chọn thay thế cho gạch nung truyền thống, đồng thời đóng vai trò ngày càng quan trọng trong quá trình chuyển đổi xanh của ngành xây dựng.
Xu hướng phát triển vật liệu xây dựng xanh
Việc tận dụng phế thải công nghiệp, phế thải xây dựng, phụ phẩm nông nghiệp hoặc các vật liệu có nguồn gốc sinh học không chỉ giúp giảm khai thác tài nguyên mới mà còn góp phần xử lý chất thải, tiết kiệm năng lượng và giảm lượng phát thải ra môi trường. Đáng chú ý, nhiều loại gạch thế hệ mới không cần trải qua công đoạn nung ở nhiệt độ cao như gạch đất sét truyền thống. Thay vào đó, vật liệu có thể được ép, tạo hình và đóng rắn ở điều kiện nhiệt độ thấp hoặc nhiệt độ môi trường. Đây là một trong những hướng đi quan trọng nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon trong sản xuất vật liệu xây dựng.
Dưới đây là 5 loại gạch được phát triển từ chất thải tái chế hoặc vật liệu sinh học, cho thấy tiềm năng trở thành một phần của xu hướng vật liệu xây dựng trong tương lai.
1. Gạch than xanh
Gạch than xanh là một dạng vật liệu xây dựng sử dụng các thành phần như đất, than củi và xơ mướp. Trong đó, xơ mướp đóng vai trò tạo ra các khoảng rỗng bên trong viên gạch, qua đó làm tăng độ xốp và giảm lượng vật liệu liên kết cần sử dụng trong quá trình sản xuất.
Nhờ cấu trúc nhiều lỗ rỗng, loại gạch này có trọng lượng nhẹ và khả năng tạo ra các không gian nhỏ bên trong viên gạch. Một số thiết kế còn hướng tới việc biến những khoảng trống này thành nơi cư trú cho thực vật hoặc các sinh vật nhỏ, qua đó góp phần thúc đẩy đa dạng sinh học khi được sử dụng trong các công trình xanh. Việc giảm khối lượng vật liệu cũng có thể mang lại lợi ích trong vận chuyển và thi công. Tuy nhiên, để có thể thay thế rộng rãi gạch truyền thống, loại vật liệu này vẫn cần được đánh giá đầy đủ về khả năng chịu lực, độ bền, khả năng chống ẩm và mức độ phù hợp với từng loại công trình.
2. Gạch nấm
Sợi nấm đang mở ra một hướng tiếp cận đặc biệt trong lĩnh vực vật liệu xây dựng sinh học. Thay vì sử dụng xi măng hoặc các chất kết dính tổng hợp, vật liệu được tạo thành nhờ mạng lưới sợi nấm phát triển và liên kết các loại phụ phẩm hữu cơ. Một trong những phương pháp được nghiên cứu là sử dụng lõi ngô hoặc các phế phụ phẩm nông nghiệp làm giá thể. Những vật liệu này được đưa vào khuôn, sau đó tạo điều kiện thích hợp để sợi nấm phát triển, bao phủ và liên kết các hạt vật liệu thành một khối thống nhất. Sau khi đạt được hình dạng và độ liên kết mong muốn, vật liệu được xử lý để ngăn sợi nấm tiếp tục phát triển.
Thành phẩm có thể được tạo thành các tấm, khối hoặc hình dạng khác nhau tùy theo mục đích sử dụng. Ưu điểm đáng chú ý của vật liệu từ sợi nấm là nguồn nguyên liệu có thể đến từ phụ phẩm nông nghiệp, đồng thời bản thân vật liệu có nguồn gốc sinh học và có khả năng phân hủy sau khi hết vòng đời sử dụng. Tùy thuộc vào chủng nấm và loại giá thể, vật liệu có thể sở hữu đặc tính cách nhiệt, cách âm và trọng lượng nhẹ. Ngoài gạch xây, vật liệu từ sợi nấm còn đang được nghiên cứu cho các ứng dụng như tấm cách nhiệt, vật liệu tiêu âm, đồ nội thất và các cấu kiện nội thất. Đây là một ví dụ điển hình cho xu hướng kết hợp công nghệ sinh học với ngành xây dựng nhằm tạo ra những vật liệu có vòng đời thân thiện hơn với môi trường.
3. Gạch gỗ sồi
Gạch gỗ sồi là một hướng tiếp cận khác, trong đó gỗ được tạo hình thành những khối có khả năng lồng ghép hoặc xếp chồng lên nhau tương tự các khối Lego. Một số thiết kế hướng tới việc hạn chế hoặc loại bỏ nhu cầu sử dụng vữa và keo dán trong quá trình lắp dựng. Cấu trúc lắp ghép giúp công trình có thể được tháo dỡ dễ dàng khi cần thay đổi thiết kế hoặc kết thúc vòng đời sử dụng. Các viên gạch sau đó có thể được thu hồi, tái sử dụng hoặc tái chế, thay vì trở thành phế thải xây dựng như nhiều vật liệu truyền thống.
Một lợi thế khác của việc sử dụng gỗ là khả năng lưu giữ carbon mà cây đã hấp thụ trong quá trình sinh trưởng. Nếu nguồn gỗ được khai thác từ các khu rừng được quản lý bền vững và sản phẩm được sử dụng trong thời gian dài, vật liệu gỗ có thể góp phần lưu giữ carbon trong công trình. Tuy nhiên, việc mở rộng sử dụng loại vật liệu này cũng cần đi kèm với yêu cầu nghiêm ngặt về nguồn nguyên liệu, khả năng chống cháy, chống ẩm, chống côn trùng và độ bền lâu dài.
4. Gạch không nung K-Briq
K-Briq là một trong những ví dụ đáng chú ý về việc tái sử dụng phế thải xây dựng để tạo ra gạch không nung. Nguyên liệu có thể bao gồm các loại phế liệu như gạch cũ, sỏi, cát và thạch cao sau khi được nghiền và xử lý. Các thành phần này được phối trộn với nước và chất kết dính, sau đó ép vào khuôn để tạo hình. Gạch có thể được bổ sung chất màu để tạo ra nhiều màu sắc khác nhau, mở rộng khả năng ứng dụng trong thiết kế kiến trúc.
Điểm đáng chú ý của K-Briq nằm ở việc không cần trải qua quá trình nung ở nhiệt độ rất cao như gạch đất sét truyền thống. Theo thông tin từ đơn vị phát triển, quá trình này giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon so với phương pháp sản xuất gạch nung thông thường. Bên cạnh yếu tố môi trường, việc tận dụng phế thải xây dựng còn góp phần hình thành mô hình kinh tế tuần hoàn trong ngành xây dựng: vật liệu từ một công trình cũ có thể trở thành nguyên liệu cho một công trình mới, qua đó giảm lượng chất thải phải đưa đến bãi chôn lấp và giảm nhu cầu khai thác nguyên liệu nguyên sinh.
5. Gạch carbon thấp
Một hướng phát triển khác là gạch carbon thấp, được sản xuất với tỷ lệ đáng kể nguyên liệu tái chế. Một số sản phẩm sử dụng khoảng 63% chất thải tái chế, kết hợp với cát và các chất kết dính có nguồn gốc khoáng như vôi thủy lực và canxi carbonate nghiền. Thay vì đưa vào lò nung ở nhiệt độ cao, những viên gạch này được xử lý trong môi trường ẩm trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó để khô tự nhiên. Phương pháp này giúp giảm nhu cầu sử dụng năng lượng so với quy trình nung truyền thống.
Độ bền của vật liệu được hình thành thông qua quá trình khoáng hóa và carbonate hóa. Trong quá trình này, carbon dioxide phản ứng với các thành phần khoáng trong vật liệu để tạo thành carbonate ổn định, góp phần làm cứng cấu trúc viên gạch. Việc kết hợp vật liệu tái chế với quy trình sản xuất không nung cho thấy tiềm năng giảm đồng thời hai vấn đề của ngành xây dựng: lượng chất thải phát sinh và lượng phát thải carbon trong quá trình sản xuất vật liệu.
Vật liệu mới - triển vọng thay đổi ngành xây dựng
Sự xuất hiện của những loại gạch từ chất thải tái chế và vật liệu sinh học cho thấy khái niệm “vật liệu xây dựng xanh” đang dần chuyển từ việc chỉ sử dụng những nguyên liệu ít gây tác động môi trường sang một cách tiếp cận toàn diện hơn, trong đó toàn bộ vòng đời của vật liệu được xem xét.
Từ phế thải xây dựng, phụ phẩm nông nghiệp cho tới sợi nấm và gỗ, những nguồn nguyên liệu tưởng như không còn giá trị đang được nghiên cứu để biến thành các sản phẩm có khả năng phục vụ ngành xây dựng. Đây cũng là hướng đi phù hợp với mô hình kinh tế tuần hoàn, khi chất thải của quá trình này có thể trở thành đầu vào cho một quá trình sản xuất khác.
Dù vậy, để những loại gạch mới có thể thay thế rộng rãi gạch nung truyền thống, yếu tố môi trường không phải là điều kiện duy nhất. Vật liệu cần đáp ứng các yêu cầu về cường độ chịu lực, độ bền, khả năng chống cháy, chống ẩm, cách nhiệt, an toàn sức khỏe và các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình. Bên cạnh đó là bài toán về quy mô sản xuất, giá thành, nguồn nguyên liệu và khả năng tái chế sau khi công trình được tháo dỡ.
Trong tương lai, sự kết hợp giữa công nghệ vật liệu, công nghệ sinh học và tư duy kinh tế tuần hoàn được kỳ vọng sẽ tạo ra thêm nhiều loại vật liệu xây dựng mới. Khi công nghệ ngày càng hoàn thiện và các tiêu chuẩn xanh được áp dụng rộng rãi, những viên gạch được tạo ra từ chất thải và vật liệu sinh học có thể không còn là những thử nghiệm mang tính tiên phong mà trở thành một lựa chọn phổ biến trong các công trình xây dựng bền vững.
Build.Data
