Trong công nghệ lưu trữ carbon dưới lòng đất, CO 2 ở trạng thái siêu tới hạn (CO2 SC) sẽ có sự tiếp xúc với vật liệu gốc xi măng. Mục tiêu của bài báo là nghiên cứu sự carbonat hóa của vữa xi măng sau quá trình tiếp xúc với CO2 SC theo áp suất và thời gian. Quá trình carbonat hóa được tăng tốc mạnh mẽ dưới tác động của CO2 SC so với carbonat hóa trong điều kiện tự nhiên. Trong môi trường CO2 SC thì sau quá trình carbonat hóa, cường độ chịu nén của vật liệu vữa được tăng lên đáng kể.
Sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển do hoạt động của con người, trong đó quan trọng nhất là carbon dioxide - CO 2 gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu có thể cảm nhận rõ rệt hiện nay. Việc ổn định hàm lượng CO 2 trong khí quyển là một cấp thiết để đảm bảo các yêu cầu về an toàn dài hạn và bảo vệ môi trường [1, 2].
Theo đó, hiện nay khí CO 2 có thể được thu giữ và lưu trữ ở độ sâu khoảng 800 -1.200 m đến 5.500 m với áp suất cao và nhiệt độ cao trong các vị trí lưu trữ tiềm năng dưới lòng đất (các mỏ dầu đã cạn kiệt hay các túi nước mặn, sâu hay các vỉa than mỏng, sâu không thể khai thác) hoặc trong các container/ bể chứa bằng vật liệu bê tông xi măng để lưu giữ lâu dài tại đó.
Trong trường hợp đó thì CO 2 sẽ ở ở trạng thái tới hạn [3] và sẽ có sự tiếp xúc trực tiếp với vật liệu gốc xi măng (ở thành vách của bể chứa hoặc phần nắp của bể chứa), có thể luồn lách vào trong kết cấu rỗng và phản ứng với các sản phẩm thủy hóa của xi măng và tạo nên calcite CaCO 3 . Phản ứng carbonat hóa này thay đổi vi cấu trúc vật liệu xi măng, ảnh hưởng đến cường độ cơ học và tính chất truyền dẫn của vật liệu xi măng.
Carbon dioxide CO2 là chất khí ở điều kiện thông thường về nhiệt độ và áp suất. Đây là chất khí không màu, không mùi, không cháy, ít hoạt động hóa học và chỉ gây độc ở nồng độ cao. Tuy nhiên, CO 2 có thể tồn tại ở các trạng thái: khí, rắn, lỏng và siêu tới hạn (Bảng 1) [3]. Việc thu giữ và lưu trữ CO2 mang lại tiềm năng to lớn trong việc giảm phát thải carbon. CO2 được lưu giữ trong các bể chứa bằng bê tông đặt sâu dưới các tầng địa chất và trạng thái siêu tới hạn. Nội dung của nghiên cứu này nhằm làm rõ mối quan hệ giữa các thông số thực nghiệm của quá trình xử lý bằng CO 2 SC siêu tới hạn (áp suất, thời gian xử lý).
Với CO2 SC, quá trình carbonat hóa các vật liệu gốc xi măng diễn ra nhanh hơn nhiều so với carbonat hóa trong điều kiện tự nhiên. Sau quá trình xử lý này, vi cấu trúc lỗ rỗng bị thay đổi, đặc biệt là do sự kết tủa của các canxi cacbonat làm lấp đầy dần độ rỗng. Nếu quá trình carbonat hóa ở bề mặt được đẩy nhanh mạnh mẽ, thì sự carbonat hóa ở chiều sâu bên trong vẫn còn thấp. Áp suất có ảnh hưởng nhẹ đến hiện tượng carbonat hóa. Trong khoảng áp suất từ 80 bar đến 300 bar, việc tăng áp suất sẽ làm tăng lượng canxi cacbonat kết tủa. Quá trình carbonat hóa hoàn toàn các pha đã không xảy ra.
Trong môi trường CO2 SC thì sau quá trình carbonat hóa, cường độ chịu nén của vật liệu vữa được tăng lên đáng kể. Điều này cũng mở ra một cách thức mới để cải thiện cường độ cơ học các vật liệu gốc xi măng (vữa, bê tông).
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Buildata
