Nghiên cứu vật liệu mới bê tông gai dầu có khả năng giảm phát thải carbon

Bê tông gai dầu (hempcrete) là gì?

“Bê tông gai dầu” thường là hỗn hợp lõi thân gai dầu (hemp shiv/hurd) + chất kết dính gốc vôi (vôi thủy lực/vôi tôi, đôi khi pha phụ gia khoáng) + nước. Vật liệu này nhẹ, cách nhiệt – điều ẩm tốt, chủ yếu dùng tường bao/đổ chèn trong khung chịu lực, không thay thế bê tông kết cấu trong đa số ứng dụng.
 

Những chậu cây được thiết kế bằng vật liệu từ cây gai dầu thân thiện với môi trường. 

Dưới góc nhìn vật liệu xây dựng “phát thải thấp”, bê tông gai dầu (hempcrete / hemp–lime composite, bê tông/ vữa gai dầu–vôi) đang được nghiên cứu mạnh vì có thể giảm CO₂ vòng đời nhờ vừa tích trữ carbon sinh học (từ cây gai dầu) vừa hấp thụ CO₂ do cacbonat hóa của vôi trong quá trình sử dụng.

Bê tông gai dầu khác với bê tông truyền thống như thế nào?

Khác với bê tông truyền thống, bê tông gai dầu sử dụng xơ gai dầu kết hợp với chất kết dính gốc vôi, giúp vật liệu có dấu chân carbon thấp ngay từ khâu nguyên liệu. Cây gai dầu sinh trưởng nhanh, hấp thụ CO₂ mạnh trong suốt vòng đời canh tác, qua đó bù đắp đáng kể lượng phát thải phát sinh trong quá trình chế tạo vật liệu.

Về đặc tính kỹ thuật, bê tông gai dầu có khối lượng nhẹ, khả năng cách nhiệt – cách âm tốt, điều hòa ẩm tự nhiên, phù hợp cho các công trình dân dụng, nhà ở sinh thái và các hạng mục không yêu cầu chịu lực lớn. Đặc biệt, xét trên vòng đời công trình, vật liệu này có tiềm năng giảm phát thải ròng, góp phần hỗ trợ mục tiêu trung hòa carbon của ngành vật liệu xây dựng.

Vật liệu này hướng tới vòng đời thân thiện với môi trường, đồng thời sở hữu nhiều ưu điểm như khối lượng nhẹ, khả năng cách nhiệt, cách âm tốt, không bắt cháy, không phát sinh khí độc và có khả năng điều hòa độ ẩm tự nhiên, phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu từ Trường Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh

Tại Trường Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm giảng viên và sinh viên đã đi tìm lời giải cho bài toán này bằng một loại vật liệu mới có tên gọi là bê tông gai dầu, một loại vật liệu xanh có khả năng giảm phát thải carbon ngay từ quá trình trồng cây để lấy nguyên liệu.

Tiến sĩ Phạm Tiến Cường, giảng viên Trường đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết: Điểm khác biệt nổi bật của bê tông gai dầu là khả năng hấp thụ và lưu trữ CO₂. Trong suốt vòng đời, từ quá trình sinh trưởng của cây gai dầu đến giai đoạn hóa cứng thông qua cacbonat hóa, lượng carbon được hấp thụ lớn hơn lượng phát thải, giúp vật liệu được xếp vào nhóm “âm carbon”.

Quy trình sản xuất bê-tông gai dầu được đánh giá là tương đối đơn giản, tiêu thụ ít năng lượng và thời gian chế tạo ngắn. Nhóm nghiên cứu của UTH đã chế tạo và thử nghiệm nhiều sản phẩm như gạch xây, tường thử nghiệm tại khu nhà A và các cấu kiện trang trí, đồng thời đánh giá các đặc tính cơ học và khả năng chịu nhiệt ở nhiệt độ gần 600°C.

Tiềm năng ứng dụng trong xây dựng

Những kết quả bước đầu cho thấy bê-tông gai dầu có tiềm năng ứng dụng trong xây dựng nhẹ, vật liệu bao che, cách nhiệt và các sản phẩm thân thiện với môi trường, góp phần mở ra hướng tiếp cận mới cho vật liệu xây dựng phát thải thấp và khẳng định vai trò của UTH trong nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển bền vững.

Sinh viên Nguyễn Gia Bảo, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: Quá trình nghiên cứu vật liệu mới này, nhóm đã thi công một bức tường ngay trong khuôn viên trường để kiểm chứng, quan sát và kiểm tra các thực nghiệm, lý thuyết của vật liệu. Thực tế cho thấy, đây là vật liệu nhẹ, cách âm, cách nhiệt tốt. Sản phẩm này cũng có thể thay thế gạch chịu lực, sử dụng để thiết kế nội thất thân thiện với môi trường.

Tiến sĩ Phạm Tiến Cường và các sinh viên bên bức tường được xây dựng bằng vật liệu từ cây gai dầu.

Nếu như các vật liệu truyền thống phát thải CO₂ ngay từ khâu sản xuất thì vật liệu từ cây gai dầu lại hấp thụ và lưu trữ carbon rất hiệu quả. Đây là một hướng đi mới cho nhu cầu sử dụng vật liệu xanh trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày càng khắc nghiệt trên toàn cầu.

Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho hệ sinh thái vật liệu xây dựng xanh tại Việt Nam, nơi các sản phẩm xi măng, bê tông truyền thống đang từng bước chịu sức ép chuyển đổi sang công nghệ phát thải thấp. Nếu được hoàn thiện về tiêu chuẩn kỹ thuật, chi phí và chuỗi cung ứng nguyên liệu, bê tông gai dầu có thể trở thành vật liệu bổ trợ quan trọng, song song với các giải pháp xi măng ít clinker, bê tông carbon thấp và vật liệu tái chế trong giai đoạn tới.

Buildata