Trong bối cảnh ngành xây dựng đang tìm cách giảm phát thải và chuyển đổi sang mô hình kinh tế tuần hoàn, việc tận dụng rong biển để sản xuất biochar và tích hợp vào bê tông được xem là một hướng đi đầy hứa hẹn. Nghiên cứu mới cho thấy rong biển có thể được xử lý thành biochar và sử dụng để thay thế một phần xi măng trong bê tông, đồng thời giúp lưu trữ thêm carbon trong quá trình đóng rắn.
Đáng chú ý, việc sử dụng biochar rong biển còn mang lại lợi ích kép về môi trường. Thứ nhất, nó giúp giảm lượng xi măng cần sử dụng — vốn là một trong những nguồn phát thải CO₂ lớn nhất trong ngành xây dựng. Thứ hai, carbon được hấp thụ bởi rong biển trong quá trình sinh trưởng sẽ được “khóa” lại trong cấu trúc biochar và tiếp tục được lưu trữ trong bê tông sau khi đóng rắn, góp phần vào quá trình cô lập carbon dài hạn.
Ngoài ra, rong biển là nguồn sinh khối tái tạo nhanh, không cạnh tranh với đất nông nghiệp và có thể nuôi trồng quy mô lớn trong môi trường biển. Điều này khiến nó trở thành nguyên liệu tiềm năng cho các giải pháp vật liệu xây dựng bền vững. Một số nghiên cứu ban đầu cũng cho thấy việc bổ sung biochar từ rong biển có thể cải thiện một số tính chất cơ học và độ bền lâu của bê tông, dù vẫn cần thêm thử nghiệm để tối ưu tỷ lệ phối trộn và đánh giá hiệu suất lâu dài trong các điều kiện thực tế.
Một số nghiên cứu ban đầu cũng cho thấy việc bổ sung biochar từ rong biển có thể cải thiện một số tính chất cơ học và độ bền lâu của bê tông
Một hướng nghiên cứu mới cho thấy rong biển có thể được xử lý thành biochar và sử dụng để thay thế một phần xi măng trong bê tông, đồng thời giúp lưu trữ thêm carbon trong quá trình đóng rắn. Cách tiếp cận này mở ra tiềm năng giảm phát thải ngay từ giai đoạn sản xuất vật liệu xây dựng.
Những thay đổi trong thành phần cấp phối bê tông đang trở thành trọng tâm của các nghiên cứu vật liệu hiện nay. Việc bổ sung biochar từ rong biển kết hợp với công nghệ dưỡng hộ bằng CO₂ cho thấy khả năng vừa thay thế một phần xi măng vừa tăng cường lưu trữ carbon trong vật liệu.
Vật liệu từ rong biển và khả năng thay thế xi măng
Trong các nghiên cứu gần đây, rong biển được nuôi trồng trong điều kiện kiểm soát, sau đó xử lý để tạo thành biochar thông qua quá trình nhiệt phân trong môi trường thiếu oxy. Kết quả thu được là một dạng vật liệu giàu carbon có cấu trúc xốp, có thể sử dụng như một thành phần trong cấp phối bê tông.
Các lỗ rỗng trong biochar giúp giữ nước và tạo thêm không gian cho các phản ứng trong quá trình đóng rắn. Tuy nhiên, rong biển không thể sử dụng trực tiếp mà cần xử lý phù hợp để tránh ảnh hưởng đến liên kết và quá trình đông kết của xi măng.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các phương án xử lý nhằm tăng tỷ lệ thay thế xi măng mà vẫn đảm bảo các đặc tính cơ bản. Một số nghiên cứu liên quan cho thấy mức thay thế có thể đạt tới 30% và cường độ có thể cải thiện dần theo thời gian, dù chưa thể khẳng định tính ổn định trong mọi điều kiện.
Giảm phát thải kết hợp giảm xi măng và dưỡng hộ bằng CO₂
Xi măng hiện đóng góp khoảng 7 - 8% tổng lượng phát thải CO₂ toàn cầu, chủ yếu từ quá trình nung clinker và phản ứng phân hủy đá vôi. Vì vậy, việc giảm hàm lượng xi măng trong bê tông có ý nghĩa trực tiếp trong việc cắt giảm phát thải. Bên cạnh đó, nghiên cứu còn kết hợp công nghệ dưỡng hộ bằng CO₂. Trong quá trình này, bê tông tươi được tiếp xúc với khí CO₂ nồng độ cao, tạo phản ứng với các hợp chất chứa canxi để hình thành các khoáng chất ổn định, giúp giữ carbon lại trong cấu trúc vật liệu.
Một số kết quả cho thấy có thể lưu trữ tới 45% lượng CO₂ đưa vào mà không làm suy giảm chất lượng bê tông. Việc kết hợp 2 giải pháp này cho phép giảm phát thải từ cả nguồn nguyên liệu và trong quá trình đóng rắn.
Tiềm năng ứng dụng và những thách thức cần giải quyết
Dù có nhiều triển vọng, vật liệu từ rong biển vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và chưa được kiểm chứng ở quy mô công trình. Các yếu tố như độ bền lâu dài, khả năng chống nứt, chống thấm và chống ăn mòn cốt thép cần được đánh giá đầy đủ, đặc biệt trong môi trường ven biển có điều kiện khắc nghiệt.
Ngoài ra, việc sản xuất biochar từ rong biển đòi hỏi quy trình kiểm soát chặt chẽ, kéo theo chi phí và năng lượng bổ sung. Do đó, hiệu quả môi trường cần được cân đối với tính khả thi kinh tế khi triển khai ở quy mô lớn.
Một lợi thế đáng chú ý là rong biển có thể được nuôi trồng tại các khu vực ven biển, giúp chủ động nguồn nguyên liệu và giảm phụ thuộc vào các phụ phẩm công nghiệp truyền thống.
Hướng nghiên cứu này cho thấy tiềm năng phát triển các loại bê tông carbon thấp trong tương lai, khi một vật liệu có thể vừa thay thế một phần xi măng vừa góp phần lưu trữ CO₂ trong cấu trúc bê tông. Tuy nhiên, để tiến tới ứng dụng thực tế, cần thêm thời gian để hoàn thiện công nghệ và xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp.
Buildata
