Thử nghiệm bê tông có khả năng lưu trữ CO2 thông qua cơ chế khoáng hóa tăng tốc

Ngành xi măng và bài toán phát thải CO₂

Phát thải trong sản xuất xi măng hình thành từ 2 nguồn chính. Thứ nhất là năng lượng tiêu thụ trong quá trình nung ở nhiệt độ cao. Thứ hai là phản ứng hóa học phân hủy đá vôi trong quá trình sản xuất clinker, khi đó CO₂ được giải phóng trực tiếp do quá trình khử cacbonat.
 

Clinker là thành phần chính của xi măng portland và quyết định các tính chất cơ học của xi măng. Do đó, công đoạn sản xuất clinker có cường độ phát thải carbon cao nhất trong toàn bộ chuỗi sản xuất. Việc giảm tỷ lệ clinker trong xi măng thông qua sử dụng phụ gia khoáng hoặc chất kết dính thay thế đang là một trong những giải pháp trọng tâm được cộng đồng nghiên cứu và ngành công nghiệp quan tâm.

Trong khuôn khổ dự án C-SINC do một đối tác công nghiệp tại Thụy Điển điều phối, các nhà khoa học từ Đức, Bỉ, Hà Lan và Tây Ban Nha đang phối hợp phát triển một hướng tiếp cận mới dựa trên vật liệu chứa magie.

Cơ chế khoáng hóa CO₂ bằng vật liệu chứa magie

Giải pháp được nghiên cứu sử dụng các silicat chứa magie có khả năng phản ứng với carbon dioxide trong điều kiện được kiểm soát. Thông qua quá trình khoáng hóa tăng tốc, CO₂ được chuyển hóa thành MgCO3.

MgCO3 sau đó được sử dụng như một phụ gia khoáng để thay thế một phần clinker trong bê tông. Điểm đáng chú ý của cơ chế này là CO₂ không chỉ được lưu giữ tạm thời mà được liên kết hóa học bền vững trong cấu trúc khoáng. Khi đã trở thành thành phần của khoáng chất, CO₂ được cố định trong thời gian dài và khó có khả năng thoát trở lại khí quyển.

Nhóm nghiên cứu cho biết nếu nguồn CO₂ được tách từ khí thải công nghiệp thì quy trình này có thể góp phần đưa lượng carbon đã phát thải quay trở lại chu trình vật liệu xây dựng dưới dạng liên kết ổn định.

Triển vọng ứng dụng trong bê tông tương lai

Mục tiêu của dự án là đưa loại bê tông mới vào ứng dụng trong thực tế xây dựng trong tương lai gần. Tại KIT, nhóm nghiên cứu chịu trách nhiệm đánh giá đặc tính cơ học và khả năng làm việc của chất kết dính mới trong bê tông.

Các nhà khoa học sử dụng chiến lược máy học kết hợp với các mô hình cơ học kết cấu để phân tích hành vi của vật liệu, tối ưu thành phần phối trộn và đánh giá hiệu suất sử dụng. Hoạt động thử nghiệm được triển khai ở quy mô phòng thí nghiệm và trên các cấu kiện kích thước lớn nhằm kiểm chứng khả năng áp dụng trong điều kiện thực tế.

Kết quả nghiên cứu kỳ vọng sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển bê tông có khả năng lưu trữ CO₂, đồng thời mở ra thêm một hướng tiếp cận mới trong nỗ lực giảm phát thải carbon của ngành xi măng và vật liệu xây dựng.

Buildata