Xi Măng được Hình Thành Từ đá Vôi Sinh Học Thân Thiện Môi Trường

Mới đấy các nhà khoa học tại Đại học Colorado Boulder tuyên bố đã khám phá ra một vật liệu mới xanh hơn thông qua việc khai thác một loài vi tảo mây, chúng tạo ra các hạt đá vôi một cách tự nhiên thông qua quá trình quang hợp.

Đá vôi là thành phần chính trong xi măng, nhưng việc thêm nó vào hỗn hợp sẽ tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Đầu tiên, nó cần phải được chiết xuất từ đất, sau đó nghiền nát, nung ở nhiệt độ cực cao và xử lý, bao gồm việc đốt cháy một lượng lớn nhiên liệu hóa thạch và kết quả là cũng giải phóng CO2.

Các nhà khoa học đã đạt được những tiến bộ đầy hứa hẹn đối với các phương pháp bền vững hơn bằng cách thay thế đá vôi cho đất sét hoặc đá núi lửa bị loại bỏ, nhưng tiến bộ mới nhất đến từ việc phát hiện ra một loại vi tảo mây.

Nhà khoa học vật liệu Wil Srubar đã đến thăm các rạn san hô trong khu vực và tìm hiểu cách các cấu trúc được hình thành tự nhiên bởi canxi cacbonat, một thành phần quan trọng của đá vôi. Ông tự hỏi liệu quá trình tự nhiên này có thể được tận dụng để sản xuất vật liệu theo cách thân thiện hơn với môi trường hay không, điều này đã dẫn ông và nhóm của mình đến một dạng vi tảo có tên là coccolithophores.

Những sinh vật nhỏ bé này cô lập và lưu trữ carbon dioxide một cách tự nhiên thông qua quá trình quang hợp, sử dụng ánh sáng mặt trời và nước biển để biến nó thành canxi cacbonat với tốc độ nhanh hơn các rạn san hô. Chúng cũng sống ở nước ấm, nước lạnh, nước mặn và nước ngọt, điều này là một dấu hiệu tốt cho tiềm năng nuôi trồng trên toàn cầu.

Wil Srubar cho biết: “Bề ngoài, chúng tạo ra những lớp vỏ canxi cacbonat rất phức tạp và đẹp đẽ. Về cơ bản, nó là một lớp áo giáp bằng đá vôi bao quanh các tế bào”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng coccolithophores để sản xuất đá vôi sinh học, được sử dụng để thay thế cho đá vôi đã khai thác để tạo ra bê tông có tác động đến môi trường thấp hơn nhiều. Loại vật liệu mới được tạo ra "trông, cảm nhận và hoạt động giống hệt như bê tông", nhưng xi măng được sử dụng để tạo ra nó là loại trung hòa cacbon thuần hoặc thậm chí là âm cacbon.

Wil Srubar nhận định: “Đối với ngành công nghiệp, bây giờ là lúc để giải quyết các tác hại đối mới môi trường. Với một trong những giải pháp tốt nhất nhằm giúp ngành công nghiệp xi măng và bê tông giải quyết vấn đề phát thải của mình."

Srubar và nhóm của ông vừa được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tài trợ 3,2 triệu USD để tiếp tục phát triển kỹ thuật và xem xét các cách thức mở rộng quy mô sản xuất xi măng sinh học dựa trên đá vôi.

Các nhà khoa học tính toán rằng sẽ cần khoảng 1-2 triệu mẫu ao mở để nuôi trồng đủ vi tảo để đáp ứng nhu cầu xi măng của Hoa Kỳ, mà họ lưu ý chỉ là một phần trăm diện tích đất được sử dụng để trồng ngô. Nếu áp dụng trên toàn cầu, kỹ thuật này có thể giảm thiểu hai tỷ gigatons khí thải CO2 mỗi năm.