Cà rốt có thể thay thế xi măng

Các nhà khoa học đến từ trường đại học Lancaster của Anh Quốc đã chứng minh rằng, ngoài những lợi ích dành cho sức khỏe, cà rốt còn có thể thay xi-măng trong ngành công nghiệp xây dựng.

Giáo sư Saafi đang thử nghiệm độ bền của loại bê tông được sản xuất từ xi-măng cà rốt.

Nhóm nhà nghiên cứu do giáo sư công nghệ Mohamed Saafi dẫn đầu đã chứng minh, cà rốt hoàn toàn có thể là một vị cứu tinh đặc biệt cho nỗ lực cắt giảm dấu chân các bon của ngành công nghiệp xây dựng.

Nhóm nhà khoa học đã chiết xuất được 1 chất mà họ gọi nano platelet từ các sợi của loại củ có màu vàng nói trên và sử dụng chất này để tạo ra một loại bê tông mới bền hơn so với bê tông tiêu chuẩn hiện nay. 

Bê tông tiêu chuẩn hiện nay được trộn từ nước, chất rắn (sỏi, đá hoặc cát) và bột xi măng. Xi măng là chất liên kết giúp làm cứng và tăng cường kết cấu của bê tông. Khi các nano platelet của cà rốt được thêm vào hỗn hợp bê tông tiêu chuẩn, các nano platelet nguồn gốc thực vực này bất ngờ phản ứng hóa học, làm tăng lượng hydrat canxi silicat– vật chất chịu trách nhiệm làm bê tông rắn chắc.

Theo kết quả nghiên cứu ban đầu, cứ nửa kg nano vật liệu platelet cà rốt sẽ thay thế được 10kg xi măng cho mỗi m3 bê tông. 

"Vật liệu tổng hợp mới không chỉ vượt trội so với các sản phẩm xi măng hiện tại về tính cơ học và vi cấu trúc mà còn tiết kiệm được lượng xi măng cần dùng", Giáo sư Saafi cho biết. "Điều này làm giảm đáng kể cả mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải CO2 trong ngành sản xuất xi măng”.

Cứ nửa kg nano vật liệu platelet cà rốt sẽ thay thế được 10kg xi măng cho mỗi m3 bê tông.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc thêm các nano-platelets khiến bê tông cứng hơn mà lại tiết kiệm bột xi măng hơn. Một hỗn hợp vững chắc hơn cũng có nghĩa là các tòa nhà sẽ cần ít bê tông hơn, dẫn đến lợi ích môi trường tăng đáng kể. Loại bột xi măng này của nhóm nghiên cứu cũng có thể cải thiện các phụ gia xi măng khác có sẵn trên thị trường như graphene và ống nano cacbon, giúp tiết kiệm chi phí sản xuất.

“Về cơ bản, nếu chúng tôi cải thiện được các đặc tính cơ học của xi-măng,  chúng tôi sẽ hạn chế được việc sử dụng chúng trong xây dựng”, giáo sư Mohamed Saafi cho biết.

Những ưu điểm khác bao gồm một vi cấu trúc đặc hơn, ngăn ngừa sự mài mòn và khiến vật liệu bền chắc vượt trội. 

Nhóm nghiên cứu cũng dùng sợi của củ cải đường trong quy trình gia cố xi-măng. Toàn bộ nguyên liệu mà nhóm nhà khoa học sử dụng đều là những loại rau củ thải loại của ngành công nghiệp thực phẩm. Do đó, việc dùng cà rốt hay củ cải đường để sản xuất xi-măng không gây ra xung đột với nguồn cung thực phẩm của thế giới. Trái lại, dự án còn góp phần chống lại nạn lãng phí thực phẩm. 

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Mohamed Saafi đang làm việc cho dự án B-SMART do Liên minh EU tài trợ. Mục đích của dự án là nghiên cứu cách thức các hạt nano chiết xuất từ rau củ có thể khiến hỗn hợp bê tông rắn chắc và thân thiện với môi trường hơn. Theo kế hoạch, sau cà rốt, nhóm cũng sẽ nghiên cứu khả năng gia cố kết cấu bê tông hiện tại bằng các hạt nano thực vật khác.

Hiện nay, đối với mỗi tấn xi măng được sản xuất, khoảng 900 mét khối khí CO2 được thải ra, tương ứng với gần 90% lượng khí thải kết hợp với hỗn hợp bê tông trung bình. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế IEA, quy trình sản xuất xi măng lâu năm chịu trách nhiệm cho 7% tổng lượng khí thải CO2 trên toàn thế giới. Với xu hướng xây dựng gần đây, sản lượng xi măng dự kiến sẽ tăng gấp đôi trong 30 năm tới.

Loại bê tông trộn với xi-măng cà rốt của giáo sư Saafi bền hơn, ít bị mài mòn hơn và thân thiện với môi trường hơn.

Trong một nghiên cứu riêng khác, nhóm của giáo sư Saafi đã chế tạo thành công một nguyên mẫu xi-măng thông minh có thể tích trữ điện năng. Hỗn hợp bê tông Geopolymer – Kali KGP như trong phim khoa học viễn tưởng, được sản xuất từ tro bụi và các dung dịch hóa học này có tính dẫn điện nhờ vào các ion kali nằm bên trong các khối tinh thể.  

Hỗn hợp KGP có thể trữ và tạo ra 500 wat điện/m2 và biến các tòa nhà, cầu cống, thậm chí là đá lát đường thành những bình tích điện giá rẻ sau khi được nối vào các nguồn cấp điện như các bảng pin năng lượng mặt trời. Ở thời điểm này, những cột đèn đường cũng có thể tự cấp điện cho mình. 

Giáo sư  Saafi cho biết, các cấu trúc sử dụng hỗn hợp KGP không chỉ tự cung cấp điện năng cho các thiết bị bên trong mà còn tự động giám sát tình trạng “sức khỏe” của chính mình. 

“Bên cạnh việc tích trữ năng lượng thì những chiếc bình ắc-quy này còn có thể sử dụng như là những chiếc cảm biến”, giáo sư Saafi nói. “Bạn có thể gắp chúng vào các công trình như cầu hay một chiếc tubin gió để phát hiện những vết nứt do gió hay những phương tiện hạng nặng gây ra. Bạn có thể gắn hàng trăm bình ắc-quy loại này vì chúng rất rẻ”.