Một loại bột dẻo màu trắng mới phát triển gần đây trông không có gì đặc biệt, nhưng nó có thể giúp giải quyết tình trạng thiếu cát, đồng thời khiến quá trình sản xuất xi măng thu giữ carbon dioxide thay vì thải ra nó. Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern đã tạo ra thứ này từ nước biển, điện và CO2.

Bê tông là vật liệu nhân tạo được sử dụng rộng rãi nhất, tuy nhiên sản xuất bê tông lại là một trong những quá trình gây ô nhiễm nhất. Hơn nữa, trên quy mô toàn cầu, nó đòi hỏi lượng lớn cát, ngày càng khó khai thác (về mặt tài chính và môi trường) từ bờ biển, đáy biển và lòng sông.

Một vật liệu mới từ Northwestern có thể giúp giải quyết cả hai vấn đề. Được tạo thành từ canxi cacbonat và magiê hydroxit theo tỷ lệ khác nhau, nó khá đơn giản để tạo ra – chỉ cần lấy một ít nước biển đốt bằng điện và thổi một ít CO2 qua đó.

Theo nhóm nghiên cứu, toàn bộ quá trình này tương tự như cách san hô và động vật thân mềm tạo ra vỏ của chúng. Cách thực hiện như sau: hai điện cực trong bể phát ra dòng điện thấp phân tách các phân tử nước thành khí hydro và ion hydroxide. Khi khí CO2 được thêm vào, thành phần hóa học của nước thay đổi, làm tăng mức ion bicarbonate. Các ion hydroxide và bicarbonate này phản ứng với ion tự nhiên khác trong nước biển, tạo ra các khoáng chất rắn tập trung tại các điện cực.

Kết quả cuối cùng là một vật liệu màu trắng đa năng không chỉ lưu trữ carbon mà còn có thể thay thế cát hoặc sỏi trong xi măng, tạo thành bột nền cho các vật liệu xây dựng khác như thạch cao và sơn.

Một mẫu vật liệu carbon âm mới được làm từ nước biển, điện và CO2.

Điều thú vị là các nhà nghiên cứu phát hiện ra vật liệu này có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh lưu lượng, thời điểm, thời lượng của CO2 và nước biển, cũng như điện áp và dòng điện. Alessandro Rotta Loria, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã chứng minh khi tạo ra những vật liệu này, chúng tôi có thể kiểm soát hoàn toàn đặc tính của chúng, chẳng hạn như thành phần hóa học, kích thước, hình dạng và độ xốp. Điều đó mang lại cho chúng tôi một số sự linh hoạt để phát triển các vật liệu phù hợp với các ứng dụng khác nhau".

Quá trình này xanh hơn nhiều so với phương pháp thông thường để sản xuất các vật liệu xây dựng. Nó không chỉ làm giảm nhu cầu khai thác lượng lớn cát từ môi trường tự nhiên mà sản phẩm phụ dạng khí duy nhất là hydro, bản thân nó có thể được thu giữ để sử dụng làm nhiên liệu sạch. CO2 được sử dụng để sản xuất vật liệu thậm chí có thể đến từ khí thải từ quá trình sản xuất xi măng thông thường, trong trường hợp đó, quá trình này có thể làm cho xi măng thông thường xanh hơn như một sản phẩm phụ.

“Có thể tạo ra một vòng tuần hoàn nơi chúng ta cô lập CO2 ngay tại nguồn. Nếu các nhà máy bê tông và xi măng nằm trên bờ biển, chúng ta có thể sử dụng đại dương ngay bên cạnh chúng để cung cấp năng lượng cho các lò phản ứng chuyên dụng, nơi CO2 được chuyển đổi thông qua điện sạch thành các vật liệu có thể được sử dụng cho vô số ứng dụng trong ngành xây dựng. Khi đó, những vật liệu thực sự sẽ trở thành bồn chứa carbon”, Rotta Loria cho biết.

Nước biển, điện và carbon dioxide... không phải là những mặt hàng đầu vào hiếm hoặc đắt tiền. Đương nhiên, quá trình này cần phải chứng minh ở quy mô công nghiệp, theo mốc thời gian thương mại và vượt qua được sự giám sát chặt chẽ của những người tính toán, nhưng với chúng tôi, nó chắc chắn là một sự đổi mới có tiềm năng ấn tượng.

Nếu vật liệu thay thế cát thu giữ carbon được thiết kế này chứng minh là rẻ hơn so với việc vận chuyển cát thực tế ở quy mô lớn, nó có thể đóng góp có ý nghĩa cho quá trình khử cacbon – nhưng bản thân nó sẽ không tạo ra xi măng xanh hoàn toàn. Đó là giai đoạn tiếp theo, khi cát được nghiền với đá vôi và nung nóng ở nhiệt độ trên 1.400°C (1.670 °K) trong lò nung tạo ra phần lớn lượng khí thải carbon.

Nguồn: vietq.vn