Xi măng là chất kết dính được sử dụng chính trong bê tông - vật liệu xây dựng phổ biến nhất trên thế giới, vì vậy, chúng đóng góp khoảng 8% lượng khí thải CO₂ trên toàn cầu. Sử dụng xi măng bền vững để chống biến đổi khí hậu hiện đang rất được quan tâm.
.jpg)
Bêtông cacbon thấp có thể thay thế OPC
Theo tổ chức nghiên cứu Chatham House có trụ sở tại London báo cáo rằng: Hiện nay 4 tỷ tấn xi măng được sản xuất mỗi năm, nhưng do tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng, con số đó dự kiến sẽ tăng lên 5 tỷ tấn trong 30 năm tới. Khí thải từ sản xuất xi măng là do nhiên liệu hóa thạch được sử dụng để tạo ra nhiệt cho quá trình hình thành xi măng, cũng như từ quá trình hóa học trong lò biến đá vôi thành clinker, sau đó nghiền và kết hợp các vật liệu khác để tạo ra xi măng. Do vậy, ngành công nghiệp và nền kinh tế khử carbon là yếu tố cần thiết để cải thiện sự cân bằng giữa dấu chân hệ sinh thái với các nguồn tài nguyên tái tạo của Trái đất.
Nguồn tài nguyên thiên nhiên của Trái đất ngày càng bị cạn kiệt, phần lớn sự tiêu tốn này đến từ ngành công nghiệp nặng và cách chúng ta xây dựng các thành phố của mình. Để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu trong việc xây dựng các thành phố, không thể không nhắc tới xi măng. Sản xuất xi măng có thể tạo ra tổng ¼ lượng khí CO₂ thải ra môi trường vào 2050. Xi măng, một thứ “keo” trong bê tông, là vật liệu bền, không thấm nước và vô cùng phổ biến trong ngành xây dựng hiện đại. Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều nhất trên thế giới. Do vậy, việc sản xuất một trong những thành phần quan trọng của nó – xi măng, tạo ra một lượng CO2 đáng kể nhưng thời gian qua đã không được xem xét đầy đủ.
Hiện nay, quá trình sản xuất xi măng đang chiếm khoảng 8% lượng khí thải CO₂ toàn cầu, khoảng một nửa trong số đó sinh ra từ các phản ứng hóa học trong quá trình sản xuất.
Khi các ngành công nghiệp khác như năng lượng và nông nghiệp giảm tỉ trọng phát thải, thì sản xuất xi măng có thể chiếm gần ¼ tổng lượng khí thải CO₂ do con người tạo ra vào năm 2050.
Sử dụng xi măng bền vững để bảo vệ môi trường, chống biến đổi khí hậu. Vào năm 2018, Hiệp hội Xi măng và Bê tông Toàn cầu, chiếm khoảng 30% sản lượng trên toàn thế giới, đã công bố Hướng dẫn bền vững đầu tiên của ngành, một tập hợp các phép đo chính như lượng khí thải và mức sử dụng nước nhằm theo dõi các cải tiến về hiệu suất và minh bạch.
Trong khi đó, nhiều phương pháp tiếp cận carbon thấp hơn đang được theo đuổi, với một số phương pháp đã được áp dụng. Công ty khởi nghiệp Solidia ở Piscataway, New Jersey, đang sử dụng một quy trình hóa học được cấp phép từ Đại học Rutgers để cắt giảm 30% lượng carbon dioxide thường thải ra trong quá trình sản xuất xi măng. Công thức này sử dụng nhiều đất sét hơn, ít đá vôi hơn và ít nhiệt hơn các quy trình điển hình. CarbonCure ở Dartmouth, Nova Scotia, lưu trữ carbon dioxide thu được từ các quy trình công nghiệp khác trong bê tông thông qua quá trình khoáng hóa thay vì giải phóng nó vào khí quyển dưới dạng sản phẩm phụ. Công ty CarbiCrete có trụ sở tại Montreal đã loại bỏ xi măng trong bê tông hoàn toàn, thay thế nó bằng một sản phẩm phụ của quá trình luyện thép được gọi là xỉ thép. Và Norcem, một nhà sản xuất xi măng lớn ở Na Uy, đang đặt mục tiêu biến một trong những nhà máy của mình thành nhà máy sản xuất xi măng không phát thải đầu tiên trên thế giới. Cơ sở này đã sử dụng nhiên liệu thay thế từ chất thải và dự định bổ sung công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon để loại bỏ hoàn toàn lượng khí thải vào năm 2030.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã kết hợp vi khuẩn vào công thức bê tông để hấp thụ carbon dioxide từ không khí và cải thiện các đặc tính của nó. Các công ty khởi nghiệp theo đuổi vật liệu xây dựng "sống" này bao gồm BioMason ở Raleigh, Bắc Carolina, tạo ra những viên gạch giống như xi măng bằng cách sử dụng vi khuẩn và các hạt được gọi là cốt liệu. Và trong một cải tiến do Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (Hoa Kỳ) tài trợ và được công bố trên tạp chí Matter, các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder đã sử dụng vi khuẩn quang hợp gọi là vi khuẩn lam để xây dựng một loại bê tông carbon thấp hơn. Họ đã cấy vi khuẩn vào giàn giáo cát-hydrogel để tạo ra những viên gạch có khả năng tự chữa lành vết nứt.
Một trong những loại xi măng có hàm lượng CO2 được quan tâm nhất đó là: Xi măng Portland, chúng được được tạo ra bằng cách nung hỗn hợp đá vôi và các khoáng chất khác đến khoảng 1.450°C, các phản ứng hóa học trong quá trình này giải phóng một lượng lớn CO₂.
Ngày nay, có nhiều loại xi măng có hàm lượng CO₂ thấp đã trở thành lựa chọn thay thế hấp dẫn, bền vững hơn so với xi măng Portland truyền thống. Điều quan trọng là quy trình sản xuất các vật liệu này dẫn đến lượng khí thải CO₂ thấp hơn nhiều so với xi măng Portland. Chính vì vậy, nó có thể giúp giảm lượng khí thải CO₂ từ 50 - 80%, tùy thuộc vào công nghệ sử dụng. Theo các nghiên cứu, việc chuyển hoàn toàn sang xi măng bền vững có thể giảm phát thải CO₂ từ 1,72 - 2,75 tỉ tấn khí thải mỗi năm. Đến năm 2050, chúng ta có thể giảm từ 7,25 - 11,6 tỉ tấn phát thải CO₂ phát thải hằng năm, lùi Ngày Trái đất vượt ngưỡng khoảng 40 ngày.
Chỉ bằng cách thay đổi loại xi măng mà chúng ta đang dùng để xây dựng các thành phố và cơ sở hạ tầng, chúng ta có thể hiện thực hóa được điều này. Nhưng ngoài ra, trong bê tông cũng có nhiều loại vật liệu khác, bao gồm cả những vật liệu phần lớn được tạo ra từ chất thải công nghiệp hoặc các sản phẩm phụ như tro bay, xỉ lò cao, đất sét nung, đá vôi nghiền mịn hoặc muội silic. Người ta trộn chúng với xi măng truyền thống, hoặc là chất kết dính mà không cần bất cứ xi măng Portland nào.
Nhiều loại xi măng bền vững đã được nêu rõ trong báo cáo năm 2016 của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc là có tiềm năng lớn nhất trong việc giảm phát thải CO₂ liên quan đến xi măng. Tuy nhiên, ngành xây dựng vẫn không mấy hào hứng với các công nghệ xi măng bền vững mặc cho những ưu điểm về môi trường và kỹ thuật. Thay vào đó chủ yếu tập trung vào các thị trường ngách nhỏ hơn. Điều này đã hạn chế khả năng khử cacbon của ngành.
Nếu thực sự muốn giảm thiểu những tác động tiêu cực đến môi trường, chúng ta cần phải hành động ngay từ bây giờ. Các nhà lãnh đạo trên thế giới đã cam kết ứng phó với biến đổi khí hậu bằng cách giữ cho nhiệt độ trung bình toàn cầu không tăng quá 2°C và nỗ lực giới hạn mức tăng ở mức 1,5°C.
Để làm được điều này, chúng ta phải cách mạng hóa cách thức xây dựng các thành phố, chuyển sang sử dụng xi măng bền vững, tái sử dụng chất thải công nghiệp và thúc đẩy một nền kinh tế tuần hoàn.
Nguồn: Văn phòng Viện Nghiên cứu sáng chế và Khai thác công nghệ./.
