Sản xuất bê tông, cũng như nguyên liệu chính là xi măng, là một trong những nguyên nhân hàng đầu phát thải CO2 ra môi trường, đóng góp ít nhất 8% vào tổng lượng phát thải toàn cầu. Chính vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi các nhà khoa học và kỹ sư đang tìm cách giảm thiểu tác động của vật liệu xây dựng này. Một giải pháp là không sử dụng bê tông nữa, việc xây dựng các công trình gỗ lớn ở Mỹ đã gia tăng nhanh chóng trong những năm gần đây. Một hướng đi khác là tìm cách làm cho bê tông bền vững hơn hoặc thậm chí biến nó thành một vật liệu xây dựng có khả năng hấp thụ carbon.
Trong nhiều thập kỷ qua, một trong những lĩnh vực được chú ý nhiều nhất là làm sao để bê tông lâu bền hơn, thậm chí vượt trội hơn so với loại bê tông siêu hiệu suất (UHPC) đang được sử dụng rộng rãi. Phương pháp phổ biến nhất để tăng cường độ bền của bê tông chính là áp dụng cách làm của người La Mã xưa, đó là phát triển khả năng tự “hàn” của bê tông. Điều này lý giải tại sao những hệ thống dẫn nước hàng nghìn năm tuổi ở Italy vẫn vững chãi như mới. Các kỹ sư La Mã đã sử dụng “hạt vôi” trộn lẫn trong bê tông, giúp chúng tự động lấp đầy các vết nứt trước khi chúng hình thành.
Gần đây, các nhà khoa học từ Đại học Texas A&M đã nghiên cứu để làm điều tương tự bằng cách sử dụng địa y. Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Materials Today Communications. Dù rằng công nghệ bê tông tự hàn không phải là điều gì mới mẻ, đã có nhiều tiêu đề trong các bài viết trước đó về những kỹ thuật mới nhằm tạo ra bê tông bền lâu, một số còn sử dụng vi khuẩn. Tuy nhiên, các tác giả của nghiên cứu mới này cho biết họ đã phát hiện ra một kỹ thuật cải tiến so với những nỗ lực trước đó.
Congrui Grace Jin, tác giả chính của nghiên cứu từ Texas A&M, cho biết: “Bê tông tự hàn dựa trên vi sinh vật đã được nghiên cứu rộng rãi hơn ba thập kỷ, nhưng nó vẫn gặp phải một hạn chế lớn, không có phương pháp tự hàn hiện tại nào là hoàn toàn tự động vì chúng cần cung cấp dinh dưỡng từ bên ngoài cho các tác nhân hàn gắn để liên tục sản xuất vật liệu sửa chữa”.
Địa y, thường thấy bám vào cây và đá, thực chất là một hệ thống cộng sinh phức tạp chứa cyanobacteria, nấm và tảo. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại địa y tổng hợp bao gồm một loại cyanobacteria có khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời (cùng với các nguyên tố trong khí quyển) làm thức ăn, và một số nấm tự nhiên sản xuất các vật liệu có thể lấp kín các vết nứt. Cụ thể, các loại nấm này có khả năng thu hút canxi ion, kích thích quá trình sản xuất canxi cacbonat, một vật liệu cực kỳ cứng có trong vỏ sò và san hô. (Canxi cacbonat chính là vật liệu đã làm bê tông của Rome trở nên cực kỳ bền chắc trong thời kỳ cổ đại.)
Trong các thử nghiệm lab, địa y tổng hợp này đã có thể lấp kín các vết nứt, ngay cả trong bê tông, chỉ nhờ vào ánh sáng mặt trời và không khí. Việc sử dụng hệ thống sửa chữa tự động này không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của bê tông mà còn giảm chi phí sửa chữa. Các tác giả hiện đang kiểm tra xem liệu loại nấm tổng hợp này có thể sửa chữa các vết nứt hiện có hay không.
Dù vậy, vẫn còn nhiều thách thức cho việc áp dụng rộng rãi bê tông tự hàn. Hiện tại, không nhiều công ty sản xuất loại bê tông này, và giá thành của nó vẫn cao hơn so với bê tông thông thường. Một số chuyên gia cho biết có thể phải mất thêm một thập kỷ nữa trước khi các chất phụ gia tự hàn thực sự phát triển mạnh mẽ. Khi thời điểm đó đến, thì địa y sẽ sẵn sàng. (popsci)
Trong nhiều thập kỷ qua, một trong những lĩnh vực được chú ý nhiều nhất là làm sao để bê tông lâu bền hơn, thậm chí vượt trội hơn so với loại bê tông siêu hiệu suất (UHPC) đang được sử dụng rộng rãi. Phương pháp phổ biến nhất để tăng cường độ bền của bê tông chính là áp dụng cách làm của người La Mã xưa, đó là phát triển khả năng tự “hàn” của bê tông. Điều này lý giải tại sao những hệ thống dẫn nước hàng nghìn năm tuổi ở Italy vẫn vững chãi như mới. Các kỹ sư La Mã đã sử dụng “hạt vôi” trộn lẫn trong bê tông, giúp chúng tự động lấp đầy các vết nứt trước khi chúng hình thành.
Gần đây, các nhà khoa học từ Đại học Texas A&M đã nghiên cứu để làm điều tương tự bằng cách sử dụng địa y. Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Materials Today Communications. Dù rằng công nghệ bê tông tự hàn không phải là điều gì mới mẻ, đã có nhiều tiêu đề trong các bài viết trước đó về những kỹ thuật mới nhằm tạo ra bê tông bền lâu, một số còn sử dụng vi khuẩn. Tuy nhiên, các tác giả của nghiên cứu mới này cho biết họ đã phát hiện ra một kỹ thuật cải tiến so với những nỗ lực trước đó.
Congrui Grace Jin, tác giả chính của nghiên cứu từ Texas A&M, cho biết: “Bê tông tự hàn dựa trên vi sinh vật đã được nghiên cứu rộng rãi hơn ba thập kỷ, nhưng nó vẫn gặp phải một hạn chế lớn, không có phương pháp tự hàn hiện tại nào là hoàn toàn tự động vì chúng cần cung cấp dinh dưỡng từ bên ngoài cho các tác nhân hàn gắn để liên tục sản xuất vật liệu sửa chữa”.
Địa y, thường thấy bám vào cây và đá, thực chất là một hệ thống cộng sinh phức tạp chứa cyanobacteria, nấm và tảo. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại địa y tổng hợp bao gồm một loại cyanobacteria có khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời (cùng với các nguyên tố trong khí quyển) làm thức ăn, và một số nấm tự nhiên sản xuất các vật liệu có thể lấp kín các vết nứt. Cụ thể, các loại nấm này có khả năng thu hút canxi ion, kích thích quá trình sản xuất canxi cacbonat, một vật liệu cực kỳ cứng có trong vỏ sò và san hô. (Canxi cacbonat chính là vật liệu đã làm bê tông của Rome trở nên cực kỳ bền chắc trong thời kỳ cổ đại.)
Trong các thử nghiệm lab, địa y tổng hợp này đã có thể lấp kín các vết nứt, ngay cả trong bê tông, chỉ nhờ vào ánh sáng mặt trời và không khí. Việc sử dụng hệ thống sửa chữa tự động này không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của bê tông mà còn giảm chi phí sửa chữa. Các tác giả hiện đang kiểm tra xem liệu loại nấm tổng hợp này có thể sửa chữa các vết nứt hiện có hay không.
Dù vậy, vẫn còn nhiều thách thức cho việc áp dụng rộng rãi bê tông tự hàn. Hiện tại, không nhiều công ty sản xuất loại bê tông này, và giá thành của nó vẫn cao hơn so với bê tông thông thường. Một số chuyên gia cho biết có thể phải mất thêm một thập kỷ nữa trước khi các chất phụ gia tự hàn thực sự phát triển mạnh mẽ. Khi thời điểm đó đến, thì địa y sẽ sẵn sàng. (popsci)
