Công thức mới có thể giảm thiểu hiệu ứng nhà kính! | ||
| Bêtông là vật liệu xây dựng sử dụng nhiều nhất trên thế giới.
Bêtông là vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều nhất trên thế giới và ảnh hưởng đến sự nóng lên của toàn cầu - chiếm 1/10 lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trong ngành công nghiệp. Giờ đây, một nghiên cứu mới đã tìm được cách giảm hơn một nửa lượng khí thải và kết quả là sẽ có một vật liệu mạnh hơn, bền hơn!
Kết quả nghiên cứu được rút ra từ các phân tích nguyên tử từ cấu trúc phức hợp của bêtông, đó là hỗn hợp của cát, sỏi, nước và xi măng. Xi măng được sản xuất bằng cách đun nguyên liệu giàu canxi (thường là đá vôi) với chất liệu giàu silica (thường là đất sét) ở nhiệt độ 1.500 độ C, tạo ra một khối cứng được gọi là "clinker." Sau đó chúng được nghiền thành bột. Chính quá trình đốt nóng đá vôi và đun nóng xi măng là nguyên nhân hầu hết sản sinh ra lượng khí gây hiệu ứng nhà kính.
|
Các phân tích mới cho thấy rằng việc giảm tỷ lệ canxi silicat (CaSiO3) không chỉ cắt giảm được lượng khí thải sinh ra mà còn làm cho bêtông tốt và cứng hơn. Những phát hiện này được đăng lên tạp chí Nature Communications bởi nhà nghiên cứu khoa học cao cấp Roland Pellenq, giáo sư Krystyn Van Vliet, Franz-Josef Ulm, Sidney Yip, Markus Buehler và tám đồng đồng nghiệp.
Pellenq nói rằng: "Xi măng là vật liệu được sử dụng nhiều nhất trên thế giới", ước tính việc sử dụng xi măng nhiều gấp 3 lần thép! "Không có cách nào khác để che chở cho con người một cách lâu bền" và "Chuyển chất lỏng thành đá một cách dễ dàng trong vòng 10 giờ ở nhiệt độ phòng - Đó là sự kỳ diệu của xi măng".
Pellenq giải thích: trong xi măng thông thường tỷ lệ canxi (Ca) và silicdioxit (SiO2) dao động từ khoảng 1,2 - 2,2; với 1,7 được chấp nhận là tỷ lệ tiêu chuẩn. Tuy nhiên, trong cấu trúc phân tử kết quả không bao giờ so sánh chi tiết được. Pellenq và các đồng nghiệp của ông đã xây dựng một cơ sở dữ liệu của tất cả các công thức hóa học và thấy rằng hỗn hợp tối ưu không phải thường được sử dụng như bây giờ mà là một tỷ lệ khoảng 1,5.
Ông nói, khi tỷ lệ khác nhau cấu trúc phân tử của vật liệu cứng tiến triển từ dạng cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ sang một cấu trúc thủy tinh bị rối loạn. Họ nhận thấy tỷ lệ 1,5 phần canxi cho mỗi một phần silicdioxit là "một tỷ lệ huyền diệu". Bởi vì ở tỷ lệ đó đó vật liệu có thể đạt được tính chất cơ học, độ bền gấp hai lần so với xi măng thông thường.
Pellenq cho biết thêm những phát hiện đã được xác nhận sau khi đã kiểm chứng trên hàng loạt thí nghiệm. Ông nói, lượng khí thải liên quan đến sản xuất bê tông đang chiếm khoảng 5-10% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trong ngành công nghiệp. "Bất kỳ việc giảm hàm lượng canxi trong hỗn hợp xi măng sẽ có tác động đến lượng khí thải CO2". Trong thực tế việc giảm lượng khí thải có thể lên tới 60%.
Pellenq nói, bởi vì vật liệu "có tính chất thủy tinh" và "ít tinh thể" nên nó sẽ không có ứng suất dư trong vật liệu, do đó độ bền sẽ tăng lên.
Công trình này là kết quả của năm năm nghiên cứu bởi một nhóm cộng tác ở MIT và CNRS, nơi Pellenq là giám đốc nghiên cứu. Hai tổ chức có một phòng thí nghiệm chung tại MIT gọi là Multi-Scale Materials Science for Energy and Environment.
Nguồn: Viện Công nghệ Massachusetts
