Một số công nghệ bê tông thế hệ mới hiện nay ứng dụng vật liệu tự nhiên như đất tảo cát (diatomaceous earth) kết hợp công nghệ in 3D để tối ưu khả năng hấp thụ CO₂ và tính linh hoạt trong sản xuất.
Bê tông thế hệ mới với đất tảo cát và in 3D là một giải pháp tiềm năng cho ngành xây dựng, vừa thân thiện với môi trường vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao (trong ảnh: Mô hình in 3D thiết kế bề mặt tối thiểu tuần hoàn 3 chiều (TPMS))
Các nhà khoa học Đại học Pennsylvania (Hoa Kỳ) đã kết hợp công nghệ in 3D, vật liệu hóa thạch tảo vi sinh, và thiết kế hình học sinh học để tạo ra bê tông thế hệ mới có khả năng hấp thụ CO₂ vượt trội.
Thành phần chính
Đất tảo cát: là khoáng vật siliceous có cấu trúc rỗng và diện tích bề mặt lớn, giúp tăng khả năng hấp thụ CO₂, đồng thời cải thiện tính chất cơ học và cách nhiệt của bê tông.
Chất kết dính không xi măng (geopolymer hoặc phụ gia khoáng thay thế): giúp giảm đáng kể lượng CO₂ phát thải so với xi măng Portland truyền thống.
Công nghệ in 3D xây dựng: cho phép tạo hình cấu trúc linh hoạt, tiết kiệm nguyên vật liệu và giảm lãng phí.
Ứng dụng nghiên cứu thực tế
Nhật Bản và Châu Âu đang triển khai nhiều dự án sử dụng đất tảo cát kết hợp bê tông hấp thụ CO₂ trong công trình đô thị, lát vỉa hè, mái xanh.
Hoa Kỳ (startup như CarbonBuilt và Biomason) đã thương mại hóa sản phẩm bê tông hấp thụ CO₂ sử dụng vi sinh và khoáng thay thế xi măng.
Một số viện nghiên cứu tại Hàn Quốc và Trung Quốc đã công bố thử nghiệm thành công bê tông 3D sử dụng đất tảo cát với khả năng hấp thụ >50 kg CO₂/tấn vật liệu.
Ưu điểm của bê tông thế hệ mới
Hấp thụ CO₂: Bê tông thế hệ mới có khả năng hấp thụ CO₂ tốt hơn so với bê tông truyền thống, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Độ bền: Các thử nghiệm cho thấy bê tông này có độ bền nén và uốn cao hơn, đảm bảo tính ổn định và an toàn cho các công trình xây dựng.
Tiết kiệm chi phí: In 3D giúp giảm lượng nguyên vật liệu cần thiết, từ đó tiết kiệm chi phí sản xuất và thi công.
Tiến độ nhanh: In 3D cho phép thi công nhanh chóng và hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống.
Khả năng sản xuất thương mại
Chi phí sản xuất: Đang giảm dần nhờ tối ưu dây chuyền và phát triển vật liệu nội địa như đất tảo cát sẵn có.
Tính khả thi trong xây dựng: Công nghệ in 3D đang mở rộng ứng dụng từ nhà ở, tường chắn, hạ tầng nhẹ.
Tiêu chuẩn hóa: Một số nước đã bắt đầu thiết lập tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng loại bê tông này.
Kết luận
Bê tông thế hệ mới, sử dụng đất tảo cát và công nghệ in 3D, có khả năng hấp thụ CO₂ vượt trội, đồng thời tăng cường độ bền và giảm chi phí xây dựng.
Cụ thể, các thử nghiệm cho thấy loại bê tông này có độ bền nén và uốn cao hơn so với bê tông truyền thống, đồng thời hấp thụ nhiều CO₂ hơn. Việc sử dụng đất tảo cát và in 3D cũng giúp tiết kiệm nguyên liệu và đẩy nhanh tiến độ thi công.
Sự kết hợp giữa vật liệu tự nhiên (đất tảo cát) và công nghệ hiện đại (in 3D, chất kết dính phi xi măng) đang mở ra một hướng đi đột phá cho vật liệu xây dựng thế hệ mới. Đây là một hướng nghiên cứu cần được khuyến khích tại Việt Nam để hướng tới xây dựng bền vững và trung hòa carbon trong ngành xi măng – bê tông.