Các nhà nghiên cứu Mỹ phát triển xi măng làm từ tảo thân thiện với môi trường

(Ảnh minh họa: WIWITHTHANON BOONYUNG/Shutterstock)

Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu Mỹ đã tạo ra xi măng sinh học dựa trên vi tảo nhằm mục đích giảm lượng phát thải các-bon.

(Ảnh minh họa: WIWITHTHANON BOONYUNG/Shutterstock)

Cụ thể, một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Colorado Boulder, Đại học North Carolina Wilmington và Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ đã phát triển một phương pháp trung hòa các-bon độc đáo bằng cách thức sử dụng xi măng có thể sản xuất từ đá vôi sinh học. Vật liệu mới này hứa hẹn có thể giảm thiểu đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường do các hoạt động xây dựng trên toàn cầu gây ra.

Theo một báo cáo của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA), xi măng đứng thứ 3 trong số 10 nguồn gây ô nhiễm công nghiệp lớn nhất. Mỗi năm có khoảng 2 tỷ tấn CO2 thải vào môi trường do quá trình sản xuất và sử dụng xi măng. Dù là ở nơi nào, thật khó để hình dung các hoạt động xây dựng sẽ ra sao nếu không có bê tông và xi măng.

Trưởng nhóm nghiên cứu Wil Srubar, Giáo sư tại Đại học Colorado Boulder, cho hay rằng quá trình sản xuất thương mại xi măng Portland liên quan đến việc đốt một lượng lớn đá vôi dẫn đến tình trạng phát thải CO2, chất ô nhiễm và khí độc, ảnh hưởng nặng nề tới chất lượng không khí của khu vực xung quanh.

Giải pháp cho vấn đề này nảy ra trong đầu ông Srubar vào năm 2017 trong một chuyến đi đến Thái Lan, nơi ông thấy các cấu trúc can-xi các-bonat (CaCO3) được xây dựng tự nhiên xung quanh các rạn san hô. Đá vôi cũng được tạo ra từ canxi các-bonat. Nhìn vào các mỏ CaCO3, ông Srubar nghĩ rằng đá vôi cũng có thể được nuôi cấy tự nhiên thay vì khai thác từ mỏ đá.

Khi trở về Mỹ, ông Srubar đã cùng các cộng sự quyết định nuôi cấy một nhóm vi tảo có tên là Coccolithophore. Các thành viên của nhóm tảo này có khả năng tạo ra đá vôi sinh học bằng cách hình thành các mỏ can-xi các-bonat trong quá trình quang hợp. Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng không giống như đá vôi tự nhiên phải mất hàng triệu năm để hình thành bên dưới mặt đất, phiên bản sinh học của Coccolithophore có thể được tạo ra trong thời gian thực.

Ngoài ra, tảo Coccolithophore tạo ra can-xi các-bonat nhanh hơn so với các rạn san hô mà Giáo sư Srubar đã quan sát ở Thái Lan. Nguyên liệu thô cần thiết để hình thành đá vôi sinh học trong nước biển chỉ bao gồm các-bon đi-ô-xít hòa tan và ánh sáng mặt trời. Bên cạnh đó, vì vi tảo có thể tồn tại ở cả nước mặn và nước ngọt, nên chúng có thể được sử dụng để sản xuất đá vôi ở hầu hết mọi nơi.

Video các nhà nghiên cứu Mỹ tạo ra xi măng sinh học dựa trên vi tảo:

Điều đáng ngạc nhiên là việc sản xuất xi măng từ đá vôi sinh học không chỉ trung hòa các-bon mà còn loại bỏ các-bon do vi tảo hấp thụ CO2 từ môi trường cũng như lưu trữ dưới dạng can-xi các-bonat. Vậy nên, bê tông được hình thành từ xi măng này có thể mở ra một kỷ nguyên xây dựng bền vững mới trên toàn thế giới.

Thông qua nghiên cứu trên, ông Srubar đã được trao giải thưởng CAREER của Tổ chức Khoa học Quốc gia và gần đây, nhóm của ông đã nhận được khoản tài trợ trị giá tới 3,2 triệu USD từ Bộ Năng lượng Mỹ. Họ cũng hợp tác với nhiều công ty tư nhân nhằm mở rộng quy mô của các hoạt động nghiên cứu và sản xuất liên quan đến đá vôi sinh học.

Phan Anh