Xi măng sinh học giúp giảm thải ô nhiễm môi trường

Wil Srubar cầm khối bê tông mẫu được phát triển dựa trên vi tảo. (Nguồn: Glenn Asakawa).

Hằng năm, quá trình sản xuất xi măng đã tạo ra một lượng lớn CO2 khổng lồ. Hơn nữa, chất lượng không khí của khu vực sản xuất xi măng cũng bị ảnh hưởng nặng nề, do việc đốt đá vôi thải ra nhiều chất ô nhiễm và khí độc vào không khí.

Xi măng là thành phần quan trọng nhất của bê tông, là yếu tố quyết định trực tiếp đến chất lượng bê tông và độ bền của công trình. Ngày nay, xi măng được sử dụng rất rộng rãi do ưu điểm thi công đơn giản, nguyên vật liệu ban đầu đã có sẵn, có tính chất cơ học tốt, tuổi thọ cao.

Nhưng vì những tổn thất to lớn gây ra với môi trường, chiếm khoảng 7% lượng phát thải khí nhà kính hàng năm do quá trình sản xuất sử dụng nhiều carbon, vì thế các nhà khoa học tại Đại học Colorado Boulder đã khám phá ra cách có thể bảo vệ môi trường hơn thông qua một loài vi tảo mây. Chúng tạo ra các hạt đá vôi một cách tự nhiên thông qua quá trình quang hợp và kết quả là có thể biến những tòa nhà thành bể chứa carbon.

Trong một chuyến đi tại Thái Lan, Giáo sư Srubar đã phát hiện ra cấu trúc kì lạ của canxi carbonate (CaCO3) được xây dựng tự nhiên xung quanh các rạn san hô, từ đó trong đầu ông có ý tưởng về loại xi măng sinh học này.

Khi trở về Mỹ, Giáo sư Srubar cùng các cộng sự quyết định nuôi cấy nhóm vi tảo có tên là Coccolithophore. Nhóm tảo này có khả năng tạo ra đá vôi sinh học bằng cách hình thành mỏ canxi carbonate 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. Hơn nữa, tảo Coccolithophore tạo ra canxi carbonate 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 carbon dioxide hòa tan và ánh sáng mặt trời. Ngoài ra, vì vi tảo có thể tồn tại ở cả nước mặn và nước ngọt, chúng có thể sử dụng để sản xuất đá vôi ở hầu hết mọi nơi.

Điều đáng ngạc nhiên là sản xuất xi măng từ đá vôi sinh học không chỉ trung hòa cacbon mà còn loại bỏ carbon do vi tảo hấp thụ CO2 từ môi trường và lưu trữ dưới dạng canxi carbonate. Do đó, bê tông được hình thành từ xi măng này có thể mở ra kỷ nguyên xây dựng bền vững mới trên toàn thế giới.