Các kỹ sư tạo nên bước đột phá lớn, biến bùn xử lý nước thành bê tông bền vững
bởi Đại học Nam Úc
Minh họa quá trình ăn mòn do vi sinh vật và cơ chế trên đường ống cống bê tông. Nguồn: Tạp chí Kỹ thuật Xây dựng (2025). DOI: 10.1016/j.jobe.2025.112682
Bê tông được sử dụng rộng rãi để làm đường ống cống do tính sẵn có, giá cả phải chăng và độ bền kết cấu, nhưng rất dễ bị ăn mòn do axit và vi khuẩn trong hệ thống cống rãnh, đòi hỏi phải liên tục sửa chữa và bảo dưỡng, gây tốn kém cho người nộp thuế Úc gần 70 tỷ đô la mỗi năm.
Các nhà nghiên cứu Úc đang giải quyết vấn đề tốn kém này mà cơ sở hạ tầng của quốc gia chúng ta đang phải đối mặt bằng cách phát triển một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho các đường ống cống xi măng truyền thống dễ bị nứt và ăn mòn.
Bằng cách kết hợp bùn - sản phẩm phụ của quá trình lọc nước uống - và xỉ lò cao, các kỹ sư của Đại học Nam Úc (UniSA) đã chứng minh rằng một vật liệu mới chống ăn mòn mạnh hơn xi măng hơn 50% và chống lại sự phân hủy do axit gây ra.
Nghiên cứu mới của họ được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật Xây dựng đánh giá hiệu quả của vật liệu hoạt hóa kiềm (AAM) và chứng minh lý do tại sao chúng có thể cách mạng hóa cơ sở hạ tầng nước thải trên toàn thế giới.
Các mẫu chứa 20% đến 40% bùn xử lý nước gốc phèn (AWTS) vẫn giữ được cường độ nén cao hơn 50% so với xỉ lò cao nghiền mịn 100% (GGBS), được sử dụng trong sản xuất xi măng.
Vật liệu mới này cũng hạn chế sự xâm nhập của vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh và làm chậm quá trình phân hủy do axit giảm.
Tiến sĩ kỹ thuật dân dụng UniSA Ứng cử viên Weiwei Duan, người có nghiên cứu dựa trên dự án này, cho biết có một lợi ích lớn khác: tìm ra cách sử dụng hiệu quả về mặt chi phí và thân thiện với môi trường cho chất thải xử lý nước.
"Bùn thường được thải ra bãi chôn lấp, không chỉ làm giảm diện tích đất có sẵn cho các mục đích sử dụng khác mà còn gây hại cho môi trường, tạo ra khí thải CO₂ từ việc vận chuyển chất thải", Weiwei cho biết.
Giám sát viên chính và nhà nghiên cứu chính của dự án, Giáo sư Yan Zhuge, cho biết những phát hiện cho thấy việc thay thế một phần xỉ lò cao bằng 20%–40% bùn xử lý nước khiến chúng trở thành "ứng cử viên đầy hứa hẹn" để sử dụng trong hệ thống cống rãnh.
"Điều này có khả năng kéo dài tuổi thọ của đường ống nước thải, giảm chi phí bảo trì và thúc đẩy việc tái sử dụng các sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước, do đó góp phần vào nền kinh tế tuần hoàn.
"Ngành xây dựng là một trong những ngành phát thải khí nhà kính lớn nhất thế giới, vì vậy nếu chúng ta có thể cắt giảm nhu cầu về xi măng, chúng ta sẽ giúp giảm lượng khí thải carbon", Giáo sư Zhuge cho biết.
Vào tháng 5, Weiwei Duan đã nhận được Giải thưởng Nước dành cho sinh viên của Hiệp hội Nước Úc năm 2025 cho nghiên cứu của mình—là sinh viên đầu tiên của UniSA nhận được vinh dự quốc gia này sau 60 năm.
Thông tin thêm: Weiwei Duan và cộng sự, Đánh giá sự ăn mòn do vi sinh vật gây ra trong vật liệu hoạt hóa kiềm kết hợp bùn phèn, Tạp chí Kỹ thuật Xây dựng (2025). DOI: 10.1016/j.jobe.2025.112682
