Các nhà khoa học phát triển phương pháp in bê tông 3D thu giữ carbon dioxide
Các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) đã phát triển phương pháp in bê tông 3D thu giữ carbon, chứng minh một con đường mới để giảm tác động môi trường của ngành xây dựng.
Phương pháp sáng tạo, được trình bày chi tiết trên tạp chí Carbon Capture Science & Technology, nhằm mục đích giảm đáng kể lượng khí thải carbon của xi măng - một vật liệu chịu trách nhiệm cho 1,6 tỷ tấn carbon dioxide (CO2) hoặc khoảng 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu - thông qua việc sử dụng vật liệu thấp hơn, giảm thời gian xây dựng và yêu cầu lao động.
Quy trình in bê tông 3D mới được phát triển liên quan đến việc bơm hơi nước và CO2, được thu giữ như các sản phẩm phụ của các quy trình công nghiệp, vào bê tông trộn, sau đó kết hợp trực tiếp và lưu trữ CO2 trong kết cấu bê tông. Kết quả đã chỉ ra rằng phương pháp phun CO2 và hơi nước đã cải thiện các tính chất cơ học của bê tông, mang lại độ bền cao hơn so với bê tông in 3D thông thường.
Điều tra viên chính của nghiên cứu, Giáo sư Tan Ming Jen từ Trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không Vũ trụ NTU (MAE) và Trung tâm In 3D Singapore (SC3DP) của NTU, cho biết: "Lĩnh vực xây dựng và xây dựng gây ra một ý nghĩa quan trọng
"Hệ thống in bê tông 3D mới được phát triển của chúng tôi cung cấp một giải pháp thay thế giảm carbon bằng cách không chỉ cải thiện các tính chất cơ học của bê tông mà còn góp phần giảm tác động đến môi trường của ngành. Nó chứng minh khả năng sử dụng CO2 được sản xuất bởi các nhà máy điện hoặc các ngành công nghiệp khác để in bê tông 3D. Vì xi măng truyền thống thải ra rất nhiều carbon, phương pháp của chúng tôi cung cấp một cách để cày xới CO2 thông qua in bê tông 3D."
Nhóm nghiên cứu tin rằng sự đổi mới của họ thể hiện một đóng góp đầy hứa hẹn vào việc đạt được các mục tiêu phát triển bền vững toàn cầu và giảm sự phụ thuộc của ngành vào các quy trình sử dụng nhiều năng lượng thông thường như xây dựng bê tông cốt thép. Sự phát triển mới được xây dựng dựa trên in 3D trước đây cho nghiên cứu xây dựng của Giáo sư Tan và nhóm của ông tại SC3DP của NTU, cũng như các cộng tác viên quốc tế.
Cải thiện khả năng in, tăng độ bền và thu giữ nhiều carbon hơn
Để phát triển hệ thống in bê tông 3D của họ, nhóm nghiên cứu đã kết nối máy in 3D với máy bơm CO2 và một tia phun hơi nước. Khi được kích hoạt, hệ thống sẽ bơm CO2 và hơi nước vào hỗn hợp bê tông khi kết cấu được in. CO2 phản ứng với các thành phần trong bê tông, biến thành một dạng rắn bị khóa bên trong vật liệu (cô lập và lưu trữ).
Đồng thời, hơi nước cải thiện sự hấp thụ CO2 vào cấu trúc in 3D, tăng cường các đặc tính của nó. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu nhận thấy cấu trúc bê tông in cho thấy khả năng in được cải thiện 50% - có nghĩa là nó có thể được định hình và in hiệu quả hơn.
Cấu trúc cũng thể hiện sức mạnh và độ bền tốt hơn. Bê tông in có độ nén mạnh hơn tới 36,8% (trọng lượng mà nó có thể chịu được) và uốn mạnh hơn tới 45,3% (nó có thể uốn cong trước khi vỡ) so với bê tông in 3D thông thường.
Đáng chú ý, phương pháp này cũng xanh hơn, hấp thụ và bẫy carbon dioxide nhiều hơn 38% so với
Tác giả đầu tiên Lim Sean Gip, ứng viên tiến sĩ từ Trường MAE NTU, cho biết: "Chúng ta đang ở thời điểm quan trọng khi thế giới đang đẩy nhanh nỗ lực đáp ứng các mục tiêu biến đổi khí hậu. Chúng tôi tin rằng công nghệ của chúng tôi có thể góp phần làm cho ngành xây dựng bền vững hơn."
Đồng tác giả, Tiến sĩ Daniel Tay, Nghiên cứu viên từ Trường MAE NTU, cho biết: "Hệ thống được đề xuất của chúng tôi cho thấy việc thu giữ carbon dioxide và sử dụng nó trong in bê tông 3D có thể dẫn đến các tòa nhà mạnh hơn, thân thiện với môi trường hơn, tiên tiến công nghệ xây dựng."
