Gỗ kỹ thuật phát triển mạnh hơn trong khi bẫy carbon dioxide

Gỗ kỹ thuật phát triển mạnh hơn trong khi bẫy carbon dioxide

    Gỗ kỹ thuật phát triển mạnh hơn trong khi bẫy carbon dioxide
    của Silvia Cernea Clark, Đại học Rice

    Engineered wood grows stronger while trapping carbon dioxide
    Trừu tượng đồ họa: Báo cáo Tế bào Khoa học Vật lý (2023). DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101269


    Các nhà khoa học của Đại học Rice đã tìm ra cách chế tạo gỗ để bẫy carbon dioxide thông qua một quy trình tiết kiệm năng lượng, có khả năng mở rộng, đồng thời làm cho vật liệu bền hơn để sử dụng trong xây dựng.

    Các vật liệu kết cấu như thép hoặc xi măng có chi phí cao cả về đô la và lượng khí thải carbon dioxide; xây dựng và sử dụng tòa nhà chiếm khoảng 40% lượng khí thải. Việc phát triển các giải pháp thay thế bền vững cho các vật liệu hiện có có thể giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu và giảm lượng khí thải carbon dioxide.

    Làm việc để giải quyết cả hai vấn đề cùng một lúc, nhà khoa học vật liệu Muhammad Rahman và các cộng tác viên đã tìm ra cách kết hợp các phân tử của vật liệu xốp tinh thể bẫy carbon dioxide vào gỗ, theo một nghiên cứu được công bố trên Cell Reports Physical Science.

    "Gỗ là vật liệu kết cấu bền vững, có thể tái tạo mà chúng tôi đã sử dụng rộng rãi," Rahman nói. "Gỗ kỹ thuật của chúng tôi đã thể hiện sức mạnh lớn hơn gỗ thông thường, chưa qua xử lý."

    Để đạt được thành tích này, mạng lưới các sợi cellulose mang lại độ bền cho gỗ trước tiên được loại bỏ thông qua một quá trình được gọi là phân cấp.

    “Gỗ được tạo thành từ ba thành phần thiết yếu: cellulose, hemicellulose và lignin,” Rahman nói. "Lignin là thứ tạo màu cho gỗ, vì vậy khi bạn loại bỏ lignin, gỗ sẽ trở nên không màu. Loại bỏ lignin là một quy trình khá đơn giản bao gồm quá trình xử lý hóa học hai bước bằng cách sử dụng các chất lành tính với môi trường. Sau khi loại bỏ lignin, chúng tôi sử dụng thuốc tẩy hoặc hydro peroxide để loại bỏ hemicellulose."


    Các mảnh gỗ ở các giai đoạn sửa đổi khác nhau, từ tự nhiên (ngoài cùng bên phải) đến phân loại (thứ hai từ phải sang) đến sấy khô, tẩy trắng và phân loại (thứ hai từ trái sang) và gỗ chức năng thấm MOF (đầu tiên bên trái). Tín dụng: Gustavo Raskosky/Đại học Rice
    Tiếp theo, gỗ đã phân loại được ngâm trong dung dịch chứa các vi hạt của khung kim loại-hữu cơ, hoặc MOF, được gọi là khung Calgary 20 (CALF-20). MOF là vật liệu hấp thụ diện tích bề mặt cao được sử dụng để có khả năng hấp thụ các phân tử carbon dioxide vào các lỗ xốp của chúng. Soumyabrata Roy, một nhà khoa học nghiên cứu về gạo và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Các hạt MOF dễ dàng phù hợp với các kênh cellulose và gắn vào chúng thông qua các tương tác bề mặt thuận lợi.

    MOF là một trong số các công nghệ thu giữ carbon non trẻ được phát triển để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu do con người gây ra. Rahman cho biết: “Ngay bây giờ, không có chất nền bền vững, có thể phân hủy sinh học để triển khai các vật liệu hấp thụ carbon dioxide. "Gỗ được tăng cường MOF của chúng tôi là một nền tảng hỗ trợ có thể thích ứng để triển khai chất hấp thụ trong các ứng dụng carbon dioxide khác nhau."

    "Nhiều MOF hiện tại không ổn định lắm trong các điều kiện môi trường khác nhau," Roy nói. "Một số rất dễ bị ẩm và bạn không muốn điều đó xảy ra trong vật liệu kết cấu."

    Tuy nhiên, CALF-20, được phát triển bởi Giáo sư George Shimizu của Đại học Calgary và các cộng sự, nổi bật về cả mức độ hiệu suất và tính linh hoạt trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, Roy nói.

    Rahman cho biết: "Việc sản xuất vật liệu kết cấu như kim loại hoặc xi măng là một nguồn phát thải carbon công nghiệp đáng kể". "Quy trình của chúng tôi đơn giản hơn và 'xanh hơn' về cả các chất được sử dụng và các sản phẩm phụ trong quá trình chế biến.

    Ông nói thêm: “Bước tiếp theo sẽ là xác định các quy trình cô lập cũng như phân tích kinh tế chi tiết để hiểu khả năng mở rộng và khả năng thương mại của vật liệu này”.

    Zalo
    Hotline