Ở Đức, có khoảng 3 triệu tòa nhà bị nhiễm chất bảo quản gỗ độc hại lindane và pentachlorophenol (PCP). Các biện pháp trước đây để giảm thiểu ô nhiễm bao gồm cách nhiệt các khu vực bị ô nhiễm hoặc xử lý vật liệu xây dựng bằng gỗ đã qua xử lý như chất thải nguy hại. Tuy nhiên, những biện pháp này không bền vững cũng như không hiệu quả về mặt chi phí.
Gel Cyclodextrin làm vật liệu hấp phụ bao bọc các chất bảo quản gỗ độc hại và bao bọc chúng hoàn toàn. Nhà cung cấp hình ảnh: Fraunhofer-Gesellschaft
Trong dự án CycloPlasma, các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Xây dựng Fraunhofer (IBP) đang phát triển một loại quy trình mới để loại bỏ các chất gây ô nhiễm đã tồn tại hàng thập kỷ này—trong không khí cũng như trong các cấu trúc gỗ bị ô nhiễm—theo cách không có cặn, bền vững. và không gây nguy hiểm cho sức khỏe. Với mục đích này, các nhà khoa học đã kết hợp vật liệu hấp phụ cải tiến với công nghệ plasma.
Trong những năm 1970 và 1980, các cấu trúc bằng gỗ trong các tòa nhà được xử lý hàng loạt bằng chất bảo quản gỗ lindane và pentachlorophenol (PCP) để bảo vệ chúng khỏi nấm và côn trùng xâm nhập. Những chất này được chứng minh là gây ung thư và gây độc thần kinh – chúng đã bị cấm ở Đức từ năm 1989.
Tuy nhiên, những chất độc hại này có độ bay hơi thấp. Điều này khiến chúng bám dính vào vật liệu và do đó, dầm gỗ, tấm gỗ và kèo mái bị ô nhiễm do đó vẫn gây nguy hiểm cho sức khỏe cho đến ngày nay. Các tòa nhà lịch sử và công trình công cộng từ thời kỳ này như văn phòng chính phủ, nhà trẻ và trường học bị ảnh hưởng đặc biệt.
Các giải pháp trước đây để loại bỏ chất gây ô nhiễm có tác động tiêu cực đến việc bảo tồn các tòa nhà hiện có về mặt tài nguyên, năng lượng và bảo tồn di sản. Chúng cũng có thể dẫn đến chi phí xử lý cao. Với công nghệ CycloPlasma, các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer IBP ở Valley, Đức đang phát triển một giải pháp cho phép loại bỏ các chất gây ô nhiễm nguy hiểm theo cách bền vững, thân thiện với môi trường mà không để lại bất kỳ dư lượng nào và không làm thất thoát vật liệu xây dựng.
Trong dự án CycloPlasma được hỗ trợ bởi Quỹ Tương lai Fraunhofer, các nhà nghiên cứu từ Khoa Môi trường, Vệ sinh và Công nghệ Cảm biến và Phòng Nghiên cứu Di sản Văn hóa của Đơn vị Kinh doanh của Fraunhofer IBP đang kết hợp công nghệ hấp phụ để khử nhiễm gỗ và phương pháp plasma để thanh lọc trong nhà. không khí chứa các chất gây ô nhiễm đã được thải ra.
Công thức cyclodextrin mới bao bọc các chất gây ô nhiễm
Các nhà nghiên cứu đang sử dụng cyclodextrin (CD) làm vật liệu hấp phụ, được áp dụng cho gỗ giống như sơn bóng. Những phân tử này có thể thu giữ và liên kết các chất gây ô nhiễm như lindane và PCP. Chúng được phát hiện cách đây một trăm năm và được sử dụng để khử nhiễm đất bị ô nhiễm kim loại nặng hoặc dầu. Đĩa CD cũng được sử dụng trong y học để giải phóng hoạt chất chậm.
Tiến sĩ Andrea Burdack-Freitag, phó trưởng khoa cho biết: "cyclodextrin là chuỗi phân tử dextrose hình vòng thu được từ tinh bột nhờ enzyme. Cấu trúc vòng của chuỗi đường bao bọc lindane và PCP trong một khoang, do đó bao bọc chúng hoàn toàn". và trưởng nhóm Hệ thống cảm biến ứng dụng và phân tích.
Nhà khoa học và nhóm của cô đã phát triển một công thức dạng gel mới từ cyclodextrin, có sẵn dưới dạng bột màu trắng. Gel có thể được áp dụng cho gỗ mà không gây hư hại. Kết cấu không màu không làm thay đổi cấu trúc gỗ và không nhìn thấy được trên bề mặt gỗ. Nó không gây ra sự phát triển của nấm mốc và không độc hại, không màu, có thể phân hủy sinh học và có thể giặt được.
Nhà khoa học giải thích: “Công thức thâm nhập vào các lỗ chân lông của gỗ, nơi nó hấp thụ các chất gây ô nhiễm giống như một miếng bọt biển. Tùy thuộc vào nồng độ chất gây ô nhiễm, những chất này vẫn bị ràng buộc trong lớp CD”. Tuy nhiên, nếu có quá nhiều chất độc hại, chúng không thể được hấp thụ hoàn toàn bởi công thức. Các chất gây ô nhiễm dư thừa sau đó được thải vào không khí trong nhà. Đây là nơi công nghệ plasma xuất hiện.
Ví dụ, một thiết bị plasma, có thể gắn trên trần nhà, sẽ hấp thụ các chất độc hại và khiến chúng trở nên vô hại. "Các điện cực trong vỏ tạo ra khí plasma qua đó luồng không khí chứa chất gây ô nhiễm được hút vào. Khí plasma phân hủy hóa học lindane và PCP. Ngoài ra, bộ lọc than hoạt tính ngăn chặn các sản phẩm phân hủy khí thoát ra khỏi thiết bị," Burdack-Freitag giải thích.
Thử nghiệm tại bảo tàng ngoài trời
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đầu tiên đã được hoàn thành thành công. Công nghệ này hiện đang được thử nghiệm thực tế với công nghệ đo lường rộng rãi trên tầng áp mái bị ô nhiễm của nhà máy Thürlmühle lịch sử, nằm trong khuôn viên của đối tác dự án "Freilichtmuseum Glentleiten" (một bảo tàng ngoài trời).
Giáo sư Ralf Kilian từ Nghiên cứu Di sản Văn hóa giải thích: “Đặc biệt là các giàn mái của các tòa nhà lịch sử cũng như các vật trưng bày trong bảo tàng thường chứa các chất gây ô nhiễm nguy hiểm từ chất bảo quản gỗ, vốn được sử dụng trước đây để bảo tồn tài sản văn hóa càng lâu càng tốt”. Các cuộc kiểm tra an toàn lao động đã phát hiện ra tải trọng cao trong các phòng ở đó.
Với phương pháp trong phòng thí nghiệm đã có thể phân hủy hoàn toàn các chất gây ô nhiễm hiện có; trong các thí nghiệm ở nhà máy Thürlmühle của bảo tàng ngoài trời Glentleiten, cho đến nay, người ta đã giảm được 2/3 nồng độ chất gây ô nhiễm. Tuy nhiên, công thức này chỉ được áp dụng một cách mỏng manh trên bề mặt gỗ nhìn thấy được trong các thử nghiệm trước đây. Nếu lớp sơn bóng được phủ dày hơn, nồng độ chất gây ô nhiễm có thể giảm hơn nữa.
Sau các thử nghiệm, không có sự hình thành nấm mốc và công thức cũng không làm hỏng gỗ. Trong thử nghiệm dài hạn, các nhà nghiên cứu của IBP hiện đang điều tra xem lớp CD có thể ổn định trong bao lâu và liệu có chất gây ô nhiễm nào thoát ra ngoài trong thời gian dài hay không. Các thử nghiệm với công nghệ hấp phụ và plasma kết hợp cũng đang bắt đầu. Ngoài ra, các cuộc thử nghiệm đang được thực hiện bằng cách nén tẩm công thức CD (một kỹ thuật phục hồi cổ điển) quấn quanh các thanh gỗ rồi tháo ra.
Công nghệ dành cho người cải tạo và nhà phát triển bất động sản
Tùy thuộc vào tải lượng ô nhiễm và kích thước phòng, chất hấp phụ và công nghệ plasma có thể được sử dụng kết hợp. Theo nhà khoa học, "Các biện pháp cải tạo đang diễn ra theo nguyên tắc mô-đun. Chúng tôi đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công thức của chúng tôi trong lĩnh vực cải tạo và xây dựng. Việc phục hồi đồ nội thất bằng gỗ và đồ vật bằng gỗ cũng có thể hình dung được".
Giải pháp này cũng có thể phù hợp với các vật liệu xây dựng khác như bê tông và lớp láng nền nếu chúng cũng chứa lindane và PCP. Tuy nhiên, các thử nghiệm với các đối tác công nghiệp tiềm năng vẫn đang chờ xử lý.
