Bê tông làm từ phế thải tro bay và thủy tinh có thể truyền ánh sáng

Nhóm nhà khoa học tận dụng phế thải tro bay, xỉ đáy lò của nhà máy điện đốt rác kết hợp thủy tinh tạo ra bê tông có thể truyền ánh sáng, giành giải ba Sáng kiến Khoa học 2024.

Sản phẩm do nhóm Bê tông "xanh" của Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm. Điểm nổi bật của sản phẩm bê tông "xanh" là khả năng truyền sáng tốt, cường độ cao và hoàn toàn không sử dụng xi măng. Đây là loại bê tông chưa từng có trên thị trường Việt Nam, đặc biệt nguồn vật liệu dẫn sáng được sử dụng từ thủy tinh phế thải, thay thế cho loại cáp quang đắt tiền như các loại bê tông phát sáng hiện có trên thế giới.

PGS. TS Mai Anh Tuấn, Trưởng ban giám khảo Cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2024 trao giải ba cho nhóm tác giả. (Ảnh: Ngọc Thành).

Chia sẻ với PV, TS Tăng Văn Lâm, 41 tuổi, đại diện nhóm nghiên cứu cho hay dự án triển khai từ đầu năm 2021 với mục tiêu giảm áp lực xử lý và sử dụng triệt để hơn các loại chất thải công nghiệp, đặc biệt là tro và xỉ của các nhà máy nhiệt điện và luyện kim. Qua đó giảm thiểu lượng xi măng và giảm được ảnh hưởng khí độc, khói bụi trong quá trình sản xuất xi măng. Nghiên cứu cũng giải quyết bài toán khan hiếm nguồn vật liệu xanh phục vụ quá trình xây dựng công trình.

Nhóm đưa ra công nghệ tái sử dụng các loại phế thải tro bay, xỉ đáy lò và bùn thải nhà máy lọc nước kết hợp với thủy tinh phế thải. Do tận dụng tối đa các loại phế thải rắn, đặc biệt việc sử dụng hạt kính phế thải với mục đích cho ánh sáng truyền qua giúp giá thành của sản phẩm rẻ hơn. Sản phẩm bê tông "xanh" dùng tro, xỉ, bùn thải thay thế hoàn toàn xi măng có các tính chất cơ học tốt với cường độ nén có thể đạt tới 60 MPa trên cơ sở các mẫu thí nghiệm hình lập phương cạnh 10 cm.

Tấm bê tông xanh truyền sáng được nhóm nghiên cứu chế tạo. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu).

Sản phẩm chế tạo có dạng tấm mỏng, kích thước hình vuông, chữ nhật hay hình lục giác với chiều dày khoảng từ 10 mm đến 15 mm. Bề mặt bê tông được mài nhẵn, đánh bóng, quá trình này quan trọng do quyết định mức độ làm lộ hạt kính phế thải sử dụng trong bê tông. Chất lượng truyền sáng của sản phẩm cũng hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình này. Các hạt kính phế thải có tác dụng cho ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo truyền xuyên qua các tấm bê tông.

Theo TS Lâm, khó khăn trong nghiên cứu ở chỗ việc các hạt kính phế thải có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của người sử dụng do chúng rất sắc nhọn. Để khắc phục, nhóm sử dụng lớp thủy tinh lỏng quét lên trên bề mặt giúp sản phẩm có độ bóng đẹp và an toàn.

Bê tông xanh truyền sáng được đánh giá hữu ích khi dùng trong kết cấu trang trí trong công trình xây dựng, ứng dụng rộng rãi trong trang trí nội thất và ngoại thất công trình, tạo ra hiệu ứng kiến trúc về màu sắc, ánh sáng độc đáo.

Tuy vậy, sản phẩm này còn một số nhược điểm như chưa thể tạo ra ánh sáng kết hợp với hoa văn. Thời gian tới, nhóm tiếp tục nghiên cứu phương pháp chế tạo mới, tạo ra sản phẩm có thể truyền sáng theo các hướng nhất định, tạo ra hiệu ứng ánh sáng được tốt hơn.

Công đoạn tạo hình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu).

Đánh giá về công trình, TS Hoàng Minh Đức, Giám đốc Viện chuyên ngành Bê tông, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST) nói nghiên cứu có tính gợi mở hướng xử lý đồng thời các loại phế thải để tạo ra sản phẩm mới. Ông gợi ý để tiếp tục hoàn thiện sản phẩm, nhóm có thể đi sâu làm rõ cơ chế tương tác giữa các thành phần, khả năng cô lập các chất nguy hại trong phế thải của vật liệu này, tối ưu hóa công nghệ theo các tính chất cần đạt, nhất là khả năng truyền sáng. "Về mặt thị trường, trước mắt nhóm nên định hướng ứng dụng vật liệu này cho các sản phẩm trang trí, mỹ thuật, bao gồm cả việc phối hợp vật liệu này với các vật liệu truyền thống", ông nói.

Giải pháp của nhóm Bê tông "xanh" Trường Đại học Mỏ - Địa chất nhận giải Ba trị giá 30 triệu đồng tại cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2024 do báo VnExpress tổ chức. PGS.TS Đào Văn Dương, thành viên Hội đồng Giám khảo nhìn nhận sản phẩm hữu ích khi dùng trong kết cấu trang trí trong công trình xây dựng, đồng thời công nghệ xanh cũng góp phần thực hiện chủ trương chuyển đổi "xanh" bền vững. Ông đánh giá ý tưởng sử dụng thủy tinh để truyền sáng sáng tạo, song góp ý nhóm cần nghiên cứu kỹ hơn về thị trường nguyên liệu phế thải cũng như cách tiếp cận khoa học về khả năng chịu lực và giá trị truyền sáng của sản phẩm.

• Câu chuyện của bê tông - ông vua vật liệu xây dựng
• Bê tông polyme: giải pháp bê tông “xanh” cho Trái đất
• Bí mật về bê tông của người Roman cổ