Các nhà khoa học tại Đại học Tokyo (Nhật Bản) đã phát triển một phương pháp mới để sản xuất bê tông mà không cần sử dụng xi măng. Họ liên kết các hạt cát với nhau bằng một phản ứng đơn giản trong rượu với một chất xúc tác. Phương pháp này có thể giúp giảm phát thải CO2 trong sản xuất bê tông và cho phép xây dựng các tòa nhà ở các vùng sa mạc hoặc thậm chí là trên Mặt Trăng hoặc sao Hỏa.
Bê tông thông thường gồm có các thành phần chính là cát, sỏi và xi măng, trong đó sản xuất xi măng chịu trách nhiệm gây ra 8% phát thải CO2 trên toàn thế giới. Tuy trên thế giới có những lượng cát gần như vô tận, nhưng nguồn cung nguyên liệu này cho sản xuất xi măng khá hạn chế, vì cát cần phải có độ phân bố cỡ hạt nhất định để có thể đảm bảo tính lưu động của bê tông.
Trong sản xuất bê tông, người ta sử dụng xi măng để liên kết cát và sỏi. Trước đây, một số nhà nghiên cứu đã tìm cách thay thế xi măng bằng các vật liệu khác như tro hoặc xỉ lò cao để giảm phát thải CO2 của sản xuất bê tông, tuy nhiên nguồn cung những vật liệu thay thế này đang giảm đi do số lượng các nhà máy nhiệt điện đốt than ngày càng giảm trong khi các lò điện được sử dụng ngày càng nhiều.
Vì vậy, chúng ta cần phương pháp thay thế khác để sản xuất bê tông từ những nguồn vật liệu dồi dào sẵn có và ảnh hưởng đến môi trường ở mức thấp hơn.
Trong một số nghiên cứu, các nhà khoa học có thể sản xuất tetraalkoxysilan từ cát thông qua phản ứng với rượu có sự tham gia của một chất xúc tác, sau đó loại bỏ nước – sản phẩm phụ của phản ứng. Ý tưởng của các nhà khoa học tại Đại học Tokyo là giữ lại nước để dịch chuyển phản ứng chuyển hóa cát thành tetraalkoxysilan nhằm mục đích liên kết các hạt cát với nhau.
Các nhà khoa học đã đặt một bình chứa bằng lá đồng trong thùng phản ứng với cát và các nguyên liệu khác, họ thay đổi một cách hệ thống các điều kiện phản ứng như lượng cát, rượu, chất xúc tác, tác nhân khử hydro cũng như nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng. Việc tìm ra tỷ lệ thích hợp giữa cát và các hóa chất là yếu tố quyết định để thu được sản phẩm với độ bền đủ tốt.
Các tác giả của nghiên cứu cho biết, họ đã đạt được sản phẩm có độ bền cao bằng cách sử dụng chẳng hạn cát thạch anh, hạt thủy tinh, cát sa mạc và nguyên liệu mô phỏng cát Mặt Trăng. Phương pháp của họ không đòi hỏi phải sử dụng những loại cát cụ thể đang sử dụng trong xây dựng truyền thống. Những kiến thức họ thu được sẽ giúp ích cho việc nâng cao tính thân thiện môi trường và hiệu quả kinh tế của ngành xây dựng. Ngoài ra, sản phẩm mới này có độ bền cao hơn bê tông thông thường, vì không cần phải sử dụng hồ xi măng để kết dính – đây là chất kết dính tương đối yếu so với các liên kết hóa học và thường thay đổi thể tích dưới tác động của nhiệt độ cũng như độ ẩm.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: Vinachem/Chemie.de
