Trong tương lai gần, tâm điểm của cuộc đua với thách thức Kiến trúc 2030, một nhiệm vụ quan trọng đang chờ đợi chúng ta: hạ nhiệt độ trái đất bằng cách giảm thiểu lượng khí thải carbon trong ngành xây dựng. 

Ứng dụng vật liệu carbon trong xây dựng

Và đỉnh điểm của cuộc đua này chính là vật liệu bê tông giảm carbon, tiên phong trong việc nỗ lực giảm lượng khí carbon trong các vật liệu xây dựng trên toàn cầu.

Trong thời gian gần đây, cộng đồng nhà khoa học vật liệu đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc tái cấu trúc thành phần phức tạp của bê tông. Các thành tựu đáng chú ý này tập trung vào việc tận dụng lại những phụ phẩm sản xuất, bao gồm tro bay, tro đáy, xỉ và các loại Puzơlan khác, nhằm thay thế cho các thành phần truyền thống trong quá trình sản xuất xi măng. Quy trình này tạo ra một hướng tiếp cận khả thi để giảm thiểu phát thải khí carbon trong ngành xi măng.

Một dự án xây dựng mới cho một cơ sở công cộng tại khu vực gần Watertown, Connecticut, có giá trị đầu tư ước tính là 14,2 triệu USD và diện tích rộng 14.508m2, đã thể hiện sự thành công rõ rệt của phương pháp này. Đội ngũ dự án từ TLB Architecture đã sáng tạo bằng cách sử dụng các loại Puzơlan thủy tinh có sẵn trong khu vực để thay thế một phần của vật liệu trong quá trình sản xuất xi măng. Ông Michael Fortuna, AIA, người đứng đầu dự án và cũng là hiệu trưởng của TLB Architecture, đã chia sẻ rằng việc áp dụng Puzơlan thủy tinh đã đạt được mức giảm nguy cơ góp phần vào hiện tượng nóng lên toàn cầu lên đến 95%, so với việc sử dụng xi măng Portland truyền thống.

Phát triển bê tông bền vững là cần thiết

Gần đây, tổng biên tập của tạp chí ARCHITECT, Paul Makovsky, đã trình bày một tóm tắt về những thành tựu của Skidmore, Owings & Merrill cùng với các đối tác của họ trong việc phát triển bê tông bền vững. Công ty thiết kế toàn cầu này đang ở vị thế dẫn đầu trong việc phát triển một loại bê tông sinh học thay thế cho bê tông truyền thống, bằng cách sử dụng tảo xanh lam vô hại. Makovsky đã viết rằng việc áp dụng quá trình quang hợp đã tạo ra "... một vật liệu tương tự như canxi cacbonat được hình thành trong rạn san hô và vỏ hàu".

Việc đạt chứng nhận an toàn về bê tông sinh học từ ASTM International, cùng với quá trình xây dựng nhà máy sản xuất mới, đang được tiến hành một cách thành công. Là một đối tác quản lý của SOM (Skidmore, Owings & Merrill), Brant Coletta, AIA, đã chia sẻ với ARCHITECT, "Chỉ tập trung vào việc bù đắp khí thải carbon không còn là đủ. Tương lai đòi hỏi sự hiện diện của vật liệu âm carbon. Với vật liệu này, chúng tôi có khả năng thực hiện điều đó ngay lập tức mà không cần thay đổi nguyên tắc cơ bản về cách thiết kế công trình xây dựng".

Ứng dụng vật liệu carbon trong xây dựng 

Cơ hội để cách ly khí thải carbon trong bê tông

Sự kêu gọi quyết liệt của Coletta về việc giảm lượng khí thải carbon đã tạo ra tác động mạnh mẽ và rõ ràng tại tiểu bang Oregon. Tại đây, một nhóm các nhà khoa học vật liệu đổi mới đã phát triển một phương pháp để cách ly khí thải carbon trong bê tông bằng cách tận dụng các chất thải hữu cơ. Lionel Lemay, phó chủ tịch điều hành chịu trách nhiệm về cấu trúc và tính bền vững tại Hiệp hội Bê tông trộn sẵn quốc gia - một người có uy tín trong việc thúc đẩy sự chuyển đổi của ngành xây dựng hướng tới một tương lai không có khí thải carbon, đã nhận xét: "Cơ hội để cách ly lượng khí thải carbon trong bê tông có ý nghĩa rất lớn".

Sáng kiến của Oregon đang thực hiện việc đột phá trong việc sử dụng một loại phụ gia độc đáo, được chế tạo từ các chất rắn sinh học thu thập từ các cơ sở xử lý nước thải đô thị. Bằng cách triển khai hiệu quả loại phụ gia này, không chỉ đã khắc phục một cách toàn diện vấn đề phức tạp liên quan đến việc quản lý chất thải đắt đỏ, mà còn mở ra cơ hội thúc đẩy những hoạt động kinh doanh sáng tạo trong cộng đồng. Thông thường, chất rắn sinh học thu thập từ xã hội được tập trung và chôn lấp, tạo ra một quá trình dẫn đến sự tỏa ra CO2 và khí mê-tan. Đặc biệt, khí metan là một thành phần tạo nên hiệu ứng nhà kính có khả năng gây hại cho môi trường cao gấp 80 lần so với CO2.

Ứng dụng trong thương mại

Chất thải rắn sinh học đã được biến đổi thành sản phẩm cacbon được cô lập. Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu tại Oregon đã thúc đẩy quá trình giảm lượng carbon bằng cách sử dụng một loại xi măng bền vững mới mang tên là OneCem. Mối quan hệ này không chỉ làm giảm thiểu lượng clinker cần sử dụng so với phương pháp sản xuất truyền thống, mà còn giúp giảm khí thải CO2 từ 5 đến 10% cho mỗi tấn xi măng được sản xuất bằng cách sử dụng OneCem.

Sự kết hợp độc đáo giữa phụ gia rắn sinh học và OneCem đã tạo nên hiệu suất vượt trội, góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu tiềm năng tác động nhiệt đới toàn cầu. Chỉ cần khoảng 90kg CO2 được thải ra trên mỗi thước khối bê tông (so với mức khoảng 181,4kg CO2 trong bê tông truyền thống), sự ấn tượng từ việc tiết kiệm khí thải là vô cùng rõ ràng. Điều này còn được gia tăng thêm bởi khả năng giảm thiểu khí metan phát ra từ bãi chôn lấp trong khoảng 20 năm, tạo nên hiệu quả tích cực đối với sự gia tăng của khí nhà kính.

Nhà máy sản xuất rượu vang Remy tại McMinnville, Oregon, đã ghi điểm bằng việc trở thành người tiên phong thương mại hóa công thức bê tông âm carbon này. Hãy cùng chờ đón những tình tiết thú vị và thành công phía sau câu chuyện của Remy Wines trong thời gian sắp tới.

Nguồn