Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern (Mỹ) đang phát triển một loại vật liệu mới, được tạo ra từ nước biển, điện và CO2 có thể giúp giải quyết tình trạng thiếu cát và giảm thiểu ô nhiễm từ ngành công nghiệp xi măng. 
Một loại vật liệu mới có thể giúp giải quyết tình trạng thiếu cát và giảm thiểu ô nhiễm từ ngành công nghiệp xi măng đang được phát triển bởi các nhà khoa học tại Đại học Northwestern. Vật liệu này được tạo ra từ nước biển, điện và CO2, mang đến một phương pháp sản xuất thân thiện với môi trường hơn.
Tạo khoáng chất rắn tích tụ tại các điện cực
Bê tông là vật liệu nhân tạo được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Tuy nhiên, quá trình sản xuất bê tông lại gây ra một lượng khí thải CO2 khổng lồ, đồng thời tiêu tốn nguồn tài nguyên cát đang ngày càng khan hiếm. Việc khai thác cát từ các bờ biển, đáy biển và lòng sông không chỉ tốn kém mà còn gây ra những hậu quả nghiêm trọng về môi trường.
Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern đã phát triển một loại vật liệu có thành phần chính là canxi cacbonat và magiê hydroxit, có thể thay thế cát hoặc sỏi trong sản xuất xi măng và các vật liệu xây dựng khác như thạch cao và sơn.
Quá trình sản xuất vật liệu này tương tự như cách san hô và động vật thân mềm tạo ra vỏ của chúng. Cụ thể, các nhà khoa học sử dụng điện cực trong bể chứa nước biển để tạo dòng điện phân tách các phân tử nước thành khí hydro và ion hydroxide. Khi CO2 được đưa vào, thành phần hóa học của nước thay đổi, làm tăng lượng ion bicarbonate. Các ion hydroxide và bicarbonate này phản ứng với các ion tự nhiên trong nước biển, tạo ra khoáng chất rắn tích tụ tại các điện cực.
Mở ra triển vọng về một ngành xây dựng bền vững
Vật liệu thu được có nhiều đặc tính linh hoạt, có thể điều chỉnh bằng cách kiểm soát dòng chảy, thời gian, cường độ CO2 và điện áp. Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này mang lại nhiều lợi ích như: Giảm khai thác cát tự nhiên, bảo vệ hệ sinh thái biển và sông ngòi; thu giữ CO2, giúp giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính; sản xuất hydro như một sản phẩm phụ, có thể sử dụng làm nhiên liệu sạch; đồng thời, vật liệu mang lại khả năng tùy chỉnh cao, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành xây dựng.
Nếu quy trình này có thể được mở rộng với chi phí hợp lý, nó có thể góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu khí thải trong ngành công nghiệp xi măng. Hơn nữa, nếu các nhà máy xi măng được đặt gần bờ biển, chúng có thể tận dụng nguồn nước biển dồi dào để cung cấp nguyên liệu cho quá trình sản xuất, tạo ra một vòng tuần hoàn khép kín, giúp cô lập CO2 ngay tại nguồn.
Mặc dù vẫn cần thử nghiệm ở quy mô công nghiệp, phương pháp này mở ra triển vọng về một ngành xây dựng bền vững hơn. Nếu vật liệu thay thế cát thu giữ carbon này có thể rẻ hơn so với việc vận chuyển cát ở quy mô lớn, nó có thể trở thành một phần quan trọng trong nỗ lực giảm thiểu lượng khí thải carbon toàn cầu.
Việc tìm ra một giải pháp cho giai đoạn nung xi măng ở nhiệt độ cao - quá trình tạo ra phần lớn khí thải carbon vẫn còn là một thách thức. Tuy nhiên, với các bước tiến như trên, ngành xây dựng đang tiến gần hơn đến mục tiêu phát triển bền vững và thân thiện với môi trường.
