Các nhà nghiên cứu từ Đại học Princeton (Mỹ) và Đại học São Paulo (USP) (Brazil) đã tìm ra phương pháp tái chế bê tông từ các công trường phá dỡ để tạo ra bê tông mới có độ bền cao. 
Sáng kiến này mở ra tiềm năng giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong ngành xây dựng khi mà bê tông được coi là "vật liệu gây ô nhiễm nhất trên Trái đất", đóng góp khoảng 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu mỗi năm, nguyên nhân chủ yếu đến từ quá trình sản xuất xi măng - thành phần chính của bê tông, trong đó các khoáng chất cần được nghiền nát và nung trong lò ở nhiệt độ trên 1.427°C để tạo ra clinker. Quá trình này không chỉ tiêu tốn nhiều năng lượng mà còn trực tiếp thải ra lượng lớn CO2.
Công nghệ nhiệt hoạt hóa - chìa khóa cho bê tông bền vững
Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã tìm cách làm cho bê tông xanh hơn. Một số giải pháp tiên tiến bao gồm sử dụng điện phân thay thế lò cao, bổ sung than sinh học giúp hấp thụ CO2, hoặc sử dụng cát từ nước biển để thu giữ carbon. Một phương pháp phổ biến khác là tận dụng vật liệu tái chế như lốp xe, chai nhựa…
Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất của bê tông tái chế là độ bền sẽ không bằng bê tông nguyên bản. Nhóm nghiên cứu từ Princeton và USP đã tập trung vào vấn đề này và tìm ra giải pháp thông qua kỹ thuật "nhiệt hoạt hóa".
Nhiệt hoạt hóa là một quá trình sử dụng nhiệt để biến đổi tính chất hóa học hoặc vật lý của vật liệu mà không làm nó bị phân hủy hoàn toàn. Trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là tái chế xi măng từ bê tông cũ, nhiệt hoạt hóa giúp làm mất nước các hợp chất trong xi măng cũ, cải thiện khả năng tái sử dụng mà không phát thải quá nhiều CO₂.
Phương pháp mới sử dụng nhiệt độ 500°C chỉ bằng khoảng một phần ba so với nhiệt độ cần thiết để sản xuất bê tông mới để xử lý bột xi măng từ bê tông thải. Mức nhiệt này đủ để làm mất nước xi măng nhưng không phá hủy các thành phần cacbonat, giúp hạn chế sự phát thải CO2.
Tuy nhiên, bê tông sản xuất từ xi măng "nhiệt hoạt hóa" có độ xốp cao hơn, dẫn đến độ bền kém. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã bổ sung khoảng 20% xi măng Portland tươi nghiền mịn hoặc đá vôi vào hỗn hợp, giúp lấp đầy các lỗ rỗng và cải thiện độ bền ngang bằng với tiêu chuẩn công nghiệp.
Nhóm nghiên cứu cho biết, nếu chỉ sử dụng xi măng tái chế nhiệt hoạt hóa, vật liệu sẽ không đủ bền để thay thế xi măng thông thường. Nhưng khi tối ưu hóa cấu trúc vi mô và giảm diện tích bề mặt hạt, công nghệ này đã tạo ra một sản phẩm có tính năng tương đương xi măng Portland.
Tiềm năng cắt giảm 61% lượng khí thải ngành xi măng
Các nhà nghiên cứu ước tính rằng, xi măng tái chế này có thể giúp giảm lượng khí thải ngành xi măng tới 61%. Công nghệ xi măng mới tạo ra từ 198 - 320 kg CO2 trên mỗi tấn, ít hơn tới 40% so với xi măng LC3 (xi măng đất sét nung vôi) - một trong những lựa chọn bê tông xanh phổ biến hiện nay.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, chất thải rắn xây dựng thường bị đổ bỏ hoặc chỉ được sử dụng trong các ứng dụng cấp thấp như vỉa hè hay làm nền đất. Công nghệ mới này đã chứng minh rằng có thể tái chế bê tông cũ thành vật liệu chất lượng cao cho xây dựng.
Nhóm nghiên cứu cho rằng, kỹ thuật này có thể đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế tuần hoàn của ngành xây dựng, nơi bê tông thải được thu gom, xử lý và tái sử dụng cho các công trình mới.
Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi, cần cải tiến quy trình phân loại và xử lý chất thải xây dựng ngay từ giai đoạn phá dỡ. Nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các giải pháp bền vững cho ngành xi măng và xây dựng.
