Trong khi phần lớn vật liệu chống cháy trong xây dựng hiện nay vẫn dựa vào xi măng, thạch cao hoặc các hợp chất vô cơ nặng, một nghiên cứu mới từ châu Âu đã mở ra hướng tiếp cận khác biệt khi tận dụng chính mùn cưa, một loại phế thải phổ biến của ngành chế biến gỗ để tạo ra vật liệu ốp tường có khả năng chống cháy hiệu quả. 
Công trình do các nhà khoa học tại ETH Zurich, Empa và Polytechnic University of Turin phối hợp nghiên cứu, với kết quả được công bố trên Chem Circularity. Ý tưởng chính của nghiên cứu là tận dụng mùn cưa, một loại phế thải gỗ rất phổ biến và kết hợp nó với một khoáng chất tự nhiên có khả năng chống cháy gọi là struvite. Đây là một loại tinh thể có thể hiểu đơn giản là “muối khoáng đặc biệt”, khi gặp nhiệt sẽ giúp làm giảm và ngăn đám cháy lan rộng.
Khi hai vật liệu này được kết hợp đúng cách, mùn cưa đóng vai trò như phần “khung nhẹ”, còn struvite giống như lớp “chống cháy”, giúp tạo ra một loại vật liệu mới nhẹ, bền, có khả năng chịu lửa tốt.
Trên thực tế, struvite từ lâu đã được biết đến với đặc tính chống cháy, tuy nhiên bản thân nó lại giòn và khó liên kết với các vật liệu khác, khiến việc ứng dụng trong xây dựng gặp nhiều hạn chế. Ngược lại, mùn cưa có cấu trúc nhẹ, xốp nhưng lại thiếu độ bền và khả năng chịu nhiệt. Những nỗ lực trước đây nhằm kết hợp hai vật liệu này thường không đạt hiệu quả do quá trình kết tinh của struvite không tạo được liên kết đủ chặt với các hạt gỗ.
Đột phá của nghiên cứu lần này nằm ở việc sử dụng enzyme chiết xuất từ hạt dưa hấu để kiểm soát quá trình kết tinh của struvite từ một tiền chất khoáng gọi là newberyite. Nhờ đó, các tinh thể struvite có thể phát triển với kích thước lớn hơn, lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt mùn cưa và tạo thành một mạng liên kết vững chắc.
Các tấm vật liệu sau khi được ép khuôn trong hai ngày và sấy khô ở nhiệt độ phòng cho thấy độ bền cơ học đáng kể, thậm chí khả năng chịu nén vuông góc với thớ gỗ còn cao hơn gỗ vân sam tự nhiên.
Không chỉ cải thiện về cơ học, vật liệu mới còn thể hiện khả năng chống cháy ấn tượng nhờ đặc tính của struvite. Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, khoáng chất này phân hủy và giải phóng hơi nước cùng amoniac, đồng thời hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh, tạo ra hiệu ứng làm mát.
Quá trình này còn làm giảm nồng độ oxy bằng cách thay thế không khí bằng các khí không cháy, qua đó làm suy yếu ngọn lửa và hạn chế sự lan rộng. Nhờ cơ chế này, các tấm vật liệu có khả năng chống cháy tương đương với các loại ván dăm liên kết xi măng đang được sử dụng phổ biến, nhưng lại nhẹ hơn đáng kể.
Một điểm đáng chú ý khác là khả năng tái chế của vật liệu. Trong khi các tấm xi măng thông thường thường bị loại bỏ sau khi tháo dỡ công trình, vật liệu từ mùn cưa và struvite có thể được nghiền nhỏ, gia nhiệt ở khoảng 100°C, sau đó tách lại mùn cưa và tái kết tủa khoáng chất để tái sử dụng. Cách tiếp cận này phù hợp với xu hướng phát triển kinh tế tuần hoàn trong ngành xây dựng, nơi vật liệu không chỉ được sử dụng một lần mà có thể quay vòng nhiều lần trong chu trình sản xuất.
Nghiên cứu cho thấy tiềm năng lớn của việc kết hợp vật liệu sinh học với khoáng chất để tạo ra các giải pháp xây dựng mới, vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật về an toàn cháy nổ, vừa giảm thiểu tác động môi trường. Trong bối cảnh ngành xây dựng toàn cầu đang chịu áp lực giảm phát thải carbon và tối ưu hóa tài nguyên, những vật liệu như vậy có thể đóng vai trò quan trọng trong việc định hình thế hệ công trình bền vững trong tương lai.
