Bê tông là vật liệu thiết yếu trong xây dựng nhưng xi măng, một thành phần chính của bê tông, lại tạo ra lượng khí CO₂ đáng kể trong quá trình sản xuất.

Vì vậy, các nhà khoa học đang tìm cách thay thế một phần xi măng bằng những vật liệu ít gây tác động môi trường hơn.

Nhóm nghiên cứu, do kỹ sư xây dựng Raghuvesh Tiwari của Đại học Manipal Jaipur (Ấn Độ) dẫn đầu, đã thử sử dụng than sinh học, một loại vật liệu giàu carbon tạo ra từ chất hữu cơ, được sản xuất từ bùn phân người, theo trang ScienceAlert ngày 9-9.

Họ lấy bùn phân từ một nhà máy xử lý chất thải ở Warangal, Ấn Độ. Bùn được sấy khô, sau đó nung ở 350 - 450°C trong môi trường ít oxy để tạo than sinh học.

Vật liệu này tiếp tục được nghiền thành bột mịn rồi thay thế 5%, 10% và 15% lượng xi măng trong bê tông thông thường.

Kết quả khá bất ngờ khi một lượng nhỏ than sinh học từ phân người lại có thể giúp bê tông cải thiện nhiều đặc tính.

Sau 91 ngày đóng rắn, mẫu thay thế 5% xi măng bằng than sinh học từ phân người ghi nhận cường độ chịu nén tăng trung bình 20% và cường độ chịu uốn tăng 36%. Với tỉ lệ thay thế 10%, mức tăng tương ứng là 21% và 42%.

Ở tỉ lệ 5%, bê tông còn hấp thụ ít nước hơn, có độ rỗng thấp hơn và co ngót khi khô cũng giảm so với bê tông thông thường. Tuy nhiên, khi thay thế tới 15% xi măng, hiệu quả bắt đầu giảm, bê tông xuất hiện nhiều lỗ rỗng, vết nứt và các vùng liên kết kém hơn.

Theo nhóm nghiên cứu, than sinh học từ phân người có cấu trúc nhiều lỗ nhỏ, giúp giữ nước và giải phóng từ từ trong quá trình bê tông đóng rắn.

Vật liệu này cũng giàu silica, có thể tham gia các phản ứng tạo thành hợp chất giúp bê tông cứng chắc hơn.

Ngoài ra, các hạt than sinh học mịn có thể lấp đầy khoảng trống và cải thiện sự liên kết giữa các thành phần.

Dù vậy, "bê tông phân người" vẫn chưa thể sớm được đưa vào các công trình thực tế. Nhóm nghiên cứu cho biết cần đánh giá thêm khả năng chịu chu kỳ đóng băng - tan băng, độ mặn và nhiệt độ khắc nghiệt.

Nguy cơ kim loại nặng tích tụ trong bùn thải và khả năng chúng rò rỉ khỏi bê tông theo thời gian cũng cần được nghiên cứu.

Nghiên cứu chưa đánh giá cụ thể mức giảm phát thải carbon của phương pháp này. Tuy nhiên, việc thay thế một phần xi măng bằng vật liệu từ chất thải có thể đồng thời giảm nhu cầu xi măng và tận dụng một nguồn chất thải dồi dào.

Nghiên cứu đăng trên tạp chí Scientific Reports.

Bí mật giúp bê tông La Mã tự hàn vết nứt suốt gần 2.000 năm

Nghiên cứu mới từ công trường Pompeii cho thấy kỹ thuật 'trộn nóng' có thể giúp bê tông La Mã tự lấp vết nứt và bền bỉ qua hàng thiên niên kỷ.