Ngành Xây dựng toàn cầu đang chịu áp lực lớn về phát thải carbon, các giải pháp thay thế xi măng đang trở thành xu hướng được nhiều quốc gia theo đuổi. Một trong những bước tiến đáng chú ý đến từ Israel, nơi công nghệ vật liệu xây dựng xanh dựa trên vi sinh vật đang mở ra cơ hội thay đổi toàn diện cách chúng ta thiết kế và thi công công trình. Vật liệu xây dựng sinh học mới không chỉ giảm phát thải mà còn có thể chủ động hấp thụ CO2 từ môi trường là điều mà xi măng truyền thống hoàn toàn không làm được.
Theo Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), ngành Xây dựng hiện đang chiếm tới 37% tổng lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu, trong đó sản xuất xi măng là một trong những nguồn phát thải lớn nhất. Trước thực trạng đó, các nhà nghiên cứu tại Technion (Israel) đang đi tiên phong trong một hướng tiếp cận mới, sử dụng vi sinh vật để thay thế xi măng trong vật liệu xây dựng.
Dự án mang tên CyanoGems được triển khai tại Technion là sự kết hợp liên ngành giữa các chuyên gia kiến trúc, quy hoạch đô thị, công nghệ sinh học và kỹ thuật thực phẩm. Cốt lõi của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật có khả năng quang hợp, tức là sử dụng ánh sáng Mặt Trời để tạo năng lượng từ nước và khí CO2. Trong quá trình này, các vi sinh vật không chỉ hấp thụ CO2 từ không khí mà còn sản sinh ra biofilm là lớp màng sinh học nhầy giúp kết dính các hạt cát. Đồng thời, chúng tạo ra canxi cacbonat là một hợp chất tự nhiên giống như thành phần cấu tạo vỏ sò, xương và răng, đóng vai trò thay thế cho chất kết dính trong xi măng.
Vật liệu sinh học đang được thử nghiệm tạo hình bằng công nghệ in 3D ngay tại phòng thí nghiệm Technion. Quá trình sản xuất không yêu cầu nung ở nhiệt độ cao, do đó không phát sinh khí thải CO2 như quy trình sản xuất xi măng truyền thống, vốn cần đốt đá vôi và khoáng chất ở nhiệt độ lên đến 1.450°C. Phó Giáo sư Shany Barath (Khoa Kiến trúc và Quy hoạch Đô thị), đồng lãnh đạo dự án cùng Giáo sư Yechezkel Kashi (Khoa Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Thực phẩm) cho biết, một tấn vi sinh vật có thể hấp thụ tới 1,8 tấn CO2. Dù số liệu cụ thể vẫn đang được hiệu chỉnh, nhóm nghiên cứu khẳng định quy trình sản xuất vật liệu của họ phát thải carbon thấp hơn đáng kể so với vật liệu bê tông hiện nay.
Điểm đặc biệt là ngay cả khi vật liệu đã khô, các vi sinh vật vẫn có thể tiếp tục sống và quang hợp miễn là còn đủ ánh sáng, độ ẩm và khí CO2. Chính vì vậy, các khối vật liệu được thiết kế sao cho có bề mặt tiếp xúc tối đa với không khí và ánh sáng Mặt Trời, duy trì khả năng hấp thụ CO2 trong suốt quá trình sử dụng.
Hiện tại, nhóm CyanoGems đang bước sang giai đoạn phát triển các nguyên mẫu vật liệu ở kích thước thật như gạch, tấm ốp và vật liệu tường, hướng tới ứng dụng thực tế trong xây dựng. Công nghệ in 3D cho phép tạo hình linh hoạt, đồng thời in trực tiếp tại công trường, giúp tiết kiệm chi phí nhân công, vận chuyển và lắp đặt. Tuy nhiên, thách thức lớn hiện nay là khả năng mở rộng quy mô sản xuất ra ngoài môi trường phòng thí nghiệm là điều mà nhóm nghiên cứu đang tích cực giải quyết.
Công nghệ vật liệu xây dựng xanh từ vi sinh vật tại Israel đang mở ra một bước ngoặt cho ngành xây dựng toàn cầu. Không chỉ là giải pháp giảm phát thải, loại vật liệu này còn góp phần chủ động hấp thụ CO2 từ môi trường sống. Nếu thành công trong việc thương mại hóa, đây có thể là tiền đề cho một thế hệ vật liệu xây dựng bền vững, thân thiện với môi trường, nơi mỗi công trình đều có thể trở thành một phần của giải pháp khí hậu, thay vì là nguyên nhân.
(Ximang.vn)
