Gốm bền vững không cần nung

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng bột nano canxi cacbonat làm nguyên liệu và thay vì nung nóng, họ đã bổ sung một lượng nước nhỏ và sau cô đặc.

Florian Bouville, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Quy trình sản xuất dựa vào quá trình địa chất hình thành đá". Đá trầm tích hình thành từ trầm tích, đã được nén trong hàng triệu năm do áp lực từ các chất lắng đọng phía trên. Quá trình này biến đổi trầm tích canxi cacbonat thành đá vôi với sự hỗ trợ của nước ở xung quanh. Khi các nhà nghiên cứu tại ETH sử dụng canxi cacbonat có kích thước hạt cực mịn (hạt nano) làm nguyên liệu đầu vào, quá trình cô đặc chỉ mất một giờ. Nghiên cứu là bằng chứng đầu tiên cho thấy một mảng vật liệu gốm có thể được sản xuất ở nhiệt độ phòng trong một khoảng thời gian rất ngắn và với áp lực tương đối thấp.

Mạnh hơn bê tông

Các thử nghiệm cho thấy, loại vật liệu mới có thể chịu được lực mạnh gấp khoảng 10 lần so với bê tông trước khi nó phá vỡ và cũng cứng bằng đá hoặc bê tông. Cho đến nay, nhóm nghiên cứu đã sản xuất được các mẫu vật liệu có kích thước bằng một mẩu của đồng tiền 1 franc bằng cách sử dụng máy ép thủy lực thông thường như trong ngành công nghiệp.

"Thách thức là ở chỗ để tạo áp lực đủ lớn cho quá trình cô đặc. Các phôi gia công cỡ lớn cần một lực tương ứng lớn hơn", Bouville nói. Theo các nhà khoa học, những mảnh gốm có kích thước bằng đá nhỏ lát phòng tắm về mặt lý thuyết có tính khả thi.

Hiệu quả năng lượng và thân thiện với môi trường

André Studart, một trong các tác giả nghiên cứu cho rằng: "Trong một thời gian dài, các nhà khoa học vật liệu đã tìm cách để sản xuất vật liệu gốm trong điều kiện dễ chịu vì quá trình nung cần khối lượng lớn năng lượng". Phương pháp mới ở nhiệt độ phòng mà các chuyên gia gọi là nung kết lạnh, tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn nhiều và cũng cho phép sản xuất vật liệu composite có chứa nhựa.

Kỹ thuật này cũng thu hút sự quan tâm của xã hội không phát thải cacbon trong tương lai. Cụ thể, các hạt nano cacbonat có thể được sản xuất bằng CO₂ từ khí quyển hoặc từ các khí thải của nhà máy nhiệt điện. Trong kịch bản này, CO₂ thu giữ được phép phản ứng với loại đá phù hợp ở dạng bột để sản xuất cacbonat, sau đó, được sử dụng để sản xuất gốm ở nhiệt độ phòng. CO₂ tác động xấu đến khí hậu, sẽ được lưu trữ trong các sản phẩm gốm về lâu dài. Các sản phẩm này sẽ thay thế cho bể chứa CO₂ và giúp các nhà máy nhiệt điện hoạt động trên cơ sở không thải cacbon.

Theo các nhà khoa học, về lâu dài, phương pháp mới nung kết lạnh thậm chí có khả năng dẫn đến những lựa chọn thay thế thân thiện hơn với môi trường cho vật liệu xi măng. Tuy nhiên, cần có những nỗ lực nghiên cứu trên quy mô lớn để đạt được mục tiêu này. Sản xuất xi măng không chỉ tiêu tốn nhiều năng lượng mà còn sản sinh khối lượng lớn khí CO₂ không giống vật liệu thay thế được nung kết.

N.P.D-NASATI (Theo Phys)