Bê tông là một trong những vật liệu có hại nhất trên thế giới. Graphene có thể thay đổi điều đó

Bê tông đã được mô tả là vật liệu gây tàn phá nhất trên Trái đất. Sau nước, nó là chất liệu được sử dụng nhiều nhất trên thế giới, với lượng sử dụng gấp đôi so với thép, gỗ, nhựa và nhôm kết hợp.

Để sản xuất toàn bộ bê tông này, hơn 4 tỷ tấn xi măng được sản xuất mỗi năm. Theo viện nghệ thuật Chatham House, điều này tạo ra khoảng 8% lượng khí CO2 toàn cầu — nhiều hơn so với tất cả các xe tải trên toàn thế giới.

Người sản xuất xi măng cần giảm bớt ngay lập tức dấu chân này. Để đáp ứng yêu cầu của Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu, ngành công nghiệp cần giảm lượng khí thải ít nhất 16% vào năm 2030. Đồng thời, ngành này đối mặt với sự tăng cường nhu cầu từ quá trình đô thị hóa nhanh chóng và tăng trưởng dân số.

Đó là một vấn đề đáng lo ngại. Nhưng các kỹ sư tin rằng graphene mang lại một giải pháp.

“Chỉ cần 0.01% của vật liệu là cần thiết.

Được cô lập lần đầu tại Đại học Manchester vào năm 2004, tính chất 2D của Graphene cung cấp một sự kết hợp độc đáo giữa sức mạnh, sự linh hoạt, độ nhẹ, và khả năng dẫn điện. Những đặc tính này đã thu hút sự chú ý của Nationwide Engineering, một công ty xây dựng người Anh.

Công ty con nghiên cứu và phát triển (NERD) của Nationwide Engineering, có tên gọi độc đáo từ chữ cái đầu của Research and Development, được giao nhiệm vụ chuyển đổi “vật liệu kỳ diệu” thành một chất phụ gia mới: Concretene. 

Concretene bao gồm graphene được sản xuất tại Đại học Manchester. Lượng nhỏ của hỗn hợp lỏng được thêm vào quá trình trộn bê tông.

Graphene cung cấp cả hỗ trợ cơ học và bề mặt hoạt động cho các phản ứng hóa học diễn ra trong quá trình hủy nhiễm và đông cứng của xi măng.

“Chỉ cần lượng vật liệu rất thấp, trong một số trường hợp ít hơn 0.01%, là cần thiết để mang lại những cải thiện đáng kể về hiệu suất,” Alex McDermott, người sáng lập Concretene, cho biết với TNW.

“Điều này có nghĩa là Concretene là kinh doanh có hiệu quả với chi phí buôn bán tương xứng với phụ gia hiện đã được sử dụng trong ngành công nghiệp bê tông.”

Theo McDermott, Concretene được sử dụng trong các dự án xây dựng thực tế mạnh hơn đến 30-50% so với bê tông tiêu chuẩn. Các thử nghiệm phòng thí nghiệm sau đó đã cho thấy sự gia tăng về sức mạnh vượt qua 100%. Do đó, lượng xi măng yêu cầu có thể giảm đáng kể mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất.

Chi phí, co lại, và nứt nẻ cũng có thể được cắt giảm, trong khi sự tăng cường về mật độ giảm tính porosity của bê tông.

“Những yếu tố này sẽ giúp kỹ sư giảm lượng bê tông yêu cầu trong các thiết kế trong tương lai, từ đó giảm tiếp tục tác động của CO₂,” McDermott nói.

Cuối cùng, ông tin rằng Concretene có thể được sử dụng trong hơn 99% bê tông trên toàn thế giới.

Các thử nghiệm ban đầu của Concretene đã mang lại kết quả tích cực.

Năm 2021, NERD đặt viên bê tông graphene đầu tiên trên sàn nhà của một phòng tập mới tại Anh. Những thử nghiệm tiếp theo diễn ra tại một bữa tiệc quay trượt và dự án phát triển dân cư.

Tổng cộng, hơn 1.000 tấn Concretene đã được đổ trong các dự án thực tế. Mục tiếp theo là đẩy sản phẩm vào thị trường chủ chốt.

Graphene đã làm thách thức khi sản xuất với tốc độ và quy mô lớn, nhưng các đột phá gần đây đã làm cho việc sản xuất hàng loạt trở nên khả thi hơn.

Những tiến triển này đã khôi phục lòng tin từ các nhà đầu tư. Tháng 12, Concretene huy động được £8 triệu từ vòng quỹ đầu tư VC do LocalGlobe dẫn đầu. Số tiền này sẽ được sử dụng để đẩy nhanh kế hoạch thương mại hóa.

Concretene sẽ chuyển sang hợp tác với Sân bay Heathrow, Network Rail, Yorkshire Water và Cơ quan Môi trường. Công việc sẽ sớm bắt đầu thử nghiệm đường sá đầu tiên của Concretene với National Highways

“Concretene đang được thử nghiệm ‘thực tế’ tại những nơi nó có thể được sử dụng nhiều nhất,” McDermott nói. “Đây là bước quan trọng để đạt được sự chấp nhận của ngành công nghiệp.”

Điều đó có thể là tin vui cho cả ngành xây dựng và môi trường. Bởi vì mặc dù những lời khẳng định của những người nói chuyện sốc nổi tiếng tại Anh, bạn không thể thực sự tạo ra bê tông — nhưng bạn có thể tạo ra graphene.