Vi sinh vật mở đường cho vật liệu xây dựng xanh, thay thế xi măng truyền thống

Theo phóng viên TTXVN tại Israel, một loại vật liệu xây dựng đột phá đang được phát triển tại Viện Công nghệ Israel (Technion) sử dụng vi sinh vật thay vì xi măng để kết dính các hạt cát, đồng thời hấp thụ khí CO₂ trong không khí, yếu tố góp phần lớn vào hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Theo Chương trình Môi trường Liên hợp quốc, ngành xây dựng hiện chiếm tới 37% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu.

Dự án liên ngành mang tên CyanoGems của Technion sử dụng các vi sinh vật có khả năng quang hợp – tức là chúng sử dụng ánh sáng Mặt Trời để tạo ra thức ăn từ nước và khí CO₂. Trong quá trình này, khí CO₂ bị loại bỏ dần khỏi khí quyển và khí oxy sẽ được thải ra.

Loại vật liệu mới đang được tạo ra bằng máy in 3D tại Technion. Trong quá trình quang hợp, các vi sinh vật không chỉ hấp thụ CO₂ mà còn hình thành nên những cộng đồng sinh học gọi là biofilm – một lớp màng dính và nhầy, đồng thời sản sinh canxi cacbonat - hợp chất tự nhiên tạo nên vỏ sò, xương và răng.

Dự án có sự kết hợp giữa các chuyên gia kiến trúc – quy hoạch đô thị, với các nhà nghiên cứu công nghệ sinh học và kỹ thuật thực phẩm tại Technion. Theo Phó Giáo sư Shany Barath (Khoa Kiến trúc và Quy hoạch Đô thị), người đồng lãnh đạo dự án cùng với Giáo sư Yechezkel Kashi (Khoa Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Thực phẩm), một tấn vi sinh vật có thể hấp thụ tới 1,8 tấn CO₂. Bà Barath cho biết, dù các con số cụ thể đang được tính toán chi tiết nhưng lượng phát thải carbon từ quy trình của Technion thấp hơn đáng kể so với ngành công nghiệp bê tông. Trong khi xi măng cần đốt cháy nhiên liệu hóa thạch để nung đá vôi và khoáng chất ở nhiệt độ cao khiến thải ra lượng lớn khí CO₂, thì vật liệu của Technion được sản xuất và làm khô ở nhiệt độ phòng.

Đáng chú ý, ngay cả sau khi vật liệu khô, các chủng vi sinh vật được chọn vẫn tiếp tục sống và quang hợp nếu có đủ độ ẩm, ánh sáng và khí CO₂. Chính vì vậy, mỗi khối vật liệu được thiết kế sao cho có bề mặt tiếp xúc tối đa với không khí và ánh sáng Mặt Trời.

Bước tiếp theo của dự án là phát triển các nguyên mẫu ở kích thước thật, như gạch, tấm ốp và vật liệu ốp tường để phục vụ ngành xây dựng.

Về chi phí, vật liệu có thể in 3D trực tiếp tại công trường nên có tiềm năng giảm chi phí nhân công, giàn giáo và các khoản phát sinh khác. Tuy nhiên, thách thức lớn là khả năng mở rộng sản xuất ngoài môi trường phòng thí nghiệm, điều mà nhóm nghiên cứu đang nỗ lực giải quyết.