Chất thải khai thác mang lại sự thúc đẩy mạnh mẽ cho việc xây dựng bê tông

Các nhà nghiên cứu của Đại học Flinders đang biến chất thải khai thác thành một công cụ mạnh mẽ để xây dựng bền vững – chứng minh rằng vật liệu xây dựng ưu việt có thể được phát triển từ những nguồn không chắc chắn.

Tiến sĩ Aliakbar Gholampour từ Trường Khoa học và Kỹ thuật thuộc Đại học Flinders đã phát hiện ra những ứng dụng đầy hứa hẹn của sản phẩm phụ đất hiếm trong sản xuất bê tông.

Nghiên cứu tập trung vào Delithiate β-spodumene (DβS), một sản phẩm phụ của quá trình tinh chế lithium, có đặc tính pozzolanic – nghĩa là nó phản ứng hóa học để tăng cường cường độ và độ bền của bê tông. Nghiên cứu cho thấy khi được sử dụng trong chất kết dính geopolymer, DβS có thể cải thiện hiệu suất cơ học và khả năng phục hồi lâu dài.

Gholampour cho biết: “Bằng cách kiểm tra hành vi cấu trúc vi mô của các polyme địa kỹ thuật dựa trên DβS theo các tỷ lệ chất kích hoạt kiềm khác nhau, chúng tôi đã đạt được những hiểu biết quan trọng về tính phù hợp của nó như một thành phần bê tông bền vững”.

Bê tông thông thường là vật liệu xây dựng được sử dụng và sản xuất rộng rãi nhất, với 25 tỷ tấn được sử dụng mỗi năm – nhưng nó tiêu thụ khoảng 30% tài nguyên thiên nhiên không thể tái tạo, thải ra khoảng 8% khí nhà kính trong khí quyển và chiếm tới 50% bãi rác.

Những phát hiện trong các nghiên cứu mới của Gholampour và nhóm của ông cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự kết hợp hiệu quả của DβS như một thành phần thay thế cho tro bay (sản phẩm phụ của quá trình đốt than) trong việc tạo ra chất kết dính geopolymer. Nó cũng xác định phạm vi tỷ lệ kiềm tối ưu để sử dụng trong geopolymer.

Gholampour cho biết: “Phương pháp tiếp cận này không chỉ nâng cao tính chất cơ học và độ bền của bê tông geopolymer mà còn giải quyết mối lo ngại về môi trường ngày càng tăng bằng cách chuyển DβS khỏi bãi chôn lấp”. “Với việc tinh chế lithium chịu trách nhiệm tạo ra khối lượng DβS ngày càng tăng, khả năng tái sử dụng chất này trong xây dựng mang lại một giải pháp bền vững giúp giảm chất thải công nghiệp, ngăn ngừa ô nhiễm đất và nước ngầm tiềm ẩn, đồng thời hỗ trợ các hoạt động kinh tế tuần hoàn trong lĩnh vực khai thác mỏ và xây dựng.”

Những phát hiện – ‘Đặc tính nâng cao của hồ dán geopolyme được xử lý trong môi trường xung quanh với β-Spodumene được phân tách: ảnh hưởng của tỷ lệ Na2SiO3–to–NaOH đến hiệu suất và cấu trúc vi mô’ Và ‘Các phản ứng, tiến hóa pha và cấu trúc vi mô của geopolymer được xử lý trong môi trường xung quanh với β-spodumene được phân tách‘ – đã được xuất bản trong Vật liệu và kết cấu tạp chí và Tạp chí Vật liệu Xây dựng.

Điều này được xây dựng dựa trên một loạt tài liệu nghiên cứu do nhóm nghiên cứu của Gholampour xuất bản – từ việc thử nghiệm các thành phần thay thế của vật liệu xây dựng cải tiến đến việc sử dụng bê tông in 3D hiệu quả hơn.

Gholampour cho biết: “Những phát hiện này không chỉ góp phần giảm tác động đến môi trường và tiêu thụ tài nguyên mà còn nâng cao hiệu suất, khả năng dự đoán và khả năng thích ứng của các hệ thống bê tông thế hệ tiếp theo”.

Chú thích hình ảnh: Vật liệu spodumene beta được tinh chế và xi lanh bê tông được làm từ sản phẩm phụ. Những người trong ảnh (trái sang phải): Mohammad Valizadeh Kiamahalleh và Tiến sĩ Aliakbar Gholampour. Tín dụng: Traci Klarenbeek