Sản xuất
Bê Tông Xanh
Bê tông xanh có phải là giải pháp cho biến đổi khí hậu?
Bê tông xanh có thể giúp giảm một trong những nguồn phát thải carbon lớn nhất thế giới. Bê tông là vật liệu rắn được dùng nhiều nhất trên Trái Đất, nhưng sản xuất xi măng - thành phần chính của nó - tạo ra khoảng 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Vậy làm sao nhân loại vẫn xây dựng mà không làm khí hậu biến đổi? Từ bê tông tái chế và xử lý bằng carbon đến nhiên liệu sạch hơn, SCM và vật liệu hoạt hóa kiềm, chúng tôi sẽ cho thấy bê tông xanh có thể trở thành nền móng cho một tương lai sạch hơn thế nào.
Tải Hướng Dẫn3,2tổng thể
Điểm số của giải pháp này
- Tác động4 / 5Riêng việc sản xuất xi măng đã gây ra khoảng 8% lượng phát thải toàn cầu.
- Tốc độ3 / 5Các hỗn hợp mới có thể được dùng khi các nhà máy sản xuất được nâng cấp.
- Chi phí3 / 5Ban đầu đắt, nhưng khi sản xuất quy mô lớn thì ngang giá bê tông thường.
- Độ trưởng thành3 / 5Xi măng pha trộn đã phổ biến, chất kết dính không xi măng vẫn còn ở giai đoạn đầu.
- Thiên nhiên3 / 5Ít khai thác đá và chất thải hơn, dù bê tông vẫn ngốn nhiều tài nguyên.
Hướng dẫn
Đây là bản chép lời có minh họa của bộ phim. Hướng dẫn hiện chỉ có bằng tiếng Anh - ngôn ngữ của bạn sắp có.













Trắc nghiệm
Câu hỏi 1 trong tổng số 10
Nếu sản xuất bê tông là một quốc gia, nó sẽ đứng thứ mấy về lượng phát thải CO2?
Điểm số 0 / 10
Lời thoại
Từ vòng đá, kim tự tháp, Vạn Lý Trường Thành, đến cả lâu đài cát, con người từ lâu đã mê xây dựng. Và dù có rất nhiều vật liệu để chọn, chẳng gì phổ biến hơn bê tông.
Nhờ những ưu điểm riêng, đây là vật liệu rắn được dùng nhiều nhất thế giới [1,2,3]. Thực tế, bê tông - cùng các vật liệu nhân tạo khác - giờ nặng hơn toàn bộ thực vật và động vật trên Trái Đất cộng lại [4,5,6].
Đáng tiếc là sản xuất bê tông thải ra các khí nhà kính có hại, chiếm 8% lượng phát thải carbon toàn cầu [7,8]. Nếu bê tông là một quốc gia, nó sẽ là kẻ gây ô nhiễm lớn thứ ba hành tinh [9,10].
Vậy nên, nếu con người muốn xây dựng một thế giới sạch hơn, họ sẽ cần các Giải pháp; và bê tông xanh chính là chìa khóa.
Những dạng bê tông sơ khai đã được dùng để làm sàn ở Trung Đông hơn 10.000 năm trước [11,12,13], nhưng những người thực sự làm chủ nó đầu tiên là người La Mã cổ đại, họ dùng nó để xây đền Pantheon, công trình đến nay vẫn có mái vòm bê tông không cốt thép lớn nhất thế giới [14,15,16].
Đáng tiếc, bí mật về bê tông đã bị thời gian vùi lấp [11-16]. Mãi đến năm 1824, thợ xây người Anh Joseph Aspdin mới tình cờ tìm lại cách làm xi măng, thành phần chủ chốt của bê tông, khi mày mò trong bếp nhà mình [12,17,18] và ông đã mở đường cho loại bê tông có thể sánh với bê tông La Mã cổ đại.
Ngày nay, con người sản xuất 30 tỷ tấn vật liệu này mỗi năm [19]. Số đó đủ để phủ nước Áo bằng một lớp bê tông dày 15 cm, mỗi năm! [20,21,22]. Và khi nhu cầu tăng lên, lượng phát thải cũng tăng theo. Nhưng chính xác thì bê tông tạo ra CO2 bằng cách nào?
À, bê tông về cơ bản là đá nhân tạo. Giống như lâu đài cát, nó được làm từ cát, thêm sỏi và nước. Nhưng hãy cho thêm xi măng, thành phần kỳ diệu gắn mọi thứ lại với nhau [23-27] và hỗn hợp sẽ cứng như đá.
Đáng tiếc, xi măng cũng tạo ra gần như toàn bộ lượng phát thải [26-29]. Để hiểu vì sao, ta cần xem nó được làm ra thế nào.
Công thức đơn giản đáng ngạc nhiên, nhưng quy trình lại khá phức tạp:
Đầu tiên, lấy một lượng lớn đá vôi, thường được tạo thành từ vỏ và hóa thạch của sinh vật biển sống từ hàng triệu năm trước. Nó chứa canxi cần cho xi măng, cùng lượng carbon bị giữ lại [30-33].
Để lấy canxi, bạn nghiền nhỏ đá vôi rồi thêm một chút đất sét, và rắc thêm ít cát. Hỗn hợp này được làm nóng trước rồi đưa vào lò quay để trộn ở nhiệt độ bỏng tay 1.450 °C cho đến khi đá vôi cháy. Quá trình này tạo ra vật liệu giàu canxi gọi là clinker [23-27,34-37].
Nhưng đốt những sinh vật biển đã hóa thạch sẽ giải phóng rất nhiều CO2, và vì nhiên liệu hóa thạch cũng bị đốt để tạo nhiệt, lượng CO2 còn nhiều hơn nữa [38-42].
Bạn vẫn theo kịp chứ? Chúng ta đang ở đây!
Tiếp theo, trộn clinker với thạch cao và các chất phụ gia khác, rồi nghiền chúng cùng nhau trong máy nghiền để tạo bột xi măng [34,35].
Việc còn lại chỉ là trộn xi măng với nước, cát, sỏi và các cốt liệu khác [23-27] và xong! Bạn đã làm ra bê tông!
Cùng cả một đống ô nhiễm. Và như bạn thấy, phần lớn phát thải đến từ việc sản xuất xi măng, trong đó phần lớn nhất do đốt toàn bộ số đá vôi đó tạo ra! [38-43]
Thực tế, cứ 1.000 kilôgam xi măng trong hỗn hợp sẽ tạo ra 900 kilôgam CO2 [43,44,45].
Vậy con người có thể giảm phát thải từ loại đá giả yêu thích của mình bằng cách nào? À, có vài Giải pháp khả thi [43-50].
Giải pháp dễ nhất trong ngắn hạn là đơn giản dùng bê tông hiệu quả hơn [43-48,50]. Hiện tại, hầu hết công trình được xây bằng nhiều bê tông hơn mức thực sự cần, nên nhiều kiến trúc sư đang tối ưu thiết kế để dùng ít bê tông hơn, giảm nhu cầu và giảm phát thải.
Hiệu quả cũng được cải thiện bằng cách nghiền bê tông cũ rồi tái sử dụng trong các hỗn hợp bê tông mới [51,52,53], và những công nghệ mới thú vị như tái chế bằng điện cũng đang được thử nghiệm [54]. Công nghệ này dùng điện tái tạo trong lò hồ quang điện để tái chế cả bê tông lẫn thép cùng lúc, giảm phát thải từ sản xuất thép và đồng thời tạo ra xi măng. Hay hơn nữa, về lý thuyết loại xi măng này có phát thải carbon bằng không [54].
Dù đây là một bước tiến lớn, nhu cầu bê tông của con người quá khổng lồ nên bê tông tái chế sẽ không bao giờ đáp ứng đủ.
Chiến lược tiếp theo là thay thế nhiên liệu hóa thạch cần cho sản xuất. Máy nghiền có thể chạy bằng điện tái tạo sạch từ gió và mặt trời [55,56]. Nhưng rất khó chỉ dùng điện để đạt nhiệt độ nóng hổi của lò nung, nên có thể dùng nhiên liệu thay thế như hydro xanh [57-61] hoặc sinh khối bền vững [61-64]. Bằng cách loại bỏ nhu cầu dùng nhiên liệu hóa thạch như than đá, các nhiên liệu thay thế này có thể giảm đáng kể phát thải CO2 [50].
Nhưng đáng tiếc là có vài vấn đề…
Sinh khối chủ yếu có từ gỗ và phải chặt cây để lấy, nên rất khó sản xuất theo cách bền vững [65,66,67]. Và dù hydro xanh đầy hứa hẹn, để sản xuất đủ thì cần mở rộng khổng lồ nguồn điện tái tạo dùng để tạo ra nó [68,69,70].
Vì thế, hiện giờ các Giải pháp này vẫn còn rất xa mới tạo được tác động đáng kể. Và kể cả khi những nhiên liệu này vận hành lò nung, bạn vẫn phải đốt đá vôi, thứ gây ra hơn một nửa lượng phát thải từ sản xuất xi măng [38-43].
Rõ ràng con người vẫn cần những cách khác.
Thu giữ carbon thường được tung hô là đáp án [71-78]. Dùng để bắt CO2 ngay khi nó được thải ra và lưu trữ dưới lòng đất, công nghệ này có thể giảm phát thải, nhưng không thể bắt hết [50,79,80]. Tệ hơn, việc thu giữ, vận chuyển và lưu trữ toàn bộ lượng carbon đó rất khó và cực kỳ đắt đỏ, lại không phải lúc nào cũng hiệu quả! [43,77,78,81]
Nhưng nếu một phần CO2 đó có thể được dùng ngay trong quá trình sản xuất bê tông thì sao?
Đến lượt Carbon Curing:
Phương pháp phổ biến này bơm một phần CO2 đã thu giữ trở lại bê tông trong lúc trộn, nơi nó được gắn vào về mặt hóa học, có thể làm bê tông chắc hơn và giảm chi phí [82-91]. Đây là Giải pháp gọn gàng nhưng chỉ xử lý được một phần nhỏ phát thải từ sản xuất xi măng [92].
Vậy để thực sự có bê tông xanh, con người đang thay đổi công thức, và một trong những cách tốt nhất là thêm các thành phần gọi là SCM để thay thế một phần xi măng gây ô nhiễm [45-49,93-97].
Chúng được làm từ các vật liệu bột mịn như tro bay từ nhà máy than hoặc xỉ từ ngành thép. Vì cả hai đều là chất thải, cách này cũng giúp làm sạch môi trường, và vì SCM giảm lượng xi măng cần dùng, chúng có thể giảm phát thải từ 15 đến 40% [48,97]. Hay hơn nữa, chúng còn tăng độ bền và tuổi thọ của bê tông [98,99,100].
Đáng tiếc, riêng chúng không thể thay thế hoàn toàn xi măng, nhưng có một Giải pháp… một dung dịch kiềm!
Nếu lấy những chất như phế phẩm công nghiệp dùng làm SCM rồi trộn với dung dịch kiềm, bạn có thể tạo ra chất kết dính thay thế hoàn toàn xi măng [101-104]. Và vì không cần khai thác, nghiền, xay hay đốt nguyên liệu để làm xi măng thông thường, loại bê tông tạo ra có thể giảm phát thải đến 90% [49,104-107].
Nó được gọi là bê tông hoạt hóa kiềm, và dù vẫn chưa được triển khai ở quy mô lớn [108,109,110], nó đã được dùng trên khắp thế giới [111-123].
Con người yêu xây dựng hơn bao giờ hết, cứ 3 ngày lại xây thêm một diện tích bằng Manhattan, nhưng liệu họ có thể làm vậy mà không làm nóng hành tinh? [124]
À, có chứ!
Bằng cách đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, triển khai mọi Giải pháp sẵn có, và mở rộng sản xuất điện tái tạo để hỗ trợ chúng, nhân loại cuối cùng có thể hoàn thiện công thức bê tông xanh và xây dựng tương lai không carbon!
Cố vấn Chuyên gia
2
Xin cảm ơn
Prof. Susan Bernal
Đại học Leeds
Trường Kỹ thuật Xây dựng
Caitlin Swalec
Giám sát Năng lượng Toàn cầu
Giám đốc Chương trình: Công nghiệp nặng
Video Khác
11 liên kết
Những tài liệu này không liên kết với chúng tôi. Mọi nội dung được liên kết ở đây đều bằng tiếng Anh.
Tổng quan & Tác động khí hậu
Xi măng & bê tông ít carbon
Vấn đề lớn của xi măng, và cách khắc phụcVox
Cách giải quyết vấn đề bê tông của thế giớiDW Planet A
Công ty xi măng xanh này nói có thể cắt giảm khí thải carbon dioxideCNBC
Làm sao để bê tông xanh hơn!Just Have a Think!
Xi măng xanh có phải tương lai của xây dựng bền vững?Institute of Engineering and Technology
Kế hoạch cụ thể cho xi măng bền vững | Ryan GilliamTED
Bê tông kiềm hoạt hóa & geopolymer
Tái chế & Bê tông tuần hoàn
Đọc Thêm
40 liên kết
Những tài liệu này không liên kết với chúng tôi. Mọi nội dung được liên kết ở đây đều bằng tiếng Anh.
Tổng quan
- Vấn Đề Nan Giải Của Bê Tông - Chemistry World (In Print)
- Vấn đề carbon của bê tông | Chuyên đề - Chemistry World
- Biến đổi khí hậu: Nguồn phát thải CO2 khổng lồ mà có thể bạn chưa biết - BBC News
- Bê tông cần giảm dấu chân carbon khổng lồ của mình - Nature
- Đặt nền móng cho ngành xi măng không carbon - McKinsey
- Tương Lai Của Bê Tông - Global Cement and Concrete Association
Quy mô bê tông
- Có bao nhiêu khối lượng do con người tạo ra trên Trái Đất? - World Economic Forum
- Trái Đất sắp có nhiều bê tông hơn sinh khối - Heatmap News
- Quy Mô Của Bê Tông
Lịch sử
- Bê tông La Mã - Công nghệ kỹ thuật cổ đại - UW–Madison
- Giải mã bí ẩn: Vì sao bê tông La Mã bền đến vậy? | MIT News - Massachusetts Institute of Technology (alternative press releases: The Past; Open Access Government)
- Nước biển giúp bê tông La Mã cổ đại bền hơn như thế nào - UNews
Sản xuất & Phát thải
- Cách Sản Xuất Xi Măng - Portland Cement Association
- BÊ TÔNG - Carbon Smart Materials Palette
- Vì sao khí thải từ xi măng lại quan trọng với biến đổi khí hậu - Carbon Brief
- Ngành Xi Măng & Khí Thải - Cement
- Quy Trình Sản Xuất Xi Măng - Thermo Fisher
Giảm khí thải từ bê tông
- Bê tông ít carbon có thể chống lại sự nóng lên toàn cầu - ASME
- Các loại hỗn hợp và chất kết dính khác nhau có thể giảm đủ lượng phát thải CO2 để tạo khác biệt không? - RIBAJ
- 10 cách hàng đầu để giảm dấu chân carbon của bê tông - NRMCA
- Hướng dẫn đầy đủ về bê tông có hàm lượng carbon tích lũy thấp - CarbonCure Technologies
- Năm góc nhìn về quá trình chuyển đổi sang phát thải ròng bằng 0 của ngành bê tông và xi măng - RMI
Tái chế
- Phương pháp tái chế xi măng có thể giúp giải quyết một trong những thách thức khí hậu lớn nhất thế giới - Department of Engineering (press release in BBC News)
- Bê Tông Có Tái Chế Được Không? - Sika
- Tái chế phế thải bê tông vì nền kinh tế tuần hoàn - Waste Managed
Nhiên liệu tái tạo
- Cấp nhiên liệu cho lò nung xi măng bằng hydro xanh từ amoniac? - PACA
- Chuyển đổi nhiên liệu cho bê tông tại Anh - năng lượng lò nung trung hòa carbon và không carbon - MPA
- Điện & Năng Lượng - Cement Europe
- Giảm carbon và ô nhiễm độc hại, làm xi măng sạch và xanh hơn - NRDC
- Lời cảnh tỉnh về hydro xanh: lượng điện gió và điện mặt trời cần thiết là cực kỳ lớn - Recharge
Thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon
- Thu giữ carbon trong ngành xi măng: giảm phát thải - Verde AgriTech
- Với công nghệ thu giữ carbon, một ngày nào đó bê tông có thể trở thành bể hấp thụ carbon - NRDC
- Những đổi mới ít carbon trong sản xuất xi măng và bê tông - CarbonCure Technologies
- Biến bê tông từ vấn đề carbon thành giải pháp carbon - Engineering Update
SCMs
- Vật Liệu Xi Măng Bổ Sung - NAHB
- SCM: Lợi ích cho môi trường và chất lượng - International Cement Review
- Con đường đến bê tông phát thải carbon ròng bằng 0 - BRANZ
Bê tông kích hoạt kiềm (Geopolymer)
- Vật Liệu Kích Hoạt Kiềm - Global Cement & Concrete Association
Tổng quan mở rộng
- Nghiên cứu: Nghĩ lại về xi măng | Công nghệ sạch - Beyond Zero Emissions – Australia
- Ba công nghệ giúp giảm biến đổi khí hậu - Gigaton
Tài liệu tham khảo
136 liên kết
Mọi nội dung được liên kết ở đây đều bằng tiếng Anh.
- [1] Bài toán hóc búa về bê tông | Chemistry World | Royal Society of Chemistry (Trong Bản in)
- [2] Xi măng và bê tông như vật liệu kỹ thuật: Đánh giá lịch sử và phân tích nghiên cứu tình huống | Engineering Failure Analysis
- [3] Bê tông | Designing Buildings Magazine
- [4] Khối lượng vật chất do con người tạo ra trên toàn cầu vượt tổng sinh khối mọi sinh vật | Nature (Trong: Trên Trái Đất có bao nhiêu vật chất do con người tạo ra? | World Economic Forum) (xem Ghi chú tham khảo*)
- [5] Sự phân bố sinh khối trên Trái Đất | PNAS (xem Ghi chú tham khảo*)
- [6] Tác động lớn ngoài dự đoán của quản lý rừng và chăn thả đến sinh khối thực vật toàn cầu | Nature (xem Ghi chú tham khảo*)
- [7] Bê tông cần giảm dấu chân carbon khổng lồ | Nature
- [8] Tạo thay đổi cho bê tông: Đổi mới trong xi măng và bê tông carbon thấp | Chatham House
- [9] Global Carbon Atlas | Global Carbon Project (từ Global Carbon Budget 2024 | ESSD)
- [10] EDGAR - Cơ sở dữ liệu phát thải phục vụ nghiên cứu khí quyển toàn cầu | European Commission
- [11] Vài ghi chép về bê tông cổ | International Journal of Sciences
- [12] Những ảnh hưởng bất ngờ từ các sáng kiến bê tông trong lịch sử | International Journal of Heritage Architecture
- [13] Vữa và bê tông: Tiền thân của vật liệu hiện đại | International Journal of Architectural Heritage
- [14] Bê tông La Mã - Công nghệ kỹ thuật cổ đại | UW–Madison
- [15] Trộn nóng: Những hiểu biết về cơ chế đằng sau độ bền của bê tông La Mã cổ đại | Science Advances (Thông cáo báo chí: Giải được bí ẩn: Vì sao bê tông La Mã lại bền đến vậy? | MIT News; Nghiên cứu mới hé lộ bí mật của bê tông La Mã | The Past)
- [16] Xi măng khoáng Phillipsite và Al-tobermorite được tạo ra qua phản ứng nước-đá ở nhiệt độ thấp trong bê tông biển La Mã | American Mineralogist (Thông cáo báo chí: Nước biển làm bê tông La Mã cổ đại chắc hơn thế nào | UNews)
- [17] Joseph Aspdin | Thợ xây người Anh | Britannica
- [18] Joseph Aspdin (1778-1855) | Họ đã sống ở Leeds | Thoresby Society
- [19] Hướng tới bê tông bền vững | Nature Materials
- [20] Wright Mix | Kích thước máy trộn bê tông (xem Ghi chú tham khảo*)
- [21] Chẳng bao lâu nữa, Trái Đất sẽ có nhiều bê tông hơn sinh khối | Heatmap News (xem Ghi chú tham khảo*)
- [22] Diện tích Áo (km²) | European Health Information Gateway | WHO European Region (xem Ghi chú tham khảo*)
- [23] Bê tông: các nguyên lý khoa học | Department of Materials Science and Engineering | University of Illinois Urbana-Champaign
- [24] Xi măng được làm ra thế nào? Bê tông và xi măng khác nhau ra sao? | Chart Industries
- [25] Bê tông được làm từ gì? | Everything About Concrete
- [26] BÊ TÔNG | Carbon Smart Materials Palette | Architecture 2030
- [27] Vì sao khí thải từ xi măng quan trọng với biến đổi khí hậu | Carbon Brief
- [28] Công cụ tính dấu chân carbon ẩn của bê tông | Circular Ecology
- [29] Cắt giảm carbon và ô nhiễm độc hại, làm xi măng sạch và xanh hơn | NRDC
- [30] Đá vôi | Đặc điểm, sự hình thành, kết cấu, công dụng và thông tin | Britannica
- [31] Đá vôi: đá trầm tích hóa học canxi cacbonat | Geology.com
- [32] Loại đá gọi là đá vôi | Nordkalk
- [33] Làm rõ ý nghĩa địa chất và ứng dụng công nghiệp của đá vôi: bài tổng quan toàn diện | IEM Journal
- [34] Xi măng được làm ra như thế nào | Portland Cement Association
- [35] Quy trình sản xuất xi măng | ThermoFisher Scientific
- [36] Sản xuất clinker - tổng quan | ScienceDirect Topics
- [37] Quy trình sản xuất clinker | Japan Ministry of the Environment
- [38] Khí thải CO2 từ sản xuất xi măng | IPCC
- [39] Ngành xi măng và khí thải | Cement Industry Federation
- [40] Tính khí thải CO2 từ quy trình sản xuất xi măng | GHG Protocol
- [41] Xi măng, chất thải và thị trường carbon | European Commission
- [42] Khí thải từ ngành xi măng - State of the Planet | Columbia Climate School
- [43] Nghiên cứu: nhìn lại xi măng | Công nghệ sạch | Beyond Zero Emissions - Australia
- [44] Góc nhìn về khí thải CO2 môi trường và yếu tố năng lượng trong ngành xi măng | IOPscience
- [45] Bê tông ít carbon có thể chống nóng lên toàn cầu | ASME
- [46] Các loại hỗn hợp và chất kết dính khác nhau có thể giảm đủ khí thải CO2 để tạo khác biệt không? | RIBAJ
- [47] Năm điểm đáng chú ý về quá trình chuyển đổi sang phát thải ròng bằng 0 của ngành bê tông và xi măng | RMI
- [48] 10 cách hàng đầu để giảm dấu chân carbon của bê tông | NRMCA
- [49] Ba công nghệ giảm biến đổi khí hậu | Gigaton
- [50] Concrete Future | Global Cement and Concrete Association (xem trang Getting to Net Zero | Global CCA để biết chi tiết các mức giảm phát thải)
- [51] Bê tông có tái chế được không? | Sika Group
- [52] Cách tái chế bê tông cũ | Concrete Drilling Services
- [53] Tái chế bê tông thải cho nền kinh tế tuần hoàn | Waste Managed
- [54] Tái chế điện xi măng Portland ở quy mô lớn | Nature (Thông cáo báo chí: University of Cambridge, BBC News, ScienceDaily)
- [55] Khử carbon trong sản xuất xi măng bằng điện khí hóa | Journal of Cleaner Production
- [56] Các trạm nghiền xi măng chạy bằng 100% điện tái tạo | CMA India
- [57] HeidelbergCement sản xuất xi măng bằng hỗn hợp nhiên liệu trung hòa khí hậu nhờ công nghệ hydro | Heidelberg Materials
- [58] Lò nung xi măng trong nền kinh tế hydro xanh | PACA
- [59] Xi măng trung hòa carbon: Vai trò của hydro xanh | International Journal of Hydrogen Energy
- [60] Dùng nhiên liệu thay thế trong ngành xi măng | Proceedings of the 12th International Conference on Protection and Restoration of the Environment
- [61] Các phương án chuyển các nhà máy xi măng ở Anh sang nhiên liệu phát thải CO2 gần bằng 0: Tính khả thi về kỹ thuật và tài chính | UK Gov
- [62] Chuyển đổi nhiên liệu - năng lượng lò nung trung hòa carbon và không carbon | MPA UK Concrete
- [63] Triển khai bio-CCS trong ngành xi măng | IEA Bioenergy
- [64] Chuyển đổi bền vững sang ngành xi măng dựa trên sinh khối: Tổng quan | Renewable and Sustainable Energy Reviews
- [65] Phân tích toàn cầu về nạn phá rừng do phát triển nhiên liệu sinh học | CIFOR-ICRAF
- [66] Chính sách nhiên liệu sinh học làm nạn phá rừng tăng mạnh vào năm 2030 - Nghiên cứu | EU Transport & Environment
- [67] Từ sinh khối đến nhiên liệu sinh học: Tác động và cách giảm thiểu các thách thức về môi trường, sức khỏe và kinh tế xã hội | Energy Conversion & Management X
- [68] Renewables 2022 | IEA (Trong: Sản xuất hydro xanh toàn cầu dự kiến cần 50 GW năng lượng tái tạo vào năm 2027: IEA | Hydrogen Insight)
- [69] Lời cảnh tỉnh về hydro xanh: Lượng điện gió và điện mặt trời cần thiết là khổng lồ | Recharge
- [70] Tạo đột phá: Chính sách hydro xanh và chi phí công nghệ | IRENA
- [71] Tổng quan về thu giữ và lưu trữ CO2 trong ngành xây dựng: Các hướng tiếp cận mới và công nghệ đã thương mại hóa | Journal of CO2 Utilization
- [72] Thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon | Global Cement & Concrete Association
- [73] Thu giữ và lưu trữ carbon (CCS): Con đường phía trước | Energy & Environmental Science | Royal Society of Chemistry
- [74] Hướng dẫn ngành về thu giữ và lưu trữ carbon tại các nhà máy xi măng | US Department of Energy
- [75] Nhờ thu giữ carbon, bê tông một ngày nào đó có thể trở thành bể hấp thụ carbon | NRDC
- [76] Brevik CCS - Cơ sở thu giữ CO₂ đầu tiên trên thế giới trong ngành xi măng | Brevik CCS | Heidelberg Materials
- [77] Thu giữ carbon để giảm phát thải CO2 trong ngành xi măng ở Đức | Energies
- [78] Thu giữ carbon trong ngành xi măng: giảm phát thải | Verde AgriTech
- [79] Đánh giá rủi ro rò rỉ tại một địa điểm lưu trữ CO2: tổng quan | Earth-Science Reviews
- [80] Không cắt giảm: quả bom carbon 86 tỷ tấn từ thu giữ và lưu trữ carbon nhằm cản trở việc loại bỏ nhiên liệu hóa thạch | Climate Analytics
- [81] Thu giữ carbon có quá đắt không? - Phân tích | IEA
- [82] Thu giữ carbon trong bê tông siêu tính năng bằng phương pháp bảo dưỡng CO2 dưới áp suất | Construction and Building Materials (xem Ghi chú tham khảo*)
- [83] Bảo dưỡng bê tông bằng carbon dioxide | International Research Journal of Engineering and Technology (xem Ghi chú tham khảo*)
- [84] Tích hợp lưu giữ carbon vào quy trình bảo dưỡng bê tông đúc sẵn | Canadian Journal of Civil Engineering (xem Ghi chú tham khảo*)
- [85] Lưu trữ carbon qua quá trình cacbonat hóa gạch bê tông | Journal of Clean Energy Technologies (xem Ghi chú tham khảo*)
- [86] Biến bê tông từ vấn đề carbon thành giải pháp carbon | Engineering Update (xem Ghi chú tham khảo*)
- [87] Hiệu năng của bê tông được bảo dưỡng bằng cacbonat hóa | Materials (xem Ghi chú tham khảo*)
- [88] Tận dụng carbon với bê tông CarbonCure: Một giải pháp có thể đo lường và xác minh | CarbonCure Technologies (xem thêm Công nghệ bê tông trộn sẵn CarbonCure - Hỗn hợp bê tông tối ưu | CarbonCure Technologies) (xem Ghi chú tham khảo*)
- [89] Các công ty xi măng và bê tông dẫn đầu quá trình chuyển đổi về phát thải ròng bằng 0 | Center for American Progress (xem Ghi chú tham khảo*)
- [90] Xi măng canxi cacbonat: kỹ thuật thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS) | Materials (xem Ghi chú tham khảo*)
- [91] Tính chất cơ học của bê tông khi được bảo dưỡng bằng carbon dioxide | IJEAT (xem Ghi chú tham khảo*)
- [92] Dùng carbon dioxide trong bảo dưỡng hoặc trộn bê tông có thể không mang lại lợi ích khí hậu ròng | Nature Communications (xem Ghi chú tham khảo*)
- [93] Vật liệu xi măng bổ sung | NAHB
- [94] Vật liệu xi măng bổ sung - tổng quan | ScienceDirect Topics
- [95] Kiến thức cơ bản về SCM | EcoSmart Concrete
- [96] Biến chất thải thành vật liệu xây dựng bền vững: tổng quan về các tiến bộ gần đây và triển vọng | Materials Today Sustainability
- [97] SCM: lợi ích về môi trường và chất lượng | International Cement Review
- [98] Độ bền và khả năng chịu lực dài hạn của bê tông thân thiện với môi trường dùng SCM | Innovative Infrastructure Solutions
- [99] Khả năng chịu lực và độ bền của bê tông bền vững chứa các SCM truyền thống và mới nổi | Developments in the Built Environment
- [100] Tác động của các loại SCM khác nhau đến độ bền và tính chất cơ học của vật liệu composite xi măng | Heliyon
- [101] Vật liệu hoạt hóa kiềm | Global Cement & Concrete Association
- [102] Geopolymer: Giải pháp xanh thay thế vật liệu truyền thống trong kỹ thuật | Infrastructures
- [103] Geopolymer thay thế xi măng Portland: Tổng quan | Construction and Building Materials
- [104] Bê tông geopolymer cho xây dựng sạch và bền vững - Đánh giá mới nhất về các phương pháp thiết kế cấp phối | Structures
- [105] So sánh và đánh giá phát thải carbon dioxide giữa vật liệu hoạt hóa kiềm và bê tông xi măng OPC | Journal of Traffic and Transportation Engineering
- [106] Ứng dụng xi măng geopolymer vì môi trường | Geopolymer Institute
- [107] Xi măng geopolymer - Tổng quan | Geopolymer Institute
- [108] Port of Rotterdam Authority thử nghiệm bê tông không xi măng trong môi trường biển | Port of Rotterdam
- [109] Thử nghiệm bê tông geopolymer cho thấy sức mạnh của đổi mới hợp tác | Transport for NSW
- [110] Suvo Strategic Minerals hoàn thành thành công các đợt đổ bê tông geopolymer thử nghiệm | The Assay
- [111] Thương mại hóa bê tông geopolymer tại Australia | IBCC (xem Ghi chú tham khảo*)
- [112] Giải pháp geopolymer của Mỹ cho môi trường khắc nghiệt - Alchemy Geopolymer Solutions | AGS (xem Ghi chú tham khảo*)
- [113] Phát triển bê tông geopolymer xanh tự lèn từ chất thải tái chế, áp dụng nguyên tắc kinh tế tuần hoàn | Indian Institute of Technology Madras (xem Ghi chú tham khảo*)
- [114] Bê tông không xi măng | UK GBC (xem Ghi chú tham khảo*)
- [115] Geopolymer từ cao lanh ở Trung Quốc: Tổng quan | Applied Clay Science (xem Ghi chú tham khảo*)
- [116] Hệ thống bê tông geopolymer để sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường | TUDelft (xem Ghi chú tham khảo*)
- [117] Bê tông không xi măng của Wagners ngày càng được ưa chuộng | Financial Review (xem Ghi chú tham khảo*)
- [118] Xi măng và bê tông geopolymer từ tro bay tại Malaysia: Xử lý và ứng dụng | AbeBooks (xem Ghi chú tham khảo*)
- [119] Nghiên cứu geopolymer ở Brazil: Phân tích tổng hợp và triển vọng | IJEAT (xem Ghi chú tham khảo*)
- [120] Silicat hòa tan | GeoMITS (xem Ghi chú tham khảo*)
- [121] Sự phát triển và ứng dụng gần đây của composite bê tông-polyme ở Hàn Quốc | De Gruyter (xem Ghi chú tham khảo*)
- [122] In bê tông geopolymer | Singapore Centre for 3D Printing | NTU Singapore (xem Ghi chú tham khảo*)
- [123] GEOPOLYMER_101 | Renca Geopolymer (xem Ghi chú tham khảo*)
- [124] Lập bản đồ thay đổi đô thị toàn cầu giai đoạn 1985-2015 với độ phân giải cao theo không gian và thời gian | Nature Sustainability (xem Ghi chú tham khảo*)
Ghi chú tham khảo
7
Vật liệu nhân tạo toàn cầu vượt quá sinh khối sống
So sánh được đăng trên Nature [4] dựa trên khối lượng khô, không phải trọng lượng ướt. Ước tính sinh khối không tính hàm lượng nước, vốn đáng kể ở các sinh vật sống.
Vật liệu do con người tạo ra là tổng khối lượng khô tích lũy của các vật liệu nhân tạo vô tri (ví dụ, bê tông, cốt liệu, kim loại, nhựa v.v.). Kết quả cho thấy tổng khối lượng khô do con người tạo ra đã vượt tổng sinh khối khô toàn cầu vào khoảng năm 2020.
Sản xuất bê tông hàng năm và so sánh với diện tích Áo
Một mét khối bê tông nặng trung bình 2,4 tấn [20]. Vì vậy 30 tỷ tấn = 12,5 tỷ mét khối. Giá trị này được xác nhận bởi [21].
Đổi sang kilômét khối, 12,5 tỷ mét khối tương đương 12,5 km3.
Diện tích Áo là 83.879 km² [22].
Để tìm độ dày của bê tông, lấy thể tích chia cho diện tích bề mặt: 12,5 km3 / 83.879 km2 = 0,0001490242 km.
0,0001490242 km = 14,90242 cm = 5,8671 in
Quá trình nung vôi trong sản xuất xi măng
Trong kịch bản, “đốt đá vôi” được dùng như một cách nói ngắn gọn, không chính thức. Nói chính xác thì bản thân đá vôi không bị đốt cháy qua quá trình cháy. Khi được nung nóng, canxi cacbonat trải qua quá trình canxi hóa: một phản ứng hóa học do nhiệt, còn gọi là phân hủy nhiệt, tách nó thành canxi oxit, hay vôi, và carbon dioxide:
CaCO₃ + nhiệt → CaO + CO₂
Quá trình canxi hóa phần lớn diễn ra trước khi vật liệu đạt nhiệt độ đỉnh trong lò khoảng 1.450 °C. Ở nhiệt độ cao hơn, lượng vôi tạo thành phản ứng với silica và các vật liệu khác để tạo thành clinker.
CO₂ giải phóng qua quá trình canxi hóa đến từ chính đá vôi, nên khác với CO₂ tạo ra khi đốt nhiên liệu hóa thạch để làm nóng lò. Thay các nhiên liệu đó bằng nguồn nhiệt ít carbon có thể giảm khí thải do đốt trong lò, nhưng tự nó không loại bỏ khí thải từ quá trình canxi hóa [23,27,38,40,42].
Làm rõ: Curing carbon, carbon hóa, khoáng hóa và nhúng carbon
‘Dưỡng hộ bằng carbon’ là phương pháp trong đó CO₂ thu giữ được bơm vào bê tông tươi khi trộn hoặc dưỡng hộ, rồi phản ứng với các hợp chất canxi trong xi măng để tạo thành các muối cacbonat ổn định. Cách này có thể cải thiện đôi chút độ bền, đồng thời lưu giữ vĩnh viễn một lượng nhỏ CO₂ trong cấu trúc vật liệu. Tuy vậy, dưỡng hộ bằng carbon chỉ là một dạng sử dụng carbon trong bê tông.
Ngược lại, ‘cacbonat hóa’ là phản ứng của CO₂ với các hợp chất gốc xi măng đã đông cứng và hydrat hóa, như bê tông, theo thời gian. Cacbonat hóa tự nhiên diễn ra chậm trong suốt vòng đời của một công trình bê tông, giúp nó dần hấp thụ CO2 từ môi trường xung quanh. Các quy trình cacbonat hóa tăng tốc (đôi khi gọi là dưỡng hộ khoáng hóa) cho bê tông hoặc cốt liệu tái chế tiếp xúc với dòng CO₂ đậm đặc để chủ động tăng lượng CO₂ hấp thụ. Các quy trình này có liên quan về mặt hóa học nhưng khác biệt về vận hành so với công nghệ dưỡng hộ bằng carbon trong lúc trộn.
Ngoài các cách dựa trên dưỡng hộ, việc đưa carbon vào vật liệu còn có thể thực hiện bằng những chiến lược khác hẳn. Một hướng là thêm các vật liệu chứa carbon có nguồn gốc sinh học (như than sinh học) vào hỗn hợp bê tông A,B. Vật liệu composite bê tông-than sinh học có thể lưu giữ carbon sinh học tự nhiên ở dạng vật lý, đồng thời có thể tăng độ bền và khả năng điều hòa độ ẩm. Các cách này khác với cacbonat hóa vì chúng đưa carbon vào ở dạng rắn thay vì bơm hoặc khoáng hóa CO₂ dạng khí.
Một hướng mở rộng khác là phát triển composite xi măng sinh học, hoặc thay một phần cốt liệu khoáng bằng sợi tái tạo hay vật liệu có nguồn gốc thực vật C-I. Ở đầu xa nhất của phổ này, một số hệ xây dựng thay thế hoàn toàn bê tông thông thường bằng composite sinh học hoặc lai, được thiết kế cho các ứng dụng kết cấu hoặc bán kết cấu E-I. Những cách này khác với dưỡng hộ bằng carbon, vì chúng giảm hoặc thay thế đầu vào xi măng khoáng thay vì xử lý CO₂ đã phát thải.
Tóm lại, dưỡng hộ bằng carbon là một con đường sử dụng carbon cụ thể trong một bức tranh chiến lược rộng hơn. Công nghệ cacbonat hóa/khoáng hóa, bổ sung than sinh học, composite sinh học và các hệ xây dựng sinh học thay thế là những cách tiếp cận khác nhau về kỹ thuật, nhằm lưu giữ carbon, giảm nhu cầu xi măng hoặc thay thế hoàn toàn chất kết dính khoáng.
- A Bê tông biochar: đánh giá toàn diện về tính chất, sản xuất và tính bền vững | Case Studies in Construction Materials
- B Các vật liệu composite bê tông-biochar mới: Sản xuất, đặc tính và đánh giá tính chất cơ học | Science of The Total Environment
- C Tính chất kết cấu và cơ học của bó sợi tre và composite gia cường bằng sợi/bó sợi: Tổng quan | Journal of Materials Research and Technology
- D Cây gai dầu - nguồn nguyên liệu tiềm năng hướng tới một thế giới bền vững: Tổng quan | Heliyon
- E Vật liệu xây dựng sinh học cho tương lai bền vững: tổng quan | Materials Today: Proceedings
- F Xây dựng bằng vật liệu tái tạo | De Gruyter Brill
- G Nâng cao tính ứng dụng, hiệu suất và độ bền của vật liệu composite từ gỗ và sinh học | Annals of Forest Science
- H Vật liệu composite kết cấu sinh học cho nhà ở và hạ tầng: Cơ hội và thách thức | Proceedings of the NSF housing research agenda workshop
- I Giảm tác động môi trường của ngành xây dựng bằng vật liệu tái tạo | Journal of Renewable Materials
Độ bền của bê tông được xử lý carbon
Các nghiên cứu cho kết quả trái chiều. Tùy vào loại hỗn hợp bê tông và quy trình được dùng, việc dưỡng hộ hoặc trộn bằng CO₂ có thể làm bê tông chắc hơn, ít ảnh hưởng, hoặc làm giảm độ chắc [82-92]. Lợi ích cho khí hậu của nó cũng không tự đến. Nó phụ thuộc vào các yếu tố như năng lượng cần để thu giữ, vận chuyển và dưỡng hộ bằng CO₂, lượng CO₂ vẫn được lưu trữ, liệu quy trình có làm bê tông chắc hơn hay yếu đi, và vì thế có cần thêm xi măng hay không. [92] nhận thấy cường độ chịu nén thấp hơn trong 31 trên 99 bộ dữ liệu thí nghiệm được đánh giá. Khi cần thêm xi măng để đạt độ chắc tương đương, lượng phát thải tạo ra có thể bù trừ hoặc vượt quá lợi ích từ CO₂ được lưu trữ. Nhìn chung, nghiên cứu nhận thấy phát thải ròng tăng trong nhiều trường hợp thí nghiệm đã công bố mà họ đánh giá.
Sử dụng bê tông kiềm hoạt hóa toàn cầu
Sau đây là một số ví dụ về nơi bê tông hoạt hóa kiềm (AAC) đã được sử dụng trên khắp thế giới:
- [111] Úc
- [112] Mỹ
- [113] Ấn Độ
- [114] Vương quốc Anh
- [115] Trung Quốc
- [116] Hà Lan
- [117] Đức
- [118] Malaysia
- [119] Brazil
- [120] Ý
- [121] Hàn Quốc
- [122] Singapore
- [123] Nhật Bản, Ukraine, Phần Lan, Nga và Ireland là vài ví dụ từ nguồn này
Các tài liệu tham khảo đề cập đến cả bê tông hoạt hóa kiềm lẫn bê tông geopolymer. Trong tài liệu khoa học vật liệu, vật liệu hoạt hóa kiềm (AAM) thường được xem là nhóm rộng hơn, còn geopolymer được định nghĩa là một nhóm nhỏ cụ thể trong họ này. Theo cách phân loại phổ biến này, AAM là các chất kết dính được tạo ra bằng cách hoạt hóa các tiền chất ‘aluminosilicate’ (ví dụ: tro bay, xỉ và các SCM khác) bằng dung dịch kiềm. Nhóm bao quát này gồm nhiều hệ có thành phần hóa học và sản phẩm phản ứng khác nhau.
Trong cách phân loại rộng đó, geopolymer thường được mô tả là chất kết dính aluminosilicate ít canxi, tạo thành cấu trúc ba chiều. Theo cách nhìn này, mọi geopolymer đều có thể được xem là vật liệu hoạt hóa kiềm, nhưng không phải mọi vật liệu hoạt hóa kiềm đều là geopolymer. Cách hiểu này được áp dụng rộng rãi trong các tạp chí phản biện khoa học và bởi các nhà nghiên cứu hàng đầu, theo đó AAM là thuật ngữ kỹ thuật bao quát, còn ‘geopolymer’ chỉ một nhóm nhỏ riêng về thành phần và cấu trúc.
Tuy vậy, một trường phái khác cho rằng geopolymer là một nhóm vật liệu riêng biệt, được xác định bởi cơ chế trùng hợp cụ thể. Theo cách hiểu này, không phải mọi hệ hoạt hóa kiềm đều được tính là geopolymer, nhất là các hệ giàu canxi có sản phẩm phản ứng khác về cấu trúc. Góc nhìn này không đồng tình với việc dùng AAM làm thuật ngữ bao quát chính, mà xem ‘geopolymer’ là nhóm chính xác hơn về mặt hóa học.
Vì vậy, thuật ngữ có thể khác nhau tùy theo tổ chức của tác giả, truyền thống nghiên cứu hoặc bối cảnh thể chế. Trong phần lớn tài liệu học thuật và kỹ thuật hiện nay, cách phân loại AAM-là-nhóm-bao-quát chiếm ưu thế, nhất là trong các nghiên cứu so sánh tác động môi trường với xi măng Portland thông thường. Dù vậy, các ấn phẩm mới vẫn giữ sự phân biệt rõ ràng hơn giữa các thuật ngữ này.
Diện tích Manhattan được xây dựng mỗi 3 ngày
[124] cho thấy diện tích đô thị toàn cầu tăng thêm 9.687 km2 mỗi năm từ năm 1985 đến 2015. Con số này tương đương (9.687/365 =) 26,539 km2 mỗi ngày.
Diện tích Manhattan là 59,1 km2 J.
59,1/26,539 = 2,2 ngày.












