Các nhà nghiên cứu muốn giữ lượng carbon trong gỗ lâu hơn thay vì cho mùn cưa bị đốt, nên họ phát triển một quy trình biến mùn cưa thành vật liệu composite có thể tái chế bằng khoáng struvite (ammonium magnesium phosphate). Struvite vốn nổi tiếng về khả năng chống cháy, vì khi phân hủy nó giải phóng water vapor và ammonia; quá trình này hấp thụ nhiệt, làm loãng không khí và cản trở lan truyền ngọn lửa, đồng thời tạo một lớp bảo vệ vô cơ và than hóa trên bề mặt.
Để kết hợp struvite với các hạt mùn cưa, nhóm ở Khoa Khoa học Vật liệu Gỗ tại ETH Zurich cùng với Empa dùng enzyme chiết xuất từ hạt dưa hấu để điều khiển sự kết tinh của struvite từ tiền chất newberyite. Enzyme giúp tạo các tinh thể lớn, lấp đầy khe rỗ và liên kết các hạt mùn cưa. Hỗn hợp được ép trong two days, lấy ra khỏi khuôn và hong khô ở nhiệt độ phòng. Thử nghiệm trên cone calorimeter tại Đại học Bách khoa Turin cho thấy gỗ vân sam bốc cháy sau around 15 seconds, trong khi composite mùn cưa struvite mất more than three times as long.
So sánh với tấm kết dính xi măng, vốn chứa 60 to 70% cement và nặng, tấm mùn cưa struvite chỉ dùng 40% binder và nhẹ hơn đáng kể. Composite dễ tái chế bằng các bước sau:
- Nghiền tấm và nung tới just over 100°C (212°F) để giải phóng ammonia.
- Sàng tách mùn cưa và hòa tan phần khoáng.
- Kết tủa lại newberyite và tái sử dụng làm chất kết dính với mùn cưa mới.
Bước tiếp theo là tối ưu và mở rộng sản xuất; việc phổ biến sẽ phụ thuộc vào chi phí vì struvite tương đối đắt so với polymer binders hoặc cement. Nhóm lưu ý nguồn struvite từ nhà máy xử lý nước thải có thể là nguyên liệu tiềm năng. Nghiên cứu được công bố trong Chem Circularity và nguồn thông tin là ETH Zurich.
Từ khó
- struvite — một khoáng giải phóng ammonia khi phân hủy
- phân hủy — quá trình vật chất bị biến thành các chất khác
- enzyme — chất được chiết xuất từ hạt dưa hấu
- kết tinh — sự tạo tinh thể từ tiền chất
- than hóa — tạo lớp than trên bề mặt khi cháy
- tái chế — chế biến lại vật liệu để sử dụng tiếp
- chất kết dính — vật liệu giúp liên kết các hạt với nhau
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Việc dùng struvite thay cho polymer hoặc xi măng có thể ảnh hưởng thế nào đến môi trường và chuỗi cung ứng? Hãy nêu lợi ích và rủi ro.
- Nguồn struvite từ nhà máy xử lý nước thải được đề cập trong bài — bạn nghĩ việc sử dụng nguồn này cần những thay đổi về quy trình hay quản lý nào?
- Chi phí được nêu là rào cản để phổ biến công nghệ. Bạn nghĩ những yếu tố nào có thể giúp giảm chi phí hoặc tăng tính khả thi cho sản xuất hàng loạt?
