Nghiên cứu thành công xi măng sinh học từ hạt đậu nành

Nhóm sinh viên đã chiết enzyme urease đậu nành - thành phẩm có tính kết dính cao tương tự xi măng. Loại enzyme này cũng phổ biến trong nhiều loại thực vật, vi sinh vật nhưng đậu nành là nhiều nhất.

Nhóm sinh viên nghiên cứu chế tạo xi măng sinh học từ hạt đậu nành

Hạt đậu nành chứa enzyme urease có khả năng kết dính tốt. Từ giữa năm 2020 thì hai bạn sinh viên trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng - Quốc Anh và Hữu Hoàng đã bắt đầu bắt tay vào công cuộc nghiên cứu cách làm xi măng sinh học từ enzyme urease.

Dung dịch enzyme được bơm vào mẫu cát. Sau đó dung dịch được xả ra khỏi mẫu sau khoảng 1 giờ. Tiếp đó, hợp chất Urea + CaCl2 (tỷ lệ 1: 1) lại tiếp tục được bơm vào. Trong quá trình này đã sản sinh ra Calcium carbonate (CaCO3) - chất có khả năng làm cát kết dính lại với nhau.

Chế tạo thành công xi măng sinh học từ hạt đậu nành

CaCO3 cũng chèn vào các khoảng trống trong toàn bộ khối cát. Chính điều này đã khiến cát dính lại hoàn toàn và có khả năng giảm tính thấm tối đa. Khối cát lúc này sẽ hóa rắn và được tăng cường độ rắn, tăng tính ổn định. Dòng thấm không thể đi qua cát nên cũng giảm được sự xói mòn.

Ưu điểm của loại xi măng sinh học từ hạt đậu nành này đó chính là không gây ô nhiễm môi trường như khi sử dụng nguyên liệu hóa thạch. Trong tương lai, vật liệu có thể thay thế xi măng truyền thống thông dụng hiện nay.

Thời gian đầu, do quá trình chiết xuất nên enzyme urease không có độ tinh khiết cao. Điều này khiến những cột cát làm thí nghiệm có độ kết dính không đồng đều, chất lượng chưa đảm bảo. Quy trình tách hiện tại đã được cải tiến thông qua phương pháp li tâm với tốc độ quay 4000 vòng/phút. Dung dịch enzyme tinh khiết hơn, cho hiệu quả cao hơn.

Ứng dụng của xi măng sinh học được làm từ đậu nành

Các thí nghiệm đo cường độ nén và tính thấm của cát sau khi hóa rắn đã được tiến hành. Tính bền vững về kinh tế và những tác động đến môi trường cũng đã được xem xét. Kết quả cho thấy, xi măng sinh học có thể có tính ứng dụng cao trong thực tế.

Theo nhóm nghiên cứu thì ứng dụng đầu tiên của chất kết dính này đó chính là dùng trong việc gia cố bờ kè sạt lở. Xi măng sinh học từ đậu nành sẽ giúp hóa rắn cát trong khu vực đang có hiện tượng hư hỏng xuống cấp. Điều này có thể giảm chi phí thi công gia cố kè.

Hai sinh viên nghiên cứu xi măng sinh học từ đậu nành

Ứng dụng thứ hai là trong ngành xây dựng, xi măng sinh học có thể dùng để tạo ra gạch bằng cách đổ vào khuôn cát và tạo hình. Gạch không nung này sẽ không tạo ra khí CO2, không gây ô nhiễm môi trường. Đây hứa hẹn sẽ là vật liệu thay thế xi măng portland cho các công trình xây dựng tương lai.

Hiện tại, vật liệu mới được ứng dụng trên cát đạt TCVN 6227:1996. Thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành hóa rắn cát tự nhiên tại Đà Nẵng. Bên cạnh đó, khả năng chống xói mòn trong các mô hình dốc cũng được thử nghiệm để đánh giá tính phù hợp của xi măng sinh học từ hạt đậu nành trong gia cố nền trong lĩnh vực xây dựng.

Theo TS Hoàng Phương Tùng - Giảng viên tại Đại học Bách khoa Đà Nẵng thì đây là nghiên cứu có tiềm năng. Mặc dù ở nước ngoài đã có những doanh nghiệp sản xuất một số loại gạch lát tường, hóa rắn các bãi cát, sử dụng công nghệ này nhưng hướng nghiên cứu này tại Việt Nam chưa nhiều.