Dùng vi khuẩn biến cát rời thành vật liệu xây dựng
Nhóm nghiên cứu tại Thụy Sĩ dùng vi khuẩn tạo chất kết dính giữa các hạt cát, kết hợp in 3D để làm vật liệu xây dựng có hình dạng theo thiết kế.
Trở lại chủ đề 16/10/2026 07:30 GMT+7 Dùng vi khuẩn biến cát rời thành vật liệu xây dựng Nhóm nghiên cứu tại Thụy Sĩ dùng vi khuẩn tạo chất kết dính giữa các hạt cát, kết hợp in 3D để làm vật liệu xây dựng có hình dạng theo thiết kế.
Từ những hạt cát rời, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ tại Zurich (ETH Zurich) đã làm được một tấm vách rộng 1m², có các đường uốn lượn và lỗ rỗng. Tấm vách được ghép từ 16 bộ phận, trải qua các bước in tạo hình, ngâm trong dung dịch rồi để khô.
Thứ giữ những hạt cát lại với nhau là khoáng chất hình thành nhờ vi khuẩn . Bà Karen Antorveza Paez - vừa hoàn thành tiến sĩ tại khoa kiến trúc của ETH Zurich - cùng cộng sự tìm cách điều khiển quá trình này để tạo ra các bộ phận dùng trong công trình.
ETH Zurich giới thiệu hai cách nhóm đang phát triển, một là trộn vi khuẩn vào vật liệu để in 3D và hai là dùng cánh tay robot phun từng lớp lên bề mặt.
Với cách thứ nhất, nhóm trộn cát và vi khuẩn sống vào một hỗn hợp gel, tạo thành "mực in". Máy đùn hỗn hợp ra từng lớp theo bản thiết kế. Lúc mới in xong, sản phẩm vẫn mềm, cần thêm thời gian để cứng lại.
Sản phẩm được ngâm trong dung dịch chứa urê và canxi clorua. Vi khuẩn Sporosarcina pasteurii có trong hỗn hợp tạo ra enzyme phân giải urê, giúp hình thành canxi cacbonat, khoáng chất có trong đá vôi.
Các tinh thể khoáng nhỏ xuất hiện giữa những hạt cát, đan cài vào nhau, giữ chúng thành một khối. Khoáng chất cũng hình thành ở chỗ tiếp giáp giữa các lớp in, giúp các lớp bám vào nhau tốt hơn.
Theo ETH Zurich, giai đoạn tạo khoáng kéo dài 2-5 ngày, tùy độ bền mong muốn. Nhóm thay dung dịch mỗi ngày để vi khuẩn có đủ chất cần cho phản ứng. Sau đó, sản phẩm được để khô và vi khuẩn không còn hoạt động.
Vật liệu cứng lại ở nhiệt độ phòng , không cần nung ở nhiệt độ cao như trong sản xuất xi măng. Nhóm hướng tới việc làm tấm che nắng, vách ngăn.
Dù có thể tạo hình theo thiết kế, nhóm vẫn phải tính toán để sản phẩm đứng vững trong lúc in. Những phần nhô ra quá xa có thể sụp vì hỗn hợp còn mềm. Các lỗ rỗng cũng cần thông nhau để dung dịch đi sâu vào bên trong, giúp khoáng chất hình thành đều hơn.
Riêng cách thứ hai bỏ qua bước ngâm trong bể. Cánh tay robot lần lượt phun vi khuẩn, các chất tạo khoáng và cát lên bề mặt. Chu trình lặp lại khiến vật liệu dày lên từng lớp. Nhóm lấy ý tưởng từ đá stromatolite, loại đá có cấu trúc phân lớp hình thành nhờ hoạt động của vi sinh vật.
Tuy nhiên, vật liệu này chưa sẵn sàng dùng cho kết cấu chịu lực. Độ bền lâu dài vẫn cần được kiểm chứng.
Quá trình tạo khoáng còn sinh ra amoni có thể gây hại môi trường. Chị Antorveza Paez cho biết trong thời gian tới, nhóm sẽ phải tính cả việc xử lý chất này trước khi đánh giá vật liệu có lợi cho môi trường đến mức nào.
Đọc tiếp Về trang Chủ đề Trở thành người đầu tiên tặng sao cho bài viết 0 0 0 Tặng sao cho bài viết hay Facebook Mail Twitter / X LinkedIn Nguồn ưu tiên trên Google Ưu tiên Tuổi Trẻ trên Google Search. Xem hướng dẫn. Tặng sao
