Phát minh vật liệu mới làm rung chuyển ngành xây dựng: Biến bã cà phê thành gạch xây dựng, cường độ chịu nén đạt gấp đôi

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Swinburne (Úc) đã phát triển thành công một loại gạch xây sử dụng bã cà phê thải bỏ làm nguyên liệu, mở ra hướng đi mới trong việc tái chế chất thải hữu cơ và giảm phát thải carbon của ngành vật liệu xây dựng.

Theo công bố của nhóm nghiên cứu, loại gạch này được sản xuất bằng cách trộn bã cà phê đã qua sử dụng với đất sét và chất kích hoạt kiềm, sau đó tạo hình và nung ở nhiệt độ dưới 400°C. Mức nhiệt này thấp hơn đáng kể so với hơn 1.000°C mà gạch đất sét truyền thống thường yêu cầu, qua đó giúp giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất.

Nhờ quy trình nung ở nhiệt độ thấp, lượng khí thải carbon liên quan đến năng lượng có thể giảm tới 80% so với sản xuất gạch thông thường. Đồng thời, kết quả thử nghiệm cho thấy loại gạch mới có cường độ chịu nén đạt gấp đôi mức tối thiểu theo tiêu chuẩn xây dựng của Úc.

Theo các nhà nghiên cứu, việc giảm nhiệt độ nung không chỉ góp phần cắt giảm chi phí năng lượng mà còn giúp giảm lượng nhiên liệu sử dụng và phát thải trong toàn bộ quy trình sản xuất. Trong khi đó, bã cà phê - loại chất thải thường được đưa đến bãi chôn lấp - được tận dụng như một phần nguyên liệu để tạo ra sản phẩm có giá trị sử dụng cao.

Nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng công nghệ này khác với một nghiên cứu trước đây của Đại học RMIT (Úc), vốn sử dụng bã cà phê để gia cường bê tông. Trong nghiên cứu của Swinburne, bã cà phê không được bổ sung vào hỗn hợp xi măng mà trở thành thành phần cấu tạo của gạch nung, hướng tới thay thế một phần gạch đất sét truyền thống.

Quy trình sản xuất được đánh giá tương đối đơn giản. Sau khi thu gom, bã cà phê được phối trộn với đất sét và chất kích hoạt kiềm nhằm tăng độ cứng của vật liệu. Hỗn hợp sau đó được tạo hình và nung ở nhiệt độ thấp để tạo thành gạch xây hoàn chỉnh.

Theo Interesting Engineering, việc kết hợp vật liệu tái chế với quy trình sản xuất tiết kiệm năng lượng giúp loại gạch này vừa giảm phát thải vừa duy trì khả năng chịu lực cao. Đây là một trong những yếu tố khiến nghiên cứu thu hút sự quan tâm của ngành vật liệu xây dựng, vốn đang chịu áp lực lớn trong việc cắt giảm phát thải carbon.

Năm 2025, Đại học Swinburne đã ký thỏa thuận cấp phép công nghệ với công ty Green Brick nhằm thương mại hóa sản phẩm. Theo đó, Swinburne sẽ tiếp tục phát triển nền tảng công nghệ, trong khi Green Brick đảm nhận việc sản xuất và đưa sản phẩm ra thị trường.

Giới nghiên cứu nhận định, việc chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm sang hợp tác thương mại là bước quan trọng để đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của công nghệ. Tuy nhiên, sản phẩm vẫn cần được kiểm chứng thêm khi triển khai ở quy mô công nghiệp nhằm đánh giá hiệu quả sản xuất, chi phí và khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường.

Ngành sản xuất gạch hiện là một trong những nguồn phát thải đáng kể của lĩnh vực xây dựng do phụ thuộc vào các lò nung nhiệt độ cao. Vì vậy, việc phát triển các vật liệu có thể sản xuất ở nhiệt độ thấp hơn, đồng thời tận dụng chất thải như bã cà phê, được kỳ vọng sẽ góp phần giảm tác động môi trường và thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang các giải pháp xây dựng bền vững.

Như Quỳnh