Tái chế tàn thuốc lá để sản xuất gạch xây dựng sử dụng trong kiến trúc

Theo báo cáo trong nghiên cứu, tàn thuốc lá là loại rác thải đơn lẻ được loại bỏ phổ biến nhất trên Thế giới với ước tính khoảng 5,7 nghìn tỷ mẩu đã được tiêu thụ trên toàn cầu (năm 2006). Tuy nhiên, các vật liệu trong tàn thuốc, đặc biệt là phần lọc của chúng rất có hại cho môi trường do khả năng phân hủy sinh học kém, dẫn đến cần phải có các công trình nghiên cứu về tái chế tàn thuốc để có thể góp phần bảo vệ cho môi trường ngày càng ô nhiễm nặng nề của chúng ta.

Trong nghiên cứu của sinh viên Đại học RMIT, tàn thuốc lá đã được tái chế thành vật liệu bổ sung cho gạch xây dựng. Nghiên cứu của các sinh viên đại học RMIT được xây dựng và phát triển dựa trên một nghiên cứu trước đó bởi Mohajerani et (2016) đã tiến hành thử nghiệm thêm mẩu thuốc lá bỏ đi vào trong gạch đất sét để sử dụng trong kiến trúc. Trong nghiên cứu này, các sinh viên Đại học RMIT đã phát hiện ra rằng phương án này góp phần làm giảm năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất gạch và giảm độ dẫn nhiệt của gạch, điều đó thực sự có ích cho môi trường.

Tuy nhiên, trước khi đưa vào sử dụng thành công phương thức tái chế này, họ cũng cần giải quyết nhiều vấn đề khác phát sinh, trong đó đặc biệt là việc dễ dàng nhiễm vi khuẩn. Hãy cùng khám phá nghiên cứu này một cách chi tiết hơn để có thể hiểu rõ mức độ liên quan của tàn thuốc lá đối với ngành kiến trúc và hình dung được rõ nét hơn về tương lai có thể áp dụng nó vào trong kiến trúc xây dựng hiện đại. Theo nghiên cứu, tàn thuốc lá có thể được thêm vào làm nguyên liệu bổ sung cho gạch thông qua một trong ba phương pháp chung:

- Thêm toàn bộ tàn thuốc

- Cắt nhỏ chúng

- Thêm đất sét gạch trộn sẵn với một lượng tàn thuốc được chuẩn bị sẵn.

Nhìn chung, mỗi một cách thức đều có những ưu và nhược điểm riêng. Quá trình sau khi thêm tàn thuốc và quy trình nung bắt đầu đã thực sự góp phần làm giảm năng lượng cần thiết để nung thành công gạch do giá trị nhiệt lượng cao của tàn thuốc lá. Do đó, Mohajerani et al. đã phát hiện ra rằng cứ 1% tàn thuốc lá được sản xuất cùng với 2,5% lượng gạch được sản xuất hàng năm trên toàn cầu thì mức tiêu thụ năng lượng có thể giảm tới 20 tỷ MJ, tương đương với việc tiết kiệm tiêu thụ điện năng của 1 triệu ngôi nhà hàng năm ở Victoria, Australia. Với hình thức tái chế mới này, tương lai ngành sản xuất gạch và phần lớn là ngành kiến trúc có thể được hưởng lợi đáng kể từ việc giảm tác động môi trường.

Ngoài ra, theo nghiên cứu, sự bổ sung của vật liệu tái chế này cũng có ảnh hưởng ít nhiều đến sự thay đổi khác nhau trên các đặc tính của những viên gạch. Đáng chú ý nhất, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng hàm lượng tàn thuốc càng lớn, cường độ nén của gạch càng thấp, điều này có thể tác động tiêu cực đến hiệu quả cấu trúc của vật liệu. Một ảnh hưởng khác cũng thu hút nghiên cứu đó là sự giảm tỷ trọng tương ứng làm tăng khả năng hấp thụ nước lạnh và giảm độ dẫn nhiệt của gạch. Hơn nữa một hiệu ứng đặc biệt được chú ý có ý nghĩa tích cực trong việc tiết kiệm năng lượng hơn nữa nếu được sử dụng trong các công trình kiến trúc.

Tuy nhiên, vẫn tồn tại một mối quan tâm cấp bách chính là vấn đề ô nhiễm vi khuẩn trong tàn thuốc lá, do đó, thử nghiệm vật liệu gạch có kết hợp tàn thuốc lá có thể được đánh giá là không an toàn hoặc thậm chí là nguy hại cho sức khỏe của người sử dụng. Ngoài ra, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi do tàn thuốc thải ra gây mùi khó chịu.

Để khắc phục tình trạng này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất quy trình khử trùng bao gồm naphthalene, ozone, hydrogen peroxide, tia tử ngoại, hoặc xử lý nhiệt khô và ẩm. Theo đó, những ưu và nhược điểm của từng phương pháp riêng biệt cùng những lưu ý cần thiết để đảm bảo an toàn cũng được nhóm nghiên cứu mô tả chi tiết. Ví dụ như: Việc sử ozone được mô tả là thích hợp hơn khi được đưa vào nhu cầu kiểm soát độ ẩm trong gạch và phù hợp hơn cho các nhà máy làm sạch quy mô lớn. Đối với việc xử lý vấn đề mùi, các tác giả đã liệt kê tia tử ngoại như một giải pháp, nhưng cũng thừa nhận rằng cần phải nghiên cứu thêm về mặt này.

Như vậy, công trình nghiên cứu cho thấy phương pháp kết hợp tàn thuốc lá vào gạch kiến trúc để tạo ra các hiệu ứng khác nhau có nhiều lợi ích tích cực. Nó đã chỉ ra rất tỉ mỉ về các biện pháp phòng ngừa, thủ tục và các hiệu ứng về cấu trúc và môi trường. Mặc dù vẫn còn cần những nghiên cứu sâu hơn nữa nếu thực sự đưa phương pháp tái chế này vào ứng dụng rộng rãi trong đời sống, nhưng nhóm nghiên cứu nhất trí cho rằng điều kiện tiên quyết để phương pháp mới này thành công cần là: gom vật liệu có thể tái chế, giải quyết các vấn đề xả rác trước, lắp đặt các thùng thu gom tàn thuốc ở những vị trí thuận tiện và giáo dục thành công nghiên cứu của họ để cam kết áp dụng chúng.