Biến rác thải thành than sinh học có thể giúp các thành phố xanh, sạch, đẹp hơn

Hầu hết những thành phố lớn đều đang chạy đua để trở nên sạch, mát và bền vững hơn. Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp chỉ giải quyết từng vấn đề một. Một bài báo mới đưa ra quan điểm cho rằng một vật liệu công nghệ thấp, tác động lớn có thể đảm nhiệm gấp đôi, gấp ba, thậm chí gấp bốn nhiệm vụ trong giải pháp chống biến đổi khí hậu ở các thành phố: than sinh học.

Được tạo ra bằng cách nung chất thải hữu cơ trong điều kiện oxy thấp, than sinh học khóa carbon ở dạng ổn định và có thể được đưa vào mọi thứ, từ vỉa hè đến chậu cây.

Dựa trên các dự án ở New York, Singapore, Bắc Kinh, Alexandria và Tokyo, các tác giả phác thảo một hướng dẫn thực tế để đưa than sinh học vào đời sống đô thị.

Từ rác thải đến bộ công cụ

Câu chuyện về nguồn gốc của than sinh học được thiết kế theo hướng tuần hoàn. Cho nó ăn các chất thải nông nghiệp, rác thải xanh, thức ăn thừa, thậm chí một số sản phẩm phụ công nghiệp, và bạn sẽ có được một chất rắn xốp, giàu carbon có thể tồn tại trong nhiều thập kỷ đến nhiều thế kỷ.

Sự bền vững đó rất quan trọng. Thay vì để chất thải hữu cơ thối rữa trong các bãi chôn lấp và thải ra khí mê-tan, carbon được lưu giữ an toàn trong một vật liệu thực sự có thể cải thiện cơ sở hạ tầng và hệ sinh thái của thành phố.

Làm sạch không khí, bắt đầu từ nhựa đường

Nếu nhựa đường là lá phổi nhựa đường của thành phố, thì nó đang "ho". Trong các đợt nắng nóng và quá trình tái tạo mặt đường, mặt đường giải phóng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, làm tăng khói bụi và gây hại cho sức khỏe.

Bài báo nêu bật các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và thí điểm cho thấy than sinh học được chế tạo, đặc biệt là những loại có diện tích bề mặt lớn hoặc có dấu hiệu khoáng chất cụ thể, có thể hấp thụ một lượng đáng kể lượng khí thải này.

Trong một số thử nghiệm, than sinh học thu được tới 76% VOC thoát ra từ nhựa đường. Trộn than sinh học vào chất bịt kín hoặc lớp nền, bạn không chỉ giảm thiểu ô nhiễm. Bạn có thể kéo dài tuổi thọ mặt đường bằng cách đệm ứng suất nhiệt và quá trình oxy hóa.

Bê tông lưu trữ carbon

Xây dựng là một mục tiêu rõ ràng khác. Được trộn vào xi măng và bê tông, than sinh học hoạt động như một khung đỡ siêu nhỏ.

Các bề mặt phản ứng của nó thúc đẩy những phản ứng cacbon hóa bên trong ma trận, giúp giữ lại CO2 đồng thời cải thiện độ bền và độ cứng.

Nếu được thực hiện đúng cách, điều này sẽ biến các tòa nhà và cầu thành những hầm chứa carbon chậm rãi và ổn định.

Ưu điểm: khả năng chống nứt và quản lý độ ẩm tốt hơn nhưng chúng lại là hai điểm yếu đối với các công trình ở vùng khí hậu nóng ẩm hoặc ven biển.

Đất xanh hơn, mùa màng bội thu

Đất đô thị thường bị nén chặt và cạn kiệt. Các lỗ rỗng dạng tổ ong của than sinh học giúp đảo ngược tình trạng này bằng cách mở ra không gian cho không khí và nước, giữ lại chất dinh dưỡng và tạo môi trường sống cho vi sinh vật.

Bài báo chỉ ra các thử nghiệm thực địa cho thấy việc kết hợp than sinh học với phân hữu cơ đã giúp tăng năng suất đáng kể, bao gồm sản lượng ớt tăng khoảng 50% trên các lô đất bị thoái hóa.

Đối với các trang trại đô thị, cây xanh đường phố và công viên nhỏ, điều này đồng nghĩa với việc cây trồng khỏe mạnh hơn với ít tưới tiêu và phân bón hơn.

Nước sạch hơn với than sinh học

Về mặt nước, than sinh học nổi bật như một môi trường lọc thích ứng. Hóa học bề mặt của nó có thể được điều chỉnh để bám vào kim loại nặng, thuốc nhuộm, chất ô nhiễm dinh dưỡng và danh sách ngày càng dài các "chất ô nhiễm mới nổi" như PFAS.

Trong các hệ thống được báo cáo, bộ lọc than sinh học đã loại bỏ hơn 70% chì hòa tan và tới 95% chất ô nhiễm thuốc nhuộm.

Than sinh học cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể phân hủy kỵ khí, nơi mà việc bổ sung một lượng nhỏ đã làm tăng sản lượng khí mê-tan lên hơn 27%, cải thiện khả năng thu hồi năng lượng từ các dòng chất thải hữu cơ.

Than sinh học giúp giảm nhiệt đô thị

Điểm khác biệt của quan điểm này chính là phạm vi rộng lớn của các nghiên cứu điển hình. Tại New York, đất được bổ sung than sinh học đang được thử nghiệm dưới tán cây trên đường phố để cải thiện khả năng thấm và sống sót của nước mưa.

Singapore đang thí điểm sử dụng than sinh học trên mái nhà xanh và các luống đất để giảm nhiệt và làm sạch dòng chảy.

Bắc Kinh và Tokyo đang thử nghiệm các hỗn hợp xây dựng và các con đường chuyển đổi rác thải thành than sinh học giúp giảm áp lực bãi chôn lấp. Alexandria đang nghiên cứu than sinh học để cải thiện hiệu quả tưới tiêu và phục hồi đất trong bối cảnh thiếu nước.

Nhiều thành phố khác nhau sử dụng cùng một mô hình: bắt đầu từ rác thải, chuyển đổi tại địa phương, tái triển khai vào kết cấu xây dựng và "xanh" thành phố.

Không phải tất cả than sinh học đều giống nhau

Mặc dù có nhiều hứa hẹn, các tác giả cũng rất rõ ràng về những rào cản. Không phải than sinh học nào cũng giống nhau. Nguyên liệu đầu vào, nhiệt độ nhiệt phân và lựa chọn quy trình chế biến có thể tạo ra những vật liệu rất khác nhau. Nếu không có tiêu chuẩn, kết quả sẽ khác nhau và niềm tin sẽ bị ảnh hưởng.

Kinh tế cũng quan trọng: các thành phố sẽ cần hướng dẫn mua sắm, thông số kỹ thuật và các ưu đãi khuyến khích lưu trữ carbon và lợi ích kèm theo, chứ không chỉ là chi phí ban đầu thấp nhất.

Mặc dù lò nung nhỏ rất phù hợp cho các dự án thí điểm, nhưng tác động quy mô đô thị cần sản xuất theo mô-đun, đáng tin cậy, kết nối với các dòng chất thải đô thị.

Than sinh học cho các thành phố thông minh về khí hậu

Than sinh học gắn kết nhiều mục tiêu đô thị. Nó giúp loại bỏ carbon khỏi không khí, các chất ô nhiễm khỏi phổi và đường thủy, nước trong đất và tăng cường độ bền cho các công trình.

Than sinh học tích hợp vào các kế hoạch kinh tế tuần hoàn – mua sắm trong các công trình công cộng, chỉ định nó trong cơ sở hạ tầng xanh, kết nối nó với các tiện ích xử lý chất thải và nước – và bạn sẽ nhận được lợi ích kép: lượng khí thải thấp hơn, khu dân cư sạch hơn, cơ sở hạ tầng bền vững hơn và hệ sinh thái đô thị lành mạnh hơn.

Các thành phố không có nhiều công cụ đáp ứng được nhiều yêu cầu này. Than sinh học sẽ không thay thế năng lượng sạch hay giao thông công cộng tốt hơn, nhưng với tư cách là một chiến lược vật liệu, nó lại cực kỳ linh hoạt.

Với các tiêu chuẩn thông minh và những chính sách thúc đẩy, loại bột đen xốp này có thể trở thành "xương sống" thầm lặng của thiết kế đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Biochar X.