Top 8 vật liệu thân thiện với môi trường, ngày càng được sử dụng nhiều trong kiến trúc

Ngày nay, các vật liệu xây dựng ngày càng đa dạng, tuy nhiên, đa phần chúng đều gây ô nhiễm môi trường và góp phần vào biến đổi khí hậu. Việc phát triển các vật liệu xây dựng sáng tạo và thân thiện với môi trường không chỉ giúp giảm phát thải khí nhà kính mà còn giảm chi phí xử lý phế thải trong ngành công nghiệp. 

1. Bê tông tự phục hồi

Qua cách gọi tên “bê tông tự phục hồi” bạn đã có thể hiểu ngay điểm mấu chốt. Vật liệu sáng tạo này đã giải quyết vấn đề lớn nhất của bê tông, đó là khả năng xuất hiện các vết nứt.

Nhưng làm thế nào để bê tông tự phục hồi có thể hoạt động?

Theo nghiên cứu, một loại vi khuẩn được gọi là Bacillus Pasteurii và thức ăn của chúng (trong dạng tinh bột) được thêm vào hỗn hợp xi măng. Sau đó, "phép màu" bắt đầu! Mỗi khi xuất hiện vết nứt trên bề mặt bê tông và không khí có thể xâm nhập, vi khuẩn sẽ tự kích thích và bắt đầu tiêu thụ tinh bột. Điều này có vẻ kỳ lạ, nhưng vi khuẩn sẽ sản xuất canxi (thuộc loại canxi cacbonat), tạo ra liên kết với bê tông và từ đó, lấp đầy các vết nứt.

Bê tông tự phục hồi – Nguồn ảnh: instituteofmaking.org.uk

Đại học Bách khoa Worcester – Nguồn ảnh: goodnewsnetwork.org

2. Gạch gốm thủy điện

Nếu các công trình có khả năng đổ mồ hôi giống như con người, điều này sẽ tạo ra một chiều sâu mới và thú vị. Đừng thấy khó chịu, vì việc đổ mồ hôi của con người là cách tự nhiên để kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Areti Markopoulou, Giám đốc của Advanced Architecture Group tại Viện Advanced Architecture ở Catalonia, giải thích: “Khi nhiệt độ cơ thể tăng, tế bào của chúng ta giải phóng độ ẩm để duy trì sự cân bằng nhiệt độ. Đó là lý do tại sao chúng ta đổ mồ hôi, và cách hệ thống gốm thủy điện hoạt động chính xác theo cơ chế tự nhiên đó”.

Gốm sứ thủy điện – Nguồn ảnh: iaac.net

Chu kỳ sinh trưởng và bay hơi của khí Hydro – Nguồn ảnh: wordpress.com

 Một viên gạch nguyên mẫu được hình thành bởi bốn lớp xen kẽ nhau – Nguồn ảnh: ascelibrary.org

Bắt đầu với đất sét, nhôm, và acrylic, ý tưởng này đã cho thấy thành công khi chúng ta nắm bắt bản chất xốp của đất sét làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng để giữ hydro.

Markopoulou mô tả rằng viên gạch nguyên mẫu bao gồm bốn lớp xen kẽ: lớp nền, lớp vải, "đốm" hydro, và lớp trên cùng. Khí hydro có khả năng hấp thụ nước lên đến 500 lần khối lượng của nó, và khi nhiệt độ tăng, nước này sẽ bay hơi. Hiệu ứng này tạo ra sự mát mẻ trong tòa nhà và giảm nhiệt độ lên đến 6 °C.

Sáng kiến này hứa hẹn giảm sự phụ thuộc vào hệ thống điều hòa không khí, đồng thời đóng góp vào việc giảm biến đổi khí hậu.

>>> Xem thêm: “Ngôi nhà rừng xanh” ứng dụng vật liệu thân thiện và hệ cửa kính để đưa con người gần với tự nhiên 

3. Cabkoma 

Có lẽ bạn từng tự hỏi liệu có giải pháp nào cho việc sửa chữa tòa nhà sau động đất không? Có một phương pháp mới mà phòng thí nghiệm Komatsu Seiten ở Nhật Bản đã đề xuất: sử dụng một loại vật liệu sáng tạo được gọi là CABKOMA, được làm từ sợi tổng hợp sợi carbon dày 9mm.

Những sợi carbon này không chỉ giúp gia cố tòa nhà mà còn làm cho chúng chống lại những cơn địa chấn mạnh mẽ. Đây có vẻ là một phát minh quan trọng trong lĩnh vực xây dựng, mang lại hy vọng cho việc xây dựng những công trình chống địa chấn mạnh mẽ hơn.

Thanh sợi CABKOMA – Nguồn ảnh: komatsumatere.co.jp

CABKOMA là viết tắt của "Carbon Fiber Komatsu," là một loại sợi tổng hợp cacbon nhiệt dẻo. Điểm độc đáo của nó nằm ở cấu trúc, trong đó, phần lõi được cải tiến thành sợi cacbon và lớp bên ngoài được phủ bằng sợi vô cơ, kết hợp với nhựa nhiệt dẻo. Sự hiện diện của nhựa nhiệt dẻo cho phép vật liệu có thể được cải tạo thông qua quá trình làm cứng, giúp tăng tính linh hoạt và khả năng chống đối phóng viên của nó.

Sợi CABKOMA có trọng lượng nhẹ và có thể cầm trên tay – Nguồn ảnh: komatsumatere.co.jp

Cuộn CABKOMA dài 160m chỉ nặng khoảng 12kg, giúp nó trở thành một vật liệu nhẹ và dễ dàng vận chuyển. Đặc điểm độ đàn hồi tốt, khả năng chống ăn mòn, độ bền xuất sắc, và ổn định kích thước do biến đổi nhiệt độ làm cho nó trở thành một lựa chọn hữu ích cho việc gia cố cấu trúc chống địa chấn. Hệ thống dây đan của nó được thiết kế để truyền lực tác động của động đất xuống mặt đất, giúp ngăn chặn hiện tượng rung động trong các tòa nhà và công trình xây dựng.

Phòng thí nghiệm vải Komatsu Matere (fa-bo) Nguồn ảnh: komatsumatere.co.jp

Ưu điểm lớn của các sợi CABKOMA là khả năng lắp đặt trên tòa nhà đã xây dựng mà không cần xem xét lại lực địa chấn. Tuy nhiên, việc triển khai có thể gặp khó khăn đối với một số công trình, đặc biệt là khi không gian xung quanh hạn chế và khó kết nối dây với mặt đất. Điều này có thể tạo ra thách thức trong việc áp dụng nó cho một số tòa nhà có điều kiện môi trường xây dựng đặc biệt.

4. Gỗ nhiều lớp 

Vật liệu bền vững như CLT không đòi hỏi sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong quá trình sản xuất, làm cho nó trở thành một lựa chọn thân thiện với môi trường. Gỗ, thường được lấy từ việc tái trồng rừng, là thành phần chính của CLT. Vật liệu này có thể được ứng dụng trong nhiều loại công trình khác nhau, từ những dự án nhỏ đến những tòa nhà cao tầng.

CLT được tạo thành bằng cách xử lý và xếp chồng các tấm gỗ theo hướng vuông góc. Cấu trúc này mang lại độ vững chắc theo cả hai chiều, tăng cường khả năng chịu căng và nén của vật liệu.

Bố trí lắp ráp của gỗ nhiều lớp – Nguồn ảnh: researchgate.net

Gỗ nhiều lớp  –  Nguồn ảnh: en.wikipedia.org

The Smile của Alison Brooks Architects   – Nguồn ảnh: archdaily.com

CLT không chỉ là một vật liệu bền vững mà còn có khả năng chống cháy tốt do tính chất carbon hóa của gỗ, tạo ra một lớp bảo vệ giữa lớp ngoài cùng và lõi của vật liệu. Nếu được xây dựng đúng cách, các tấm CLT còn có khả năng kín khít, giúp ngăn chặn sự lan rộng của đám cháy sang các khu vực khác của ngôi nhà.

Sự vững chắc, bền bỉ, tính thẩm mỹ và tính bền vững khiến cho CLT trở thành một lựa chọn hấp dẫn, và nguồn gốc từ Châu Âu đã giúp nó trở thành một xu hướng toàn cầu trong lĩnh vực xây dựng.

5. Kính tạo ra điện 

Biến mái nhà và sân thượng thành không gian sử dụng có thể duy trì nguyên trạng hoặc được chuyển đổi thành các thiết kế tiện ích lớn hơn. Tuy nhiên, khi được phủ bởi tấm quang điện lớn, chúng thường không còn nhiều không gian trống trải để sử dụng cho các mục đích khác.

Nhiều công ty trên toàn thế giới đã nỗ lực để phát triển công nghệ cân bằng giữa tính năng thẩm mỹ và khả năng tạo năng lượng mặt trời. Kính năng lượng mặt trời có thể được tích hợp vào các mặt trước, cửa sổ, mái nhà, và giếng trời, đồng thời tạo ra điện tại chỗ và mang lại giá trị thẩm mỹ cho kiến trúc của tòa nhà.

Tấm năng lượng mặt trời trong suốt – Nguồn ảnh: independent.co.uk

Tấm năng lượng mặt trời trong suốt biến các tòa nhà thành nhà máy điện  –  Nguồn ảnh: forbes.com

Nhà kính R&H của Đại học Murdoch, Úc – Nguồn ảnh: archdaily.com

Khác với những tấm kính thông thường, kính năng lượng mặt trời tích hợp một lớp năng lượng mặt trời trong suốt có khả năng hấp thụ và chuyển đổi tia cực tím và cận hồng ngoại thành điện năng, đồng thời vẫn giữ cho ánh sáng tự nhiên có thể xuyên qua vào bên trong tòa nhà. Hiệu suất của kính năng lượng mặt trời này phụ thuộc vào mức độ đục, có thể thay đổi từ đục 50% đến hoàn toàn đục.

>>> Xem thêm: Xây nhà bằng vật liệu thiên nhiên, giải pháp mang đến không gian sống tiện nghi, thân thiện với môi trường 

6. Đất nện

Kỹ thuật xây dựng bằng đất xuất hiện từ thời kỳ đồ đá mới và được sản xuất bằng cách sử dụng nguyên liệu tự nhiên như đất, phấn, vôi, hoặc sỏi. Phương pháp này đã trỗi dậy lại như một giải pháp xây dựng bền vững.

Các ví dụ đầu tiên về kỹ thuật này có thể được thấy trong các thành phố cổ như Vạn Lý Trường Thành ở Trung Quốc, Granada Alhambra ở Tây Ban Nha, và nhiều công trình lâu dài khác, vẫn tồn tại hơn hai nghìn năm sau thời điểm xây dựng.

Một quy trình điển hình để đúc sẵn tường đất nện – Nguồn ảnh: greenspec.co.uk

Tường đất nện được hình thành bằng cách lấp đầy khung có sẵn với một lớp đất ẩm, kết hợp cát, sỏi, đất sét, và chất ổn định. Lớp này sau đó trải qua quá trình nén, giảm khoảng 50% thể tích ban đầu. Quy trình này được lặp lại để từ từ lấp đầy khung, sau đó khung được loại bỏ, tạo ra bức tường đất nện.

Đất nện không chỉ là một vật liệu xây dựng sáng tạo trong quá khứ, hiện tại mà còn là một lựa chọn tiềm năng cho tương lai. Nó được coi là thân thiện với môi trường với lượng khí thải carbon gần như bằng không. Hơn nữa, đây là một kỹ thuật chi phí thấp, với vật liệu chính (đất ẩm) thường có sẵn tại hầu hết các vị trí xây dựng.

Nhà đất nện từ công ty xây dựng thân thiện với môi trường Hive Earth – Nguồn ảnh: azuremagazine.com

Tường bên trong bằng đất nện – Nguồn ảnh: wsj.com

Công trình sử dụng móng đất nện có thể hạn chế nhu cầu bảo trì, chống thấm sâu, kháng cháy, bền bỉ, linh hoạt và giảm tiếng ồn. Với trụ sở chủ yếu tại Ghana và các khu vực gần Sahara, phong cách xây dựng này đã thu hút sự quan tâm từ các kiến trúc sư trên toàn thế giới.

7. Gỗ trong suốt

Nghe có vẻ kỳ lạ, nhưng hiện nay bạn có thể thậm chí nhìn xuyên qua gỗ! Đây là một trong những vật liệu sáng tạo độc đáo!

Gỗ trở nên trong suốt nhờ sự hiện diện của lignin và cellulose. Điều này không chỉ làm cho gỗ trở nên mờ đục, mà còn khiến nó dễ bị thối rữa và tấn công từ mọt. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Maryland đã sử dụng hydrogen peroxide (thường được sử dụng trong các sản phẩm làm đẹp như chất tẩy tóc) để làm cho gỗ trở nên trong suốt. Vật liệu này có khả năng khắc phục nhược điểm của thủy tinh và nhựa, với khả năng phân hủy sinh học, độ bền cao, tính linh hoạt và khả năng cách điện tốt.

So sánh giữa gỗ thường và gỗ trong suốt – Nguồn ảnh: futuresplatform.com

Gỗ trong suốt – Nguồn ảnh: sci.news.com

Gỗ trong suốt có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nó có thể được áp dụng cho việc xây dựng mái nhà, mặt tiền nhà, và thậm chí làm vật liệu cấu trúc cho một số thiết bị quang điện và pin mặt trời.

8. Gạch làm từ nhựa 

Theo như các nhà nghiên cứu ở UNEP, có khoảng 300 triệu tấn chất thải nhựa được sản xuất mỗi năm, gần bằng trọng lượng của toàn bộ dân số.

Trong bối cảnh đó, Nzambi Matee, một kỹ sư vật liệu người Kenya, đã tìm ra phương pháp chuyển đổi chất thải nhựa thành những viên gạch sáng tạo. Cô kết hợp chất thải công nghiệp và chất thải sinh hoạt như dầu gội, hộp sữa, nắp lật, xô, dây thừng và túi, sau đó trộn chúng với cát. Bằng cách đun nóng hỗn hợp ở nhiệt độ cao, cô tạo ra những viên gạch đa dạng về hình dạng và kích thước.

Phương pháp này không chỉ giúp giảm lượng chất thải nhựa mà còn tạo ra vật liệu xây dựng có ích. Đây là một giải pháp sáng tạo, giúp tái chế chất thải nhựa và giảm áp lực lên môi trường.

Gạch nhựa thân thiện với môi trường – Nguồn ảnh: architecturaldigest.in

Nhựa được tái chế thành nhiều loại gạch – Nguồn: indianexpress.com

Gạch nhựa dùng để lát đường lái xe – Nguồn: architecturaldigest.in

Nzambi Matee khẳng định rằng vật liệu sáng tạo của cô có độ bền cao hơn từ 5 đến 7 lần so với bê tông và có giá rẻ hơn khoảng 30% so với gạch thông thường. Gạch nhựa có thể được sử dụng cho nhiều mục đích, bao gồm làm tường công trình, lát đường, và nhiều nhu cầu xây dựng khác. Sự lựa chọn giữa các vật liệu này phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng dự án, vị trí và yêu cầu cụ thể của công trình. 

Từ bê tông tự hồi phục đến gạch nhựa, những vật liệu sáng tạo này đại diện cho xu hướng hiện đại trong ngành xây dựng và hứa hẹn mang lại những lợi ích đáng kể cho môi trường và chi phí xây dựng.

>>> Xem thêm: 4 loại vật liệu tự nhiên làm mái nhà giúp giảm thiểu tác động tới môi trường 

Nguồn: Kiến Việt

*Theo dõi Happynest thường xuyên để cập nhật những thông tin hữu ích về nhà ở nhé.