Vật liệu này là kính xốp thủy tinh (foam glass aggregate - FGA), được GS.TS Đặng Mậu Chiến, Chủ tịch Hội đồng Liên ngành Khoa học & Công nghệ Vật liệu, Đại học Quốc gia TP HCM, gợi ý tại hội thảo "Giải pháp tăng cường mảng xanh - hỗ trợ thoát nước và xử lý nước thải trên địa bàn TP HCM", hôm 18/12.
Ông cho biết FGA được chế tạo từ 99% chất thải thủy tinh, đến từ chai lọ; kính trong xây dựng, phương tiện; kính quang pin mặt trời và hạt bụi thủy tinh. Chúng được xử lý, tái chế chủ yếu bằng quy trình thiêu kết, bao gồm nung nóng hỗn hợp bột thủy tinh mịn và chất tạo bọt trong lò.
Vật liệu kính xốp có cấu trúc ô kín (closed-cell) hoặc hỗn hợp ô kín - mở (mixed open-closed cell), độ xốp thường 60-90% tùy thuộc vào công thức và điều kiện nung. Vì vậy, nó có khả năng lưu trữ, thoát nước cao và nhẹ (0,10-0,60 g/cm3), không mục nát, không cháy.
"Trên thế giới, vật liệu kính xốp đã được dùng làm vật liệu lấp đầy kết cấu nhẹ, thoát nước tốt trên đường, mái nhà xanh và các công trình đô thị, kết hợp vai trò chịu tải, thoát nước, cách nhiệt", ông cho biết.
Theo GS.TS Đặng Mậu Chiến, TP HCM thường ngập do mưa lớn và triều cường nên việc triển khai "thành phố bọt biển" (sponge city) rất cần thiết. Khái niệm "thành phố bọt biển" (sponge city) theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF) được dùng để mô tả các khu đô thị có khả năng "ngậm nước" cao như miếng bọt biển, thông qua giải pháp như cây xanh, hồ nước, công viên, hoặc cấu trúc phù hợp giúp hấp thụ nước mưa và ngăn ngừa ngập lụt.
GS Chiến cho rằng mô hình "thành phố bọt biển" là sự kết hợp giữa các kỹ thuật cơ sở hạ tầng xanh để quản lý dòng chảy nước mưa tại nguồn, theo nguyên tắc "thẩm thấu, giữ lại, tích trữ, lọc sạch, sử dụng và xả thải".
Trong đó, kính xốp có thể biến vỉa hè, đường phố thành "đơn vị bọt biển" (sponge unit) lưu trữ tạm thời và từ từ xả nước. Vật liệu này còn có tính năng lọc nên nước xả chậm cũng sạch hơn khi thẩm thấu vào lòng đất hay chảy ra sông.
"Vật liệu kính xốp với hai kích thước sẽ lọc hiệu quả một tỷ lệ lớn các chất gây ô nhiễm có trong dòng chảy trên đường, bao gồm chất rắn lơ lửng, phốt pho, cacbon hữu cơ và kim loại nặng", ông Chiến chỉ ra.
Tương tự, TS. Trần Quốc Công tại Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - nêu một hình thái của vật liệu tái chế từ thủy tinh gọi là đá thủy tinh nhẹ (glass pumice), độ xốp lên đến 90% và đường kính lỗ từ 0,1-5 mm, giúp thấm hút nhanh (đạt 35% khối lượng sau 12 phút) và giải phóng nước chậm.
"Những đặc tính này biến nó thành giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng trong 'thành phố bọt biển' - mô hình đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu thông qua việc quản lý nước mưa phân tán", ông Công nhận định.
Cụ thể, đá thủy tinh nhẹ có thể ứng dụng các hạng mục rãnh cỏ thấm nước, mái nhà xanh, bãi đỗ xe sinh thái (lớp nền dùng đá thủy tinh và bề mặt trồng cỏ), hệ thống xử lý nước và các module ngầm tích trữ nước.
Khi mưa lớn, vật liệu hoạt động như một "bể chứa ngầm". Các thí nghiệm cho thấy nó có khả năng thấm hút nhanh, sau 12 phút đã đạt 35% khối lượng nước hấp thụ. Đồng thời, duy trì lưu trữ nước lâu dài, chỉ giảm xuống 80% khối lượng nước sau 24 giờ, đảm bảo thoát nước từ từ, tránh quá tải hạ tầng.
"Mưa lớn tại TP HCM tạo áp lực nước lên hệ thống cống. Đá thủy tinh nhẹ giúp hấp thụ, giảm tải cho hệ thống thoát nước này", ông Công chỉ ra. Với ứng dụng mái nhà xanh, vật liệu nhẹ hơn vật liệu truyền thống nên giảm tải trọng.
Một số chuyên gia khác tại hội thảo đồng tình tiềm năng ứng dụng của vật liệu tái chế từ thủy tinh. Ngoài hấp thụ và lọc nước cho hạ tầng "thành phố bọt biển", vật liệu này cũng có một số hữu ích gián tiếp khác.
Ví dụ, tái chế thủy tinh góp phần giải quyết vấn đề rác thải thủy tinh vốn không phân hủy được bằng cách chôn lấp và xử lý các tấm pin mặt trời khi hết hạn sử dụng. Song song, các "bể chứa nước" bằng kính xốp hay đá thủy tinh nhẹ còn giúp bổ sung nước ngầm, hạn chế được tình trạng sụt lún vì hao hụt nước ngầm.
PGS TS Tống Xuân Tám, Trường Đại học Sư phạm TP HCM, cho rằng cần có thêm giải pháp, mô hình ứng dụng cụ thể để đánh giá hiệu quả. TS. Trần Quốc Công khuyến nghị triển khai dự án thí điểm, song song xây dựng bộ tiêu chuẩn kỹ thuật, chính sách ưu đãi cho vật liệu xanh trong các dự án đô thị bền vững.
Theo GS.TS Đặng Mậu Chiến, cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ và triển khai sản xuất kính xốp tại Việt Nam để đạt hiệu quả trong xử lý rác thải và giá thành vật liệu cho ứng dụng đại trà.
Viễn Thông