Chất lượng không khí trong hầm đường bộ có xu hướng kém hơn so với các môi trường đường bộ khác do không khí lưu thông kém. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Xây dựng và Công nghệ Xây dựng Hàn Quốc (KICT) đã phát triển bê tông quang xúc tác có thể loại bỏ hiệu quả bụi mịn trên đường.
Chất xúc tác quang là vật liệu bán dẫn có thể phá vỡ các chất ô nhiễm thông qua phản ứng quang xúc tác khi tiếp xúc với ánh sáng. Chất xúc tác quang phản ứng với ánh sáng để tạo ra phân tử oxy phản ứng (ROS) có khả năng oxy hóa mạnh, giúp chuyển đổi các tiền chất của bụi mịn (ôxit nitơ, oxit lưu huỳnh, v.v.) thành các chất vô hại thông qua phản ứng quang xúc tác, làm triệt tiêu bụi mịn được sinh ra.
Loại bê-tông mới được gọi là bê-tông quang xúc tác, được phủ titan dioxit tạo ra các ROS khi có ánh sáng mặt trời. ROS ở trạng thái không ổn định với một hoặc nhiều electron chưa ghép cặp nên chúng dễ xảy ra phản ứng và làm phân hủy các chất ô nhiễm trong không khí đặc biệt là chất hữu cơ dễ bay hơi, nitơ oxit, sulfur oxit, ammoniac.
Mặc dù hiệu suất tuyệt vời của các chất xúc tác quang trong việc loại bỏ chất độc hại khỏi không khí, chúng vẫn chưa được sử dụng trong vật liệu xây dựng do chi phí sản xuất cao; Do đó, Nhóm nghiên cứu GCP đã phát triển các công nghệ chính để sản xuất hàng loạt chất xúc tác quang từ bùn thải từ năm 2018 với sự hỗ trợ của Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng và Giao thông vận tải. Thông qua dự án này, Nhóm nghiên cứu GCP đã thành công trong việc phát triển công nghệ ứng dụng và vật liệu xây dựng quang xúc tác đạt được cả hiệu suất kỹ thuật và khả năng cạnh tranh kinh tế.
Vào tháng 5 năm 2023, Nhóm nghiên cứu GCP đã hoàn thành ứng dụng thử nghiệm bê tông quang xúc tác trên các bức tường bên trong của Đường hầm đường ngầm Banpo ở Seoul, Hàn Quốc. Thử nghiệm này nhằm mục đích xác minh tính hiệu quả của kết quả nghiên cứu trong sử dụng thực tế. Kết quả cho thấy mức nồng độ oxit nitơ (NOx) giảm khoảng 18% trong khoảng thời gian 24 giờ.
Một nguồn sáng nhân tạo đã được lắp đặt trên tường của đường hầm dưới lòng đất nơi bê tông quang xúc tác được áp dụng, cho phép chức năng quang xúc tác hoạt động ngay cả dưới lòng đất nơi ánh sáng tự nhiên không chiếu tới. Ngoài ra, các kết quả đã chứng minh rằng các sản phẩm của quá trình phân hủy quang xúc tác, được chuyển đổi thành muối do hàm lượng canxi trong bê tông xúc tác quang, đã bị mưa cuốn trôi một cách hiệu quả. Điều này cho phép chức năng quang xúc tác tồn tại vĩnh viễn mà không cần bảo trì.
Nhóm nghiên cứu GCP cũng đang tiến hành nghiên cứu để thiết lập các hệ thống chứng nhận đánh giá hiệu suất xúc tác quang khác nhau. nhằm tạo thuận lợi cho việc thương mại hóa và phân phối công nghệ. Hiện tại, họ đang tiến hành một thử nghiệm toàn diện với sự hợp tác của chính quyền tỉnh Gyeonggi-do để chứng minh tính hiệu quả của các công nghệ xây dựng xúc tác quang.
Tiến sĩ Jong-Won, Kwark, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Công nghệ xây dựng sử dụng chất xúc tác quang có thể có tác dụng ngay lập tức trong việc giảm bụi mịn trong môi trường sống của quốc gia. “Chúng tôi có kế hoạch xây dựng một hệ thống hợp tác với chính quyền địa phương và các tập đoàn công cộng để mở rộng các cuộc biểu tình thử nghiệm sang các địa điểm khác nhằm đạt được thương mại hóa và phân phối với hiệu quả thiết thực.”’
Bài báo nghiên cứu:
Hyunno Yoon et al, NOx-removal and Sound-absorption Performances of Photocatalytic Porous Concrete Prepared by Various TiO2 Application Methods, KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (2023). DOI: 10.12652/Ksce.2022.42.2.0163. journal.auric.kr/jksce/XmlViewer/f412525
Nguồn Techxplore
