Vật liệu cách âm, cách nhiệt từ phế thải tro bay

Tro bay là bụi khí thải dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy than đá trong các lò hơi của nhà máy nhiệt điện, trong lò quay của nhà máy xi măng, trong lò cao của nhà máy luyện kim, trong lò tunel của các xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, trong các lò của hệ thống xử lý rác bằng công nghệ đốt... Hiện nay, chưa có nhiều phương pháp xử lý triệt để, nên tro bay gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.

Trước thực tế đó, nhóm tác giả Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã thực hiện đề tài “Phát triển công nghệ sản xuất vật liệu aerogel composite từ tro bay định hướng ứng dụng làm vật liệu siêu nhẹ, cách âm, cách nhiệt”.

PGS.TS Lê Thị Kim Phụng - Chủ nhiệm đề tài cho biết: "Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu tận dụng phế thải tro bay sử dụng công nghệ sấy thăng hoa, dung môi xanh, cùng chất kết dính thân thiện với môi trường tạo ra vật liệu xây dựng aerogel và aerogel composite. Sản phẩm cử đề tài nghiên cứu có thể đáp ứng tốt việc cách nhiệt và cách âm. Chi phí sản xuất tro bay aerogel composite (FA aerogel composite) rất thấp, chỉ khoảng 59.000 đồng/m²."

Nhóm nghiên cứu cũng đã xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu cao cấp từ tro bay nhằm tận dụng nguồn phế phẩm công nghiệp dồi dào, giải quyết vấn đề ô nhiễm của tro bay tại các bãi chứa, quy trình này đã hoàn thiện sẵn sàng chuyển giao ngay cho doanh nghiệp trong nước.

Điểm mới của đề tài nghiên cứu là đã tổng hợp vật liệu aerogel composite từ tro bay bằng sợi nhựa PET tái chế (rPET). Sợi rPET có đường kính 30 µm và chiều dài 64 mm được trải trên khuôn, còn hỗn hợp tro bay và dung dịch xanthan gum được đổ vào khuôn và tạo thành hệ gel. Hỗn hợp tro bay/rPET/xanthan gum được gel hóa để hóa rắn toàn bộ chất lỏng (nước) và tiếp tục được sấy thăng hoa để tạo thành aerogel composite có cấu trúc rỗng xốp.

Quy trình tổng hợp hướng dẫn phương pháp chế tạo vật liệu tro bay aerogel composite siêu nhẹ, cách âm và cách nhiệt cũng được nhóm nghiên cứu thực hiện chi tiết, giúp doanh nghiệp khi tiếp nhận dễ dàng ứng dụng trong sản xuất ở quy mô công nghiệp.

Theo nhóm nghiên cứu vật liệu tro bay aerogel composite có nhiều ưu điểm như tính siêu nhẹ (0,026-0,062 g/cm³), độ rỗng (96,59-98,42%), mô-đun nén thấp (3,98-20,61 kPa), cách nhiệt tốt (0,034-0,039 W/mK), hệ số hấp thụ âm thanh từ 0,40 đến 1,0 trong khoảng tần số từ 1.400 đến 6.000Hz. Tấm tro bay aerogel composite có tính chất cách nhiệt đồng đều ở mọi điểm trên tấm với độ dẫn nhiệt trung bình là 0,036W/mK.