Ảnh minh họa
Vốn được xem là một loại phế phẩm nông nghiệp khó xử lý, vỏ trấu đang được các nhà nghiên cứu đánh giá như một nguồn nguyên liệu có giá trị cho ngành xây dựng. Thông qua quá trình đốt có kiểm soát, vỏ trấu có thể tạo ra tro giàu silica – vật liệu có khả năng thay thế một phần xi măng Portland trong sản xuất bê tông và vữa, đồng thời góp phần tận dụng chất thải và giảm phát thải trong xây dựng.
Theo Tổng công ty Cung ứng Quốc gia Brazil (Conab), sản lượng lúa của nước này trong niên vụ 2023/2024 ước đạt 10,59 triệu tấn, tăng 5,5% so với vụ trước. Dựa trên các tỷ lệ kỹ thuật được sử dụng trong nhiều nghiên cứu, quy mô sản xuất này có thể tạo ra khoảng 2,118 triệu tấn vỏ trấu và khoảng 529.500 tấn tro sau khi đốt, tương đương khoảng 5% khối lượng lúa ban đầu.
Các nghiên cứu cho thấy cứ 1.000 kg lúa sẽ tạo ra khoảng 200 kg vỏ trấu. Khi được sử dụng làm nhiên liệu sinh khối trong lò hơi, lượng vỏ trấu này sau quá trình đốt sẽ tạo ra khoảng 50 kg tro, trong đó 85-95% là silica vô định hình – thành phần quyết định giá trị của vật liệu trong các ứng dụng xây dựng.
Vỏ trấu là sản phẩm phụ phát sinh trong quá trình xay xát lúa và thường chiếm khoảng 20% khối lượng hạt lúa. Với các quốc gia sản xuất lúa quy mô lớn như Brazil, lượng vỏ trấu phát sinh mỗi năm rất lớn, đặt ra bài toán về thu gom và xử lý nhằm tránh tích tụ chất thải hoặc đốt bỏ không kiểm soát.
Thay vì coi đây là chất thải, nhiều nghiên cứu đề xuất sử dụng vỏ trấu làm nhiên liệu sinh khối để tạo nhiệt cho các quy trình công nghiệp. Sau quá trình đốt, phần tro còn lại có thể được khai thác như một nguồn vật liệu khoáng giàu silica.
Silica vô định hình trong tro trấu có khả năng tham gia phản ứng pozzolanic khi trộn với xi măng, giúp hình thành các hợp chất làm tăng độ bền của bê tông. Nhờ đặc tính này, tro trấu được nghiên cứu như một loại vật liệu thay thế một phần xi măng Portland trong nhiều cấp phối bê tông và vữa.
Việc sử dụng các vật liệu bổ sung như tro trấu cũng được xem là một hướng đi nhằm giảm lượng xi măng tiêu thụ. Bởi sản xuất xi măng là ngành công nghiệp tiêu tốn nhiều năng lượng và phát thải lượng lớn khí CO₂, thay thế một phần xi măng bằng các vật liệu giàu silica có thể góp phần giảm tác động môi trường nếu được triển khai phù hợp.
Theo tính toán dựa trên sản lượng lúa của Brazil, khoảng 529.500 tấn tro trấu là tiềm năng lý thuyết nếu toàn bộ lượng vỏ trấu phát sinh được thu gom và đốt theo tỷ lệ kỹ thuật. Đây không phải là khối lượng tro hiện đang được sản xuất hoặc sử dụng trong ngành xây dựng, mà chỉ phản ánh quy mô nguồn nguyên liệu có thể khai thác.
Các chuyên gia cũng lưu ý rằng không phải mọi loại tro trấu đều có chất lượng như nhau. Hiệu quả sử dụng trong bê tông phụ thuộc đáng kể vào quá trình đốt. Nhiệt độ, thời gian đốt và lượng carbon còn sót lại sẽ quyết định hàm lượng silica vô định hình cũng như khả năng phản ứng của vật liệu.
Nếu quá trình đốt không được kiểm soát, tro có thể chứa nhiều carbon, thành phần không đồng đều và không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật để sử dụng làm phụ gia xi măng.
Bên cạnh đó, tro trấu trước khi đưa vào sản xuất vật liệu xây dựng cần trải qua nhiều công đoạn như nghiền, phân tích thành phần hóa học, đánh giá chỉ số hoạt tính pozzolanic và kiểm định chất lượng nhằm bảo đảm đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Việc tận dụng vỏ trấu được xem là một ví dụ về mô hình kinh tế tuần hoàn trong nông nghiệp. Thay vì trở thành chất thải, vỏ trấu có thể được sử dụng để tạo năng lượng, trong khi phần tro sau đốt tiếp tục trở thành nguyên liệu cho ngành xây dựng.
Mô hình này không chỉ giúp gia tăng giá trị cho phụ phẩm nông nghiệp mà còn góp phần giảm áp lực khai thác nguyên liệu khoáng phục vụ sản xuất xi măng.