Những tòa nhà hấp thụ sương khói quang hóa: Cứu tinh cho các thành phố bị ô nhiễm?

Các kỹ sư và kiến trúc sư đang tìm cách vô hiệu hóa các chất gây ô nhiễm không khí bằng cách xây dựng các tòa nhà có khả năng hấp thụ ô nhiễm. Hợp chất hóa học cấu thành nên chúng là titan dioxide (TiO2). Chẳng hạn, tại Mexico, mặt trước của bệnh viện Manuel Gea González được xây dựng từ những viên gạch được phủ một lớp siêu mịn của hợp chất này, có đặc tính làm vô hiệu các hạt gây hại cho sức khỏe. Có thể tòa nhà chống ô nhiễm tiếp theo sẽ được xây dựng trong thành phố của bạn?

Bệnh viện Manuel Gea González được thiết kế bởi công ty kiến trúc Elegant Embellishments tại Đức. Kiến trúc sư người Mỹ, kiêm giám đốc Allison Dring, giải thích các nguyên tắc đằng sau phát minh công nghệ cao này trong một hội nghị TEDx. Với tầm nhìn thực tế và tính thẩm mỹ, Allison Dring và đồng nghiệp Daniel Schwaag đã thiết kế cấu trúc tổ ong vì hình dạng này thúc đẩy lưu thông không khí, giúp tối ưu hóa các đặc tính quang xúc tác của titan dioxide. “Cải thiện môi trường ở cấp độ phân tử” là phương châm của họ.

Từng được sử dụng như một chất làm trắng trong kem chống nắng và sơn, TiO2 được sử dụng lần đầu tiên trong lĩnh vực kiến trúc bởi tập đoàn Italcedi của Ý. Công ty đã phát triển một loại bê tông tự làm sạch khoảng 10 năm trước. Ngay sau khi titan dioxide được phát hiện cũng có khả năng thanh lọc không khí, điều này đã mở ra cơ hội mới cho ngành công nghiệp xây dựng xanh.

Cơ chế hoạt động

Titanium dioxide có tính xúc tác quang. Một cách dễ hiểu hơn là nó phản ứng với ánh mặt trời. Dưới tác dụng của bức xạ cực tím, một phản ứng hóa học diễn ra giữa titan dioxide và các chất ô nhiễm có hại, bao gồm oxit nitơ và các hạt nguy hiểm; khí gây ô nhiễm và chất hữu cơ, sau đó được chuyển đổi thành các hợp chất vô hại.

Hình ảnh mô phỏng cho thấy các tia năng lượng mặt trời khi chiếu vào một bề mặt được xử lý bằng titan dioxide, bị dội lại lên các đám mây đen bởi sương khói quang hóa chuyển sang màu trắng.

1. Ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt được xử lý bằng titan dioxide (TiO2), một hợp chất được kích hoạt bằng bức xạ cực tím;
2. Một phản ứng hóa học diễn ra khi các tia được phản xạ trên các khí gây ô nhiễm và các hạt nguy hiểm;
3. Các chất có hại này trở nên vô hại.

Một ứng dụng khác, được phát triển và đưa ra thị trường bởi công ty Alcoa: các tấm nhôm được phủ một lớp titan dioxide – tấm Reynobond® | Reynolux®. Một giải pháp công nghệ cao góp phần làm giảm ô nhiễm không khí và tự làm sạch các tòa nhà, nước mưa chỉ cần cuốn trôi các chất độc hại đã bị phân hủy trước đó.

Các giải pháp xanh khác cho những thách thức đô thị

Các nhà khoa học tại Đại học California-Riverside đang thử nghiệm một thế hệ ngói lợp mới có khả năng hấp thụ sương khói quang hóa. Ở Hà Lan, các nhà khoa học đã thử phun titan dioxide trên khắp đường phố, kết quả đạt được ngoài dự đoán: mức ô nhiễm đã giảm 45%.

Mái nhà lợp bằng ngói tôn gợn sóng

Tất cả các giải pháp này đều đầy hứa hẹn và đồng nhất hướng tới việc cải thiện chất lượng không khí. Nhưng hãy cẩn thận! Việc sản xuất titan dioxide giải phóng các chất có hại và cần có nhiều nghiên cứu hơn nữa về tác động của dòng nước mưa từ các tòa nhà này cũng như các ảnh hưởng của hạt nano TiO2 đế sức khỏe.

Nhưng dù sao thì vẫn nên có nhiều lý do để lạc quan hơn về một tương lai “xanh”. Vô vàn các thí nghiệm với titan dioxide và các vật liệu có khả năng hấp thụ các chất gây ô nhiễm khác như than sinh học, từ dư lượng sinh khối được biến đổi bằng nhiệt phân [đốt nóng khi không có oxy], chúng ta vẫn có quyền hy vọng.