Các nhà khoa học tại Đức vừa công bố thành công trong việc sản xuất bê tông sinh học từ nước tiểu người, mở ra tiềm năng mới cho ngành xây dựng xanh và tuần hoàn.
Dự án mang tên SimBioZe do Viện Cấu trúc nhẹ và Thiết kế khái niệm (ILEK), Đại học Stuttgart thực hiện, nhằm hướng tới mục tiêu tạo ra vật liệu xây dựng thân thiện môi trường bằng cách tận dụng chất thải sinh học. Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Lucio Blandini, nhóm nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật khoáng hóa sinh học – quy trình sử dụng vi khuẩn để chuyển hóa urê trong nước tiểu thành các tinh thể canxi cacbonat. Những tinh thể này có khả năng liên kết các hạt cát thành một khối rắn chắc, tạo thành loại bê tông có thành phần tương tự đá sa thạch tự nhiên.
“Quá trình này không chỉ tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải mà còn đóng vai trò trong nền kinh tế tuần hoàn – nơi nước thải được tái sử dụng làm vật liệu xây dựng và phân bón,” giáo sư Blandini cho biết trong thông cáo báo chí.
Bê tông truyền thống hiện là loại vật liệu xây dựng phổ biến nhất thế giới, với sản lượng khoảng 4 tỷ tấn mỗi năm. Tuy nhiên, quy trình sản xuất xi măng – thành phần chính trong bê tông – tiêu tốn lượng lớn năng lượng do phải nung đá vôi ở nhiệt độ lên tới 1.450°C và phát thải đáng kể khí CO₂. Do đó, việc tìm kiếm các vật liệu thay thế bền vững trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.
Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã trộn bột chứa vi khuẩn với cát, đổ vào khuôn và dẫn nước tiểu bổ sung canxi qua hỗn hợp trong vòng ba ngày. Vi khuẩn phân hủy urê, giúp hình thành các tinh thể canxi cacbonat, kết dính cát thành khối bê tông sinh học.
Theo nghiên cứu viên Maiia Smirnova, khi sử dụng urê kỹ thuật, bê tông đạt cường độ nén lên tới 50 MPa – cao hơn nhiều so với các vật liệu sinh học từng được biết đến. Các thử nghiệm với nước tiểu nhân tạo đạt 20 MPa, còn nước tiểu người thật đạt khoảng 5 MPa do hoạt động vi khuẩn bị suy giảm. Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu nâng cường độ lên mức 30–40 MPa, đủ để xây dựng các công trình dân dụng cao đến ba tầng.
Bên cạnh việc tạo ra vật liệu xây dựng xanh, quy trình còn cho phép thu hồi các dưỡng chất từ nước tiểu để sản xuất phân bón, giúp hình thành chuỗi giá trị khép kín: từ nước thải – vật liệu xây dựng – phân bón. Dự án hiện đang bước vào giai đoạn hai, được tài trợ trong ba năm tiếp theo, nhằm tối ưu hoạt động của vi khuẩn và cải thiện quy trình sản xuất.
Nhóm nghiên cứu cũng đang đánh giá khả năng chịu lạnh và chu kỳ đóng băng – tan băng của bê tông sinh học, để mở rộng ứng dụng cho các công trình ngoài trời.
Georgina Jedikovska là cộng tác viên của Interesting Engineering (IE). Bài viết được đăng trên IE vào ngày 06/05/2025.
Interesting Engineering là trang tin tức công nghệ và khoa học, chuyên cập nhật những phát minh và tiến bộ kỹ thuật mới nhất trên thế giới. Ra mắt năm 2011, nền tảng này cung cấp nội dung hấp dẫn về AI, năng lượng tái tạo, hàng không vũ trụ và nhiều lĩnh vực đột phá khác.
Biên dịch: Thu Hoài
