Vi cầu tro bay (Cenosphere) là một ví dụ về vật liệu tiên tiến đã thu hút được sự chú ý trong những năm gần đây.
Theo Tiến sỹ Zarina Itam, Giảng viên cao cấp tại Đại học Tenaga Nasional Malaysia (UNITEN), nếu tất cả các nguồn tài nguyên của Trái Đất bị cạn kiệt trong tương lai do sự phát triển và công nghiệp hóa không ngừng, con người sẽ tìm mọi cách để có được các nguồn nguyên liệu mới bền vững hơn. Vi cầu tro bay (Cenosphere) là một ví dụ về vật liệu tiên tiến đã thu hút được sự chú ý trong những năm gần đây.
Vật liệu tiên tiến là các vật liệu có đặc tính hoặc chức năng vượt trội so với vật liệu thông thường. Những vật liệu này được tạo ra để sở hữu các đặc tính cụ thể cần thiết trong sử dụng công nghệ, thương mại hoặc khoa học hiện tại. Vật liệu tiên tiến đóng một vai trò thiết yếu trong thúc đẩy đổi mới, nâng cao hiệu suất, tính bền vững, tăng cường an toàn và tăng trưởng kinh tế. Sự phát triển và sử dụng liên tục chúng là cần thiết để giải quyết các vấn đề toàn cầu và thiết lập một tương lai bền vững, công nghệ tiên tiến.
Việc tạo ra các vật liệu tiên tiến với tính năng và chức năng vượt trội thường là quá trình tìm cách khắc phục những nhược điểm của vật liệu tiêu chuẩn hoặc vật liệu thông thường như cung cấp hiệu suất tốt hơn, độ bền cao hơn, tăng hiệu quả và các lợi ích khác.
Vi cầu tro bay là những quả cầu rỗng, nhẹ, có thành phần chủ yếu là silica và alumina với phần bên trong rỗng chứa đầy không khí hoặc khí đốt. Chúng là sản phẩm phụ của quá trình đốt than trong các nhà máy nhiệt điện. Quá trình đốt cháy để phát điện trong các nhà máy nhiệt điện tạo ra chất thải rắn thường được gọi là phụ phẩm đốt than như tro bay, tro đáy, xỉ lò hơi và vật liệu khử lưu huỳnh trong khí thải.
Một trong những vấn đề quan trọng mà ngành năng lượng phải đối mặt là lượng tro thải ra từ quá trình đốt than ngày càng tăng. Việc sản xuất tro liên tục dẫn đến việc mở rộng các bãi tro. Điều này gián tiếp làm tăng chi phí xử lý để loại bỏ tro bay nghiền thành bột tổng hợp. Về mặt tích cực, nghiên cứu gần đây về tro bay đã gợi ý nhiều ứng dụng giá trị gia tăng của việc tái sử dụng tro bay. Do đó, để chiết xuất tro bay từ các chất thải khác, một số phương pháp phân tách đã được phát triển để tách riêng các thành phần sản phẩm có giá trị gia tăng như aluminosilicat, magnetit, cenosphere và carbon chưa cháy do tăng khả năng tái sử dụng của tro bay.
Việc loại bỏ tro bay nghiền thành bột cũng dẫn đến lãng phí gián tiếp tài nguyên thiên nhiên dưới dạng vi cầu tro bay, là thành phần xuất hiện tự nhiên trong tro bay nghiền thành bột. Vi cầu tro bay được công nhận là vật liệu bền vững do cấu trúc và tính chất cơ học của chúng. Các đặc tính độc đáo của vi cầu tro bay bao gồm hình cầu, nhẹ, chịu nhiệt, có thể cách nhiệt, ổn định nhiệt tốt và có độ trơ về mặt hóa học. Chúng giúp vi cầu tro bay phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp trong ngành kỹ thuật, đường cao tốc công nghiệp kỹ thuật, dầu khí, kỹ thuật đúc cũng như công nghiệp hóa chất.
Nhu cầu ngày càng tăng đối với vi cầu tro bay là yếu tố chính dự kiến sẽ thúc đẩy sự phát triển của vật liệu này trong tương lai. Đặc tính của vi cầu tro bay từ mỗi nhà máy điện than khác nhau tùy thuộc vào nhiều tiêu chí. Quá trình tạo tầng quyển bắt đầu bằng một phản ứng nhiệt hóa học và một giai đoạn thay đổi do than khoáng tạo ra sau quá trình đốt cháy. Thành phần ban đầu của than, loại lò được sử dụng, điều kiện làm mát các giọt tan chảy và các yếu tố khác ảnh hưởng đến thành phần hạt, hóa học và pha khoáng của vi cầu tro bay.
Là quốc gia sử dụng nhà máy điện than để sản xuất năng lượng, Malaysia có thể hưởng lợi bằng cách xem xét khai thác vi cầu tro bay từ các nhà máy điện than như một nguồn nguyên liệu mới. Vi cầu tro bay có thể thúc đẩy sự đổi mới và cho phép phát triển các công nghệ mới ở Malaysia. Chúng mở ra khả năng tạo ra các sản phẩm, quy trình và ứng dụng mới. Những tiến bộ trong khoa học vật liệu đã mang đến đột phá trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo, điện tử, công nghệ sinh học, hàng không vũ trụ và chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, sự phát triển của các sản phẩm xây dựng vi cầu tro bay như bê tông nhẹ, vật liệu cách nhiệt và lớp phủ chống cháy đã cải thiện hiệu suất, mở rộng phạm vi ứng dụng và nâng cao tính bền vững của chúng.
Các vật liệu tiên tiến như vi cầu tro bay thường cung cấp lựa chọn thay thế thân thiện với môi trường cho các vật liệu thông thường. Chúng có thể đóng góp vào các nỗ lực phát triển bền vững bằng cách giảm tiêu thụ năng lượng, giảm phát thải, giảm thiểu phát sinh chất thải và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên. Ví dụ, vật liệu tổng hợp nhẹ có thể giúp giảm trọng lượng của xe, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính.
Việc sử dụng vi cầu tro bay cũng cho phép phát triển các hệ thống lọc nước hiệu quả, công nghệ năng lượng tái tạo và vật liệu đóng gói thân thiện với môi trường. Chúng có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt, chống ăn mòn, cách nhiệt vượt trội hoặc có đặc tính tự phục hồi. Trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, ô tô và xây dựng, việc sử dụng vi cầu tro bay có thể đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc, cải thiện các tiêu chuẩn an toàn và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.
Phát triển và sử dụng các vật liệu tiên tiến có ý nghĩa kinh tế quan trọng. Chúng tạo cơ hội cho các ngành đạt được lợi thế cạnh tranh, cải thiện quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm sáng tạo. Vật liệu tiên tiến cũng thúc đẩy tạo việc làm trong các lĩnh vực nghiên cứu, phát triển, sản xuất và liên quan. Ngoài ra, sự phát triển của các ngành công nghiệp mới và mở rộng các ngành công nghiệp hiện có thường là kết quả của việc thương mại hóa các vật liệu cải tiến, giúp thúc đẩy sự thịnh vượng và tăng trưởng kinh tế./.
Nguồn: internet