Phát minh của Nhật Bản làm rung chuyển ngành xây dựng: Bê tông ‘sống’ tự chữa lành khi gãy nứt, ‘liền sẹo’ trong 1 tháng, độ bền 100 năm, giảm 50% chi phí bảo trì

Nhật Bản đã chứng kiến ​​sự bùng nổ xây dựng trong thời kỳ tăng trưởng kinh tế thập niên 1960-1970. Nhưng hiện nay, các tòa nhà có tuổi đời từ 50 - 60 năm đã đạt đến giới hạn độ bền vì bê tông đã cũ và nứt. Nếu không được xử lý, điều này sẽ làm tăng nguy cơ cốt thép bị gỉ, dẫn đến sụp đổ. Việc sửa chữa và bảo trì các tòa nhà này lại tốn nhiều công sức và chi phí.

Trong bối đó, Nhật Bản đã tiên phong thương mại hóa một giải pháp mang tính cách mạng: Bê tông sinh học có khả năng tự phục hồi như cơ thể sống.

Phát minh này là thành quả của sự hợp tác chiến lược giữa Tập đoàn Bê tông Aizawa (Hokkaido, Nhật Bản) và các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Delft.

Mặc dù ý tưởng về bê tông sinh học đã xuất hiện từ lâu, nhưng Nhật Bản là quốc gia đầu tiên đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm ra sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Sản phẩm tiêu biểu được thương mại hóa rộng rãi năm 2025 là Basilisk HA.

Bí mật nằm ở các bào tử vi khuẩn thuộc chủng Bacillus. Ví dụ, vi khuẩn Bacillus subtilis chính là loại vi khuẩn được dùng trong món đậu nành lên men Natto truyền thống của Nhật.

Các bào tử vi khuẩn và thức ăn của chúng (canxi lactate) sẽ được bao bọc trong các viên nang axit polylactic (PLA) cực nhỏ. Vi khuẩn có thể tồn tại ở trạng thái ngủ đông bên trong bê tông lên đến 200 năm. Chỉ khi vết nứt xuất hiện khiến nước và oxy xâm nhập, lớp vỏ nang mới vỡ ra, đánh thức vi khuẩn.

Trong quá trình hoạt động, vi khuẩn tiêu thụ canxi lactate và tiết ra các tinh thể canxi cacbonat (đá vôi), nhờ đó lấp đầy các vết nứt một cách tự nhiên.

Công nghệ này có thể chữa lành hoàn toàn các vết nứt có chiều rộng lên đến 0,6 mm – 0,8 mm. Các vết nứt thường được bịt kín hoàn toàn trong vòng 28 - 60 ngày tùy vào điều kiện độ ẩm môi trường.

Với phát minh mới này, vòng đời của bê tông có thể kéo dài từ mức 50-60 năm lên gấp đôi hoặc gấp ba, giảm nhu cầu xây mới. Xét về giá trị kinh tế, cải tiến này sẽ giúp giảm tới 50% chi phí bảo trì định kỳ suốt vòng đời của dự án.

Tính đến năm 2025, công nghệ này đã được Nhật Bản ứng dụng thành công tại các công trình trọng điểm như đường băng tại sân bay New Chitose của Hokkaido, hệ thống hầm chứa tại các nhà máy điện hạt nhân và cơ sở khí hóa lỏng (LNG). Ngoài ra, chúng được ứng dụng trong các công trình đê biển và hạ tầng ngầm nơi việc sửa chữa thủ công cực kỳ khó khăn và tốn kém.

Không chỉ mang lợi ích về kinh tế, phát minh của Nhật Bản còn được đánh giá là có tác động tích cực đến môi trường. Bằng cách kéo dài tuổi thọ công trình, lượng xi măng cần thiết cho việc sửa chữa và xây mới giảm đáng kể. Ngoài ra, quá trình hình thành đá vôi của vi khuẩn trực tiếp tiêu thụ một lượng CO2 từ không khí.

Ngành xây dựng hiện chiếm khoảng 39% tổng lượng khí thải CO2 toàn cầu. Việc ứng dụng bê tông tự chữa lành là chìa khóa để hiện thực hóa mục tiêu phát thải ròng bằng 0 trong tương lai.

Nguồn: Jstories, Văn phòng Quan hệ Công chúng Nhật Bản