Ứng dụng của hempcrete thời hiện đại

Lịch sử của cây gai dầu

Đối với những Nhà Khai Quốc Hoa Kỳ, rõ ràng việc sử dụng cây gai dầu công nghiệp thì không có gì mới lạ. Trên thực tế, việc sử dụng sợi của cây gai dầu làm vật liệu xây dựng và cho những ứng dụng công nghiệp khác đã có từ hàng chục ngàn năm trước và hiện tại nó không có dấu hiệu bị giảm đi.

Nếu một trong những tài liệu quan trọng và lâu đời nhất của Hoa Kỳ được làm từ sợi gai dầu, điều đó khiến chúng ta tự hỏi: nền công nghiệp gai dầu đã bắt đầu từ khi nào?

Ở thời điểm khởi đầu

Chúng ta có thể truy vết một số ứng dụng đầu tiên của cây gai dầu đến 8000 trước công nguyên trên khắp Châu Á. Mặc dù cây gai dầu được sử dụng theo cách truyền thống để chế biến thực phẩm, nhưng các nhà khảo cổ học đã tìm thấy dấu vết của cây gai dầu trong sản phẩm gốm và dệt cổ đại. Điều đó cho thấy rằng những cộng đồng tại thời điểm này đã sử dụng gai dầu trong rất nhiều năm.

Không lâu sau, mọi người bắt đầu nhận ra tiềm năng của cây gai dầu cho những ứng dụng công nghiệp khác nữa. Do đó, giấy, quần áo và dây thừng đã được chế tạo ra từ loại thực vật này. Trong những thập kỷ tiếp theo, chúng ta có thể thấy việc ứng dụng loài cây này đã lan sang Anh Quốc, vùng Trung Đông và chậm chí là người Viking ở Iceland.

Cho đến đầu những năm 1600, cây gai dầu đã được mang đến Bắc Mỹ để những người phương Tây có thể sử dụng. Họ đã bắt tay vào việc đan dây thừng, chế tạo giấy từ cây gai dầu, và cũng sử dụng vật liệu này để chế tạo nhiên liệu cho đèn bằng cách sử dụng dầu hạt gai dầu.

Thế kỷ 20 và hiện tại

Trong suốt đầu những năm 1900, gai dầu vẫn được biết đến một cách rộng rãi, mặc dù thuế áp đặt cho nó đã được áp dụng vào năm 1937. Thuế này được ban hành để hạn chế người dân trồng cây gai dầu, nhưng thay vào đó, chúng ta đã thấy những người như Henry Ford đã chế tạo thử nghiệm một chiếc “xe hơi từ gai dầu”, với phần thân xe được làm từ sợi gai dầu thay vì thép.

Sau đó, chưa đầy 30 năm sau thí nghiệm của Ford, Mỹ đã liệt cây gai dầu vào loại thuốc nhóm 1 (Schedule 1), gần như xóa bỏ hoàn toàn những lợi ích linh hoạt mà loài thực vật này mang đến cho cả quốc gia trong nhiều thập kỷ.

Mặc dù gai dầu đã dần dần tìm lại được sự chấp nhận trong những năm 2000, nhưng đến năm 2018 chúng tôi mới thấy sự thông qua của Dự luật Nông trại 2018, đã làm hợp pháp hóa việc trồng gai dầu cho những người nông dân dưới những quy định nghiêm ngặt.

Ngày nay, sự phổ biến của gai dầu đã gần như giống với những gì mà nó đã có từ nhiều thập kỷ trước. Với những tiến bộ vượt bậc về mặt công nghệ và nguyên vật liệu, giờ đây chúng ta có hoàn toàn nhận ra được những giá trị tiềm năng của sợi gai dầu, đặc biệt là như một loại vật liệu xây dựng. Với những ngôi nhà, tòa nhà hay thậm chí là những công trình chính yếu đã được dựng lên từ cây gai dầu công nghiệp. Chắc chắn chúng ta sẽ thấy được một tương lai liên quan đến loài thực vật quyền năng này.

Sự trỗi dậy của các kiến trúc từ gai dầu

Khi nghĩ về cây gai dầu, tâm trí của chúng ta không thường nghĩ đến các tòa nhà thương mại, nhà cửa hay những kiến trúc khác. Nhưng trong thực tế, chúng ta có thể nghĩ đến điều đó. Cây gai dầu đã được sử dụng cho mục đích công nghiệp trong hàng ngàn năm qua, với các sợi gai dầu đủ chắc để chế tạo xe hơi và cầu đường. Nghe có vẻ không khả thi, nhưng sợi gai dầu là một trong những vật liệu chắc nhất trên hành tinh, và vì thế, chúng ta đã chuyển sang sử dụng nó như là một vật liệu xây dựng thay thế cho nhiều công trình trong nhiều thập kỷ qua.

Nhiều năm đã trôi qua và chúng ta đang bắt đầu tìm hiểu sâu hơn về cây gai dầu và các ứng dụng trong công nghiệp của nó. Trên thực tế, chúng tôi đã phát hiện ra một số mố cầu tại Pháp được xây dựng vào thế kỷ thứ 6 bằng cách sử dụng vữa gai dầu. Những mố cầu này vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay chứng tỏ độ bền và độ đáng tin cậy của loại vật liệu này.

Trên thực tế, Pháp đã tiếp tục sử dụng gai dầu trong vật liệu xây dựng của họ, làm sống lại hoạt động này vào cuối những năm 1980. Tận dụng nó để cải tạo Maison de la Turquie, một loại bê tông từ gai dầu đã được chứng minh để trở thành một sự thay thế mạnh mẽ cho bê tông truyền thống. Đây là một trong những lần sử dụng hempcrete đầu tiên, và nó đã trở nên phổ biến trên toàn cầu kể từ đó.

Lợi ích khi sử dụng gai dầu trong xây dựng

– Hempcrete là gì?

Hempcrete là một hỗn hợp giữa các sợi gai dầu (còn được gọi là “shivs”, lõi gỗ bên trong thân cây), chất kết dính vôi và nước. Trong một số trường hợp, nó có thể bao gồm vôi tôi tự nhiên, puzolan hoặc cát.

Thuật ngữ “hempcrete” được sử dụng để giải thích nguồn gốc của vật liệu và có nghĩa là một vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường hơn bê tông truyền thống. Mặc dù đây không phải là sự so sánh tốt nhất về khả năng chịu tải, mà là so sánh về lượng khí carbon thải ra từ những công trình được xây bằng bê tông truyền thống so với lượng khí carbon thải ra từ công trình bằng hempcrete. Trong một số trường hợp, nó đơn giản được gọi là “vôi gai dầu”. 

– Tìm hiểu thêm về sợi gai dầu

Hai loại sợi được tìm thấy trong cây gai dầu là sợi hurd và sợi bast. Do có chứa hàm lượng xen-lu-lô cao, nên sợi hurd có khả năng hấp thụ tốt. Nó có thể giữ chặt các túi không khí cũng như duy trì hoặc giải phóng độ ẩm. Do đó, sợi hurd hoạt động như một thành phần tối quan trọng đối với các đặc tính cách nhiệt và thoáng khí đáng kinh ngạc của hempcrete. Và nghĩ lại, có một lần loại sợi hurd này được xem là một phế phẩm.

– Những lợi ích mà nó mang đến?

Có lẽ món quà tuyệt vời nhất của hempcrete mang đến cho thế giới đó là khả năng làm giảm lượng khí carbon thải ra. Đối với mỗi feet khối của một bức tường được làm từ hempcrete, có khoảng 7-10 lbs carbon được hấp thụ và khóa lại.

Hempcrete cũng mang đến khả năng cách nhiệt tuyệt vời bằng cách xác định giá trị U và giá trị R của nó. Giá trị U là một phương pháp đo lường khả năng truyền nhiệt qua vật liệu xây dựng và có mục đích để mô tả hiệu suất nhiệt. Giá trị càng thấp, khả năng cách nhiệt càng tốt. Tùy thuộc vào độ dày của tường và các biến số khác, giá trị U của hempcrete có thể dao động từ 0,16 đến 0.52 W/m²K.

Giá trị R có thể cho chúng ta biết được khả năng cách nhiệt của vật liệu tốt đến mức nào (khả năng chống truyền nhiệt). Giá trị R càng cao, khả năng cách nhiệt càng tốt. Cách nhiệt càng tốt, càng tiết kiệm được nhiều năng lượng. Giá trị R của hempcrete sẽ thay đổi tùy theo độ dày của tường và các biến số khác, nhưng nó sẽ nằm trong khoảng 2.4 – 4.0 per inch.

Tùy thuộc vào loại ứng dụng (sàn, mái, tường nhà), khả năng cách nhiệt của hempcrete có thể mang đến những lợi ích cho ngôi nhà của bạn, bao gồm cả khả năng cách âm.

Dưới đây là một số lợi ích khác:

1. Chống thấm nước, có thể tái chế, không độc hại và khả năng phân hủy sinh học. Nó có thể được sử dụng như một loại phân bón sau khi phân hủy.

2. Có khả năng thấm hơi và có thể được đúc thành một tấm bằng phẳng, một sự thay thế hoàn hảo cho các vật liệu trám bít khe hở.

3. Khả năng chống cháy và chống nấm mốc.

Nó có nhược điểm không?

Có một vài nhược điểm. Vật liệu này không có khả năng chịu tải và phải mất hàng tuần (thậm chí là hàng tháng) trước khi nó được đưa vào sử dụng.

Những tòa nhà từ gai dầu thời hiện đại

Ngày nay, hempcrete, dây thừng từ gai dầu, hoặc những vật liệu xây dựng từ gai dầu khác đang trở nên được ưa chuộng trong một số dự án xây dựng. Gai dầu mang đến nhiều lợi ích khác nhau mà vật liệu xây dựng truyền thống không có; cụ thể, hempcrete mang đến khả năng chống nấm mốc, chống cháy và chống thấm nước.

Vật liệu này không chỉ được ứng dụng trong các tòa nhà và kiến trúc thương mại, mà còn trong việc xây nhà nữa. Ngôi nhà đầu tiên tại Mỹ được xây dựng bằng cây gai dầu công nghiệp vào năm 2010 tại phía Bắc Carolina, mặc dù các quốc gia tại Châu Âu đã sử dụng nó trong nhiều thập kỷ trước đó. Từ khi ngôi nhà ở phía Bắc Carolina được xây dựng, hàng chục người đã làm theo, và mọi người trên khắp cả nước dần nhận ra những lợi ích mà cây gai dầu có thể mang lại.

Vài dòng suy nghĩ

Xi măng là mặt hàng được tiêu thụ nhiều thứ hai trên thế giới (chỉ đứng sau nước) và là một trong những yếu tố thải ra khí CO2 nhiều nhất. Được biết 39% khí thải carbon của thế giới là từ lĩnh vực xây dựng. 

Để làm giảm lượng khí thải carbon này, nhiều ngôi nhà và kiến trúc sẽ cần được xây dựng bằng cách sử dụng cây gai dầu và những vật liệu xanh khác thân thiện với môi trường. Nhưng phải đến khi cây gai dầu trở thành vật liệu xây dựng được chứng nhận ở quy mô toàn cầu thì chúng ta mới có thể tiến hành thực hiện các bước quan trọng trong việc giảm lượng khí thải độc hại này.

Dịch giả: Thiên Minh

Nguồn: National Hemp Association | Modern Day Uses of Hempcrete