Tại Trung Quốc, các nhà nghiên cứu đã biến loài cây mọc nhanh này thành một dạng vật liệu kỹ thuật mới, có độ bền cao, nhẹ và được kỳ vọng trở thành lựa chọn bền vững hơn cho ngành xây dựng.
Vật liệu này được gọi là tre kỹ thuật. Thay vì sử dụng thân tre nguyên dạng, vốn rỗng, cong và không đồng đều, các nhà khoa học tách tre thành sợi, xử lý phần yếu, sau đó ép lại dưới nhiệt độ và áp suất cao. Kết quả là một khối vật liệu đặc, đồng nhất và có khả năng chịu lực vượt xa tre tự nhiên.
Theo City University of Hong Kong, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phiên bản tiên tiến gọi là “siêu tre”, có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng có thể cạnh tranh với thép, thậm chí vượt một số hợp kim nhôm và titan trong điều kiện thử nghiệm. Công bố này khiến tre kỹ thuật được chú ý như một ứng viên mới trong xu hướng xây dựng xanh.
Điểm quan trọng nằm ở cách con người nhìn lại cây tre. Từ lâu, tre được đánh giá cao vì mọc nhanh, rẻ và phổ biến. Tuy nhiên, nó cũng có nhiều hạn chế khi đưa vào công trình hiện đại. Thân tre tự nhiên rỗng, có hình trụ, đường kính không đều, độ bền thay đổi giữa các cây và giữa các đoạn trên cùng một thân. Những yếu tố này khiến kỹ sư khó chuẩn hóa tre thành dầm, tấm hay cấu kiện chịu lực có độ tin cậy cao.
Tre kỹ thuật giải quyết vấn đề này bằng cách không dùng tre như nó vốn có trong tự nhiên. Các nhà nghiên cứu “tháo rời” cấu trúc tre, giữ lại phần sợi cellulose có độ bền cao, rồi tái cấu trúc chúng thành vật liệu mới.
Điểm mạnh của tre không nằm ở hình dáng thân cây, mà ở các sợi bên trong. Khi được sắp xếp lại và ép chặt, chúng tạo thành vật liệu vừa nhẹ, vừa bền.
Quy trình sản xuất có thể thay đổi tùy loại sản phẩm. Với một số dạng tre tái cấu trúc hiện có trên thị trường, nhà sản xuất dùng keo hoặc nhựa để kết dính các sợi tre thành tấm, dầm hoặc ván. Những sản phẩm này đã được ứng dụng trong sàn, nội thất, tấm ốp và một số cấu kiện xây dựng.
Phiên bản “siêu tre” mới gây chú ý vì đi theo hướng sạch hơn. Các dải tre được ngâm trong dung dịch để loại bỏ một phần lignin và các thành phần làm yếu cấu trúc, giữ lại phần cellulose. Sau đó, vật liệu được ép nóng để giảm mạnh độ dày, loại bỏ khoảng rỗng và tạo thành khối đặc. Một số phiên bản không cần dùng keo, giúp giảm phát thải và hạn chế hóa chất trong quá trình sản xuất.
Chính bước ép chặt này tạo nên sự khác biệt. Trong tre tự nhiên, các khoảng rỗng và cấu trúc không đồng đều khiến vật liệu dễ bị nứt, tách hoặc biến dạng. Khi được nén lại, mật độ sợi tăng lên, lực truyền qua vật liệu ổn định hơn. Nhờ đó, tre kỹ thuật có thể đạt độ bền kéo rất cao so với trọng lượng của nó.
Tuy nhiên, thép vẫn có lợi thế lớn về độ dẻo, khả năng chịu nhiệt, tiêu chuẩn thiết kế và kinh nghiệm sử dụng lâu dài. Tre kỹ thuật cần thêm nhiều thử nghiệm về độ bền trong môi trường ẩm, khả năng chống cháy, tuổi thọ hàng chục năm và hiệu quả khi sản xuất cấu kiện lớn.
Một cây gỗ thường mất 30-50 năm để đạt kích thước khai thác, trong khi tre có thể thu hoạch sau khoảng 5-6 năm. Sau khi chặt, tre còn có thể mọc lại từ hệ rễ cũ, không nhất thiết phải trồng lại từ đầu. Chu kỳ sinh trưởng nhanh giúp tre trở thành nguồn nguyên liệu tái tạo hấp dẫn trong bối cảnh ngành xây dựng đang tìm cách giảm phụ thuộc vào xi măng, thép và gỗ khai thác từ rừng tự nhiên.
Về môi trường, tre hấp thụ CO₂ trong quá trình sinh trưởng. Nếu được chế biến thành vật liệu bền và sử dụng trong công trình, một phần carbon có thể được lưu giữ trong nhiều năm. Điều này khiến tre kỹ thuật trở thành lựa chọn phù hợp với xu hướng xây dựng phát thải thấp, đặc biệt trong các hạng mục như sàn, vách, tấm ốp, đồ nội thất, kết cấu nhẹ hoặc các công trình quy mô vừa.
Trung Quốc xem tre là nguồn tài nguyên chiến lược trong nỗ lực phát triển vật liệu xanh. Nước này có diện tích tre lớn, chuỗi cung ứng mạnh và nhu cầu xây dựng khổng lồ. Việc phát triển tre kỹ thuật vì vậy không chỉ mang ý nghĩa khoa học, mà còn có thể mở ra một ngành công nghiệp vật liệu mới, kết hợp nông nghiệp, chế biến và xây dựng.
Dù vậy, gỗ vẫn là vật liệu linh hoạt, có tiêu chuẩn hoàn chỉnh và phổ biến hơn. Bản thân gỗ kỹ thuật cũng đang phát triển mạnh, với nhiều sản phẩm có khả năng cạnh tranh với thép và bê tông trong các công trình cao tầng.
Theo CPG
