Yêu cầu giảm lượng khí thải carbon của ngành xây dựng và sự phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên nguyên sơ là 2 vấn đề cấp bách nhất mà ngành đang phải đối mặt. Do đó, điều cực kỳ quan trọng là thúc đẩy sự đổi mới và cải thiện các vật liệu xây dựng hiện có (như xi măng, bê tông, …) làm cho chúng thân thiện với môi trường, từ đó giải quyết thành công lượng khí thải carbon khá lớn và đóng vòng lặp vật liệu.
Như chúng ta đã biết, bê tông đã được sử dụng từ thời La Mã cổ đại và đã được chứng minh là vật liệu xây dựng bền, chắc, giá cả phải chăng và linh hoạt. Ngày nay, nó là nguồn tài nguyên nhân tạo được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Tuy nhiên, phương pháp sản xuất của nó gây ra những lo ngại về môi trường: Thứ nhất, do tiêu thụ nhiều tài nguyên thiên nhiên như cát và sỏi; và Thứ hai – quan trọng hơn – là lượng khí thải CO₂ liên quan đến việc sản xuất thành phần chính: xi măng đang xả trực tiếp lên bầu trời.
Tất cả bắt đầu từ xi măng
Quá trình khử cacbon của bê tông bắt đầu bằng xi măng. Một trong những cột mốc quan trọng trên hành trình làm cho nó bền vững hơn và thân thiện với môi trường hơn là sự phát triển của xi măng công nghệ mới. Nhằm mục đích cung cấp vật liệu xây dựng có hàm lượng carbon thấp hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất, nó được tạo ra bằng cách thay thế clinker (là thành phần chính của xi măng và thải ra một lượng lớn CO₂ khi nung đá vôi) bằng các nguyên liệu thô như đất sét nung đòi hỏi nhiệt độ thấp hơn nhiều cho quá trình nung hoặc phá hủy vật liệu Một điều nữa khiến sản xuất xi măng tạo ra lượng khí thải CO₂ là đốt nhiên liệu hóa thạch để làm nóng lò nung đến nhiệt độ cực cao. Điều này cũng đang được giảm bớt nhờ việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, giúp cải thiện hiệu quả quy trình và giảm lượng khí thải CO2. Thông qua những hoạt động này, dòng sản phẩm xi măng carbon thấp có thể mang lại hiệu quả tối đa như xi măng truyền thống nhưng chỉ thải ra một phần nhỏ lượng khí thải carbon.
Một ví dụ là thủ đô hành chính mới của Ai Cập, hiện đang được xây dựng bên ngoài Cairo, nơi sẽ xây dựng Toà Tháp Iconic cao nhất Châu Phi bằng xi măng ECO Planet – thân thiện với môi trường. Sự lựa chọn mới này sẽ giúp tiết kiệm hơn 6.800 tấn khí thải CO₂, tương đương với mức giảm CO₂ là 60% mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hay độ bền của công trình. Một ví dụ khác đến từ Seattle, nơi tòa nhà Spheres mang tính biểu tượng đã giảm hơn 80% lượng khí thải CO₂ so với mức trung bình của ngành, tiết kiệm tới 400 tấn CO₂ và đạt được chứng nhận LEED Gold khi sử dụng xi măng công nghệ mới. Và tương lai, khi tất cả các phương pháp khử cacbon tiên tiến được áp dụng, các nhà sản xuất xi măng cũng có thể ngăn chặn những lượng khí thải không thể tránh khỏi này trực tiếp ra môi trường nhờ sự trợ giúp của các công nghệ thế hệ tiếp theo như thu giữ, sử dụng và lưu trữ cacbon (CCUS).
Tuy là một ngành chậm thay đổi, nhưng các công ty trong lĩnh vực xây dựng ngày càng nhận thức được vai trò của mình trong tương lai trong việc sản xuất xi măng và bê tông thành vật liệu xây dựng bền vững. Với sự phát triển không ngừng của các thành phố và tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng trên toàn thế giới, nhu cầu về cả xi măng và bê tông sẽ tiếp tục tăng, điều này nêu bật tầm quan trọng của những đổi mới trong ngành xây dựng để làm cho những vật liệu này tiết kiệm tài nguyên hơn và thân thiện với môi trường hơn.
Bê tông CO₂ và tiết kiệm vật liệu
Song hành cùng dòng sản phẩm xi măng carbon thấp là bê tông công nghệ mới. Sản phẩm bê tông carbon thấp cần nhân rộng hơn để ngành để xây dựng được bền vững. Bê tông công nghệ mới được bán ở nhiều mức hàm lượng carbon thấp; bắt đầu từ mức carbon nhúng thấp hơn 30% so với bê tông tiêu chuẩn (CEM I), có đặc tính bằng hoặc tốt hơn bê tông thông thường, có nhiều loại cường độ khác nhau và tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp. Hiện nay, chúng đã được sử dụng trong các dự án xây dựng trên khắp thế giới – từ con đập dài nhất Châu Mỹ Latinh đến Trung tâm Khoa học Dữ liệu của Đại học Boston – để đạt được mức tiết kiệm CO₂ đáng kể trong khi vẫn mang lại hiệu suất 100%.
Một bước đột phá khác đã được phát triển tại nhà máy Altkirch của Holcim ở Pháp, tập trung vào một trong những thành phần chính trong sản xuất xi măng: 100% clinker tái chế. Thường được sản xuất trong các quy trình công nghiệp được kiểm soát chặt chẽ dựa trên đá vôi được chiết xuất và các nguyên liệu thô khác, nó đóng một vai trò quan trọng trong xi măng nhờ cường độ nén – một thuộc tính quan trọng của bê tông. Nghiên cứu này đánh dấu sự khởi đầu đáng kể so với phương pháp truyền thống này bằng cách sử dụng 100% vật liệu tái chế độc quyền, từ tro gỗ đến các sản phẩm phụ trong chế biến khoáng sản, đặc biệt chú trọng nguyên liệu đầu vào có nguồn gốc địa phương.
Tầm nhìn của clinker tái chế 100% chính là sản xuất xi măng tái chế 100%, tiếp theo là bê tông tái chế 100%. Tầm nhìn đó hiện đang lên đến đỉnh điểm ở “Recygénie”, tòa nhà bê tông tái chế hoàn toàn đầu tiên trên thế giới. Khu phức hợp nhà ở xã hội này bao gồm 220 căn hộ gần Thủ dô Paris của nước Pháp minh họa cho tiềm năng biến đổi của bê tông tùy chỉnh của Holcim – được chế tạo thông qua ứng dụng công nghệ ECOCycle®. Loại bê tông mang tính cách mạng này kết hợp các thành phần tái chế như xi măng, cốt liệu và nước, tái sử dụng hiệu quả chất thải xây dựng thành vật liệu xây dựng bền vững. Nó thể hiện một cách tiếp cận có ý thức về môi trường giúp tiết kiệm tài nguyên đáng kể, chỉ riêng dự án Recygénie đã bảo tồn hơn 6.000 tấn tài nguyên thiên nhiên.
Các bộ phận của tòa nhà — chẳng hạn như dầm và tấm — cũng cần thay đổi cộng nghệ để có những tác động tích cực cho môi trường. Năm 2020, Holcim đầu tư vào công ty khởi nghiệp CPC AG của Thụy Sĩ, công ty này đã giới thiệu Bê tông dự ứng lực Carbon(CPC) công nghệ. Đây là những tấm được tạo ra bằng công nghệ đã được cấp bằng sáng chế, có khả năng chịu tải tương tự như tấm bê tông cốt thép truyền thống, nhưng có ưu điểm đáng chú ý là mỏng hơn và nhẹ hơn 5 lần do có thêm sợi carbon thay vì cốt thép. Việc không có các thành phần thép không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng (có thể lên tới 100 năm) mà còn cho phép tháo rời và tái sử dụng hoặc tái chế hoàn toàn hệ thống CPC. Nó cũng giảm mức sử dụng vật liệu tới 80% và lượng khí thải CO₂ lên tới 75%, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động xây dựng công nghiệp hóa, mang tính tuần hoàn và ít carbon.
Hay một ví dụ khác là cây cầu đi bộ Eulach, nằm ở Winterthur, Thụy Sĩ, thể hiện khả năng sử dụng CPC. Thông thường, một cây cầu có chiều dài tương tự được xây dựng bằng bê tông cốt thép truyền thống sẽ nặng khoảng 56 tấn (bao gồm cả phần móng); và một cây cầu gỗ tương đương sẽ nặng khoảng 26 tấn. Mặt khác, cây cầu đi bộ được làm bằng CPC lại nhẹ đến mức đáng kinh ngạc, chỉ nặng 14 tấn. Điều này thể hiện mức giảm 75% so với bê tông truyền thống và giảm 46% so với gỗ. Hơn nữa, trong suốt vòng đời của mình, cây cầu CPC có lượng khí thải carbon nhỏ hơn tới 5 lần so với cầu bê tông thông thường và nhỏ hơn tới 3 lần so với cầu làm bằng gỗ.
Nếu muốn thực sự tái tạo lại ngành xây dựng của thế giới, thì cam kết về tính bền vững trong ngành chính là phải tăng cường đổi mới sản phẩm, từ đó tạo ra bước nhảy vọt đối với các phương pháp xây dựng hữu hình. Hợp tác và chia sẻ kiến thức là chìa khóa cho tương lai bền vững của ngành xây dựng. D-CREA cam kết tuân thủ đúng nguyên tắc trung lực trong khâu lựa chọn nguyên vật liệu chất lượng cao và tư vấn chuyên sâu, kỹ lưỡng nếu chủ đầu tư quan tâm và lựa chọn các sản phẩm công nghệ mới cho công trình.
Ảnh nguồn: Internet.
