Chuyển đổi xanh trong ngành vật liệu xây dựng

Chuyển đổi xanh trong ngành vật liệu xây dựng

Theo báo cáo mới nhất vừa công bố năm nay của Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc và GlobalABC, mỗi ngày thế giới xây thêm khoảng 12,7 triệu m² diện tích sàn. Tính theo quy mô, gần như tương đương với việc cứ mỗi tuần lại xây thêm diện tích sàn của một thành phố cỡ như thủ đô Paris của Pháp. Và nhu cầu này còn rất lớn, vì đến năm 2050, khoảng một nửa lượng công trình của thế giới vẫn cần được xây mới hoặc cải tạo.

Xây dựng và công trình hiện đóng góp khoảng 11-13% GDP toàn cầu, tạo việc làm cho khoảng 9% lực lượng lao động trên thế giới. Nhưng quy mô khổng lồ cũng đồng nghĩa với nhu cầu nguyên liệu khổng lồ. Ngành xây dựng và công trình hiện sử dụng gần một nửa lượng vật liệu được khai thác trên thế giới, đồng thời chịu trách nhiệm cho khoảng 37% lượng phát thải CO₂ toàn cầu. Xi măng và thép là hai trong số những nguồn phát thải lớn gắn với vật liệu của các công trình mới.

Vì thế, cuộc chuyển đổi của ngành xây dựng không còn chỉ là làm cho các tòa nhà sử dụng ít năng lượng hơn, từ tái sử dụng vật liệu, giảm lượng nguyên liệu cần thiết, cho tới phát triển những vật liệu carbon thấp hoàn toàn mới. Nhưng bài toán này không dễ. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, những nhà máy xi măng phát thải gần bằng 0 thế hệ đầu tiên sử dụng công nghệ thu giữ carbon có thể có chi phí sản xuất cao hơn 75-150% so với nhà máy thông thường.

Biến dung nham thành vật liệu xây dựng

Có thể thấy, thế giới vẫn đang xây dựng với một tốc độ rất lớn. Nhưng càng xây nhiều, một câu hỏi càng trở nên cấp thiết: lấy đâu ra vật liệu, và làm thế nào để giảm tác động lên môi trường của chính những vật liệu đó?

Tại nhiều quốc gia, ngành xây dựng đang đứng trước bài toán tìm kiếm những vật liệu vừa đáp ứng nhu cầu phát triển, vừa giảm tác động đến môi trường. Điều này thúc đẩy các kiến trúc sư và nhà nghiên cứu tìm kiếm những cách tiếp cận mới. Và mới đây nhất, một ý tưởng đang được phát triển tại Iceland. Đó là biến dung nham núi lửa thành vật liệu xây dựng trong tương lai.

Ý tưởng mang tên Lavaforming được kiến trúc sư Pálmadóttir và con trai bắt đầu phát triển từ năm 2018, khi chứng kiến lượng dung nham khổng lồ từ những vụ phun trào trước đó.

Bà Arnhildur Pálmadóttir - kiến trúc sư Iceland cho biết: "Chúng tôi thấy một lượng vật chất khổng lồ cứ thế chảy tràn trên bề mặt. Khi nhìn vào những con số, chúng tôi nghĩ: về một khía cạnh nào đó, đây giống như bê tông nóng chảy nhưng không phải từ xi măng. Vậy tại sao chúng ta không thể làm gì đó với nó?".

Tất nhiên, con người không thể trực tiếp làm việc với dung nham ở nhiệt độ rất cao. Vì vậy, nhóm kiến trúc sư đang hình dung ra viễn cảnh robot làm việc trên cánh đồng dung nham.

Bà Arnhildur Pálmadóttir chia sẻ: "Chúng tôi hình dung tới những robot có thể di chuyển trên các cánh đồng dung nham, thu gom dung nham nóng chảy rồi từ đó tạo ra một số dạng kết cấu".

Một phương án khác là dẫn dung nham vào các khu vực sản xuất, sử dụng áp suất, nhiệt độ và thời gian để tạo ra vật liệu với những đặc tính mà con người mong muốn. Công nghệ in 3D, kiểm soát dòng chảy và các buồng làm nguội cũng là những phương án được tính tới. Đặc biệt, không phải dung nham nào cũng giống nhau.

Ông Arnar Skarphédinsson - kiến trúc sư Iceland nêu ý kiến: "Chúng tôi thấy dung nham có thể rất khác nhau và có những đặc tính vật liệu khác nhau. Thực tế, trong tự nhiên có những dung nham trở thành đá bazan dạng cột, kết tinh rất cao và rất chắc, về lý thuyết có thể được sử dụng làm vật liệu kết cấu".

Ý tưởng mang tên Lavaforming này đang được ngành xây dựng Iceland rất quan tâm. Ngành này đang phải tính các phương án để giảm phát thải khí CO2, nhất là từ sản xuất xi măng. Năm 2025, Lavaforming cũng đã được giới thiệu tại Triển lãm Kiến trúc Quốc tế Venice Biennale.

Tuy nhiên, dự án hiện vẫn chỉ là một tầm nhìn dài hạn. Nhóm nghiên cứu cho rằng có thể phải tới khoảng năm 2150, công nghệ khi ấy mới đủ khả năng biến dung nham thành vật liệu xây dựng trên thực tế.

Dung nham vẫn là câu chuyện của tương lai. Nhưng cuộc tìm kiếm vật liệu mới đã diễn ra ngay lúc này. Thụy Điển đang phát triển thép sử dụng hydro thay cho than trong quá trình sản xuất. Tại Pháp, bê tông gai dầu đã được ứng dụng trong các công trình và có khả năng lưu giữ carbon. Mỗi nơi một cách làm, nhưng cùng một hướng đi: giải quyết bài toán khan hiếm nguyên vật liệu và cũng đồng thời tìm kiếm những phương án thân thiện hơn với môi trường.