♦ Thưa PGS.TS Tống Tôn Kiên, VLXD phát thải carbon thấp như là vật liệu của thế kỷ XXI, là xu hướng tất yếu trong hoạt động xây dựng hiện nay và tương lai. Xin ông khái quát những đặc điểm chính quá trình phát triển loại vật liệu này?
- Vâng, trước hết ta cần hiểu như thế nào là VLXD phát thải carbon thấp? Hiện nay chưa có định nghĩa và khái niệm cụ thể bởi nó còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và chủng loại VLXD khác nhau và tùy thuộc vào giai đoạn đánh giá khác nhau. Tuy nhiên, có thể nói tổng quát “VLXD phát thải carbon thấp là vật liệu tiêu thụ năng lượng thấp, có lượng khí CO2 và các khí gây hiệu ứng nhà kính thấp trong toàn bộ quá trình hình thành, sử dụng và thải bỏ của nó”.
Trên thực tế, có những loại vật liệu từ khi hình thành đến khi kết thúc vòng đời không chỉ có một vòng duy nhất, mà có thể lặp lại nhiều lần, tùy vào từng loại vật liệu. Còn có những loại vật liệu vòng đời ngắn hơn vòng đời của công trình thì chúng có thể tái sử dụng cho công trình yêu cầu thấp hơn hoặc thực hiện duy tu, sửa chữa, nâng cấp, thậm chí tái chế để biến chúng thành vật liệu tương đương.
Ngoài ra còn có VLXD trung hòa carbon, quá trình khai thác và sản xuất vật liệu tạo ra bao nhiêu carbon thì trong quá trình sử dụng hay quá trình thải bỏ lại có khả năng tự hấp thụ lượng carbon trong không khí tương đương.
Khoảng 5 năm gần đây, khái niệm vật liệu khử carbon (vật liệu âm carbon) bắt đầu xuất hiện, lượng hấp thụ carbon trong quá trình vận hành còn nhiều hơn trong quá trình tạo ra. Hay trong quá trình sử dụng loại vật liệu có khả năng hấp thụ, lưu giữ carbon, hoặc vật liệu chứa carbon để sử dụng cho nhiều mục đích cũng có thể coi là vật liệu khử carbon.
Ví dụ, loại vật liệu âm carbon, trong quá trình sản xuất chỉ tạo ra khoảng 1 tấn CO2, nhưng trong quá trình sử dụng lại có khả năng hấp phụ tới 2 - 3 tấn CO2… thì nó chính là vật liệu âm carbon.
Đối với vật liệu thực vật, trong quá trình sinh trưởng sẽ quang hợp và hút CO2. Tổng lượng khí CO2 trong suốt quá trình thực vật sinh ra và trưởng thành để tạo thành vật liệu đã hấp thụ được rất nhiều CO2, so với việc chúng ta cắt đi để sử dụng trong xây dựng thì quá trình sử dụng gần như không phát thải CO2 nữa, như vậy cũng là vật liệu âm carbon.
Trước đây, khi sử dụng vật liệu truyền thống, chúng ta chưa quan tâm nhiều đến vấn đề tiêu thụ năng lượng, phát thải khí CO2, các loại khí gây hiệu ứng nhà kính… trong quá trình sản xuất, thi công, sử dụng, cải tạo, sửa chữa, phá dỡ, thải bỏ… cũng sử dụng máy móc gây phát thải CO2. Nguyên nhân do chúng ta còn sử dụng nhiều loại nguyên vật liệu tự nhiên một lần, tiêu thụ nguyên liệu hóa thạch lớn.
♦ Trong quá trình tìm hiểu vấn đề này, chúng tôi thấy, tại một số địa phương đang triển khai một số dự án về sử dụng VLXD bền vững, sản phẩm là gạch đất không nung, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ của địa phương (đất đồi, đất không có khả năng canh tác)… Đây có phải là một trong những VLXD phát thải carbon thấp?
- Đúng vậy! Loại VLXD này thực chất xuất phát từ một số dạng trong quá trình khai thác, sản xuất, sử dụng, thải bỏ vật liệu đều có sự tiêu thụ năng lượng ít và phát thải carbon thấp. Ngoài ra, vật liệu có nguồn gốc sinh học cũng là loại vật liệu phát thải carbon thấp do trong quá trình hình thành có thể hút CO2 và trong quá trình sử dụng phát thải CO2 rất thấp.
Ví dụ, Việt Nam có lợi thế là một quốc gia đứng đầu thế giới về xuất khẩu lúa gạo, vì thế khối lượng các phế phẩm nông nghiệp hằng năm là rất lớn. Chúng ta có thể tận dụng nguồn phế phẩm dồi dào này làm VLXD bền vững, thân thiện với môi trường...
♦ Ồ, đây là một vấn đề khá mới mẻ?
- Thực ra với những người làm nghiên cứu trong lĩnh vực này thì cũng không hẳn là mới. Nhưng để phổ biến rộng rãi, nhất là ở Việt Nam, thì đúng là còn nhiều điều cần phải bàn đến. Về VLXD phát thải carbon thấp, tôi bắt đầu nghiên cứu từ năm 2009, đây cũng là hướng khoa học mà đến nay tôi vẫn đang thực hiện. Thời điểm đó, đã có người nói với tôi rằng, đây là nghiên cứu cho nhu cầu của các nước giàu. Quả thật, khi đó tôi cũng đã rất hụt hẫng!
♦ Điểm qua những kết quả nghiên cứu của ông thì thấy, dường như những hụt hẫng đó càng thôi thúc ông hơn với lĩnh vực này?
- Với tôi, trong nghiên cứu, niềm tin trên cơ sở khoa học và những kết quả ứng dụng hiện hữu trong thực tiễn sẽ là động lực để tiếp nối cho ý tưởng thành hiện thực. Đến năm 2016, tôi đã phát triển hệ bê tông cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng, sau này phát triển mở rộng thêm các loại cốt liệu tái chế từ các nguồn phế thải khác.
Một trong những sản phẩm mà tôi theo đuổi là hệ bê tông không xi măng (bê tông Geopolymer). Đây là hệ bê tông trên thế giới đang phát triển bằng loại vật liệu mịn từ tro bay, xỉ lò cao nghiền mịn, tro trấu từ phế thải công - nông nghiệp. Tuy nhiên, để tạo ra cường độ và chất lượng, loại bê tông này đang phải dùng loại hóa chất nguyên chất với chi phí rất cao.
Do đó, năm 2018, tôi đã phát triển chất hoạt hóa này từ phế thải nông nghiệp (dùng tro trấu), sau đó hoạt hóa bằng xút thải ở nhiệt độ thấp, có chất lượng tương đương với thủy tinh lỏng).
Đặc biệt, khi sử dụng phụ phẩm nông nghiệp tro trấu đốt lên, có thể tận dụng thêm nguồn nhiệt lượng để sử dụng cho quá trình sấy nông sản hoặc phát điện. Như vậy, sẽ phát triển kinh tế tuần hoàn trong chính ngành nông nghiệp. Còn tro trấu tận dụng làm chất kết dính cho bê tông không xi măng…
Do nhiều yếu tố và điều kiện khác nhau nên các kết quả từ phòng thí nghiệm hiện chưa được ứng dụng trong thực tế. Năm 2022, Viện Hàn lâm Khoa học Anh đã tài trợ để tôi tiếp tục phát triển dự án này.
♦ Việc ứng dụng và phát triển VLXD phát thải carbon thấp trên thế giới đang diễn ra như thế nào, thưa ông?
- Việc ứng dụng VLXD phát thải carbon thấp trên thế giới đang diễn ra mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi trong tất cả các giai đoạn của ngành Xây dựng. Đặc biệt, trên thế giới đang phát triển hệ thống tín chỉ carbon cho từng sản phẩm vật liệu hoặc nhóm sản phẩm vật liệu cho các công trình, thậm chí cho các giai đoạn của của công trình (giai đoạn sản xuất vật liệu, giai đoạn thi công lắp đặt, sử dụng và thải bỏ).
Khi chia nhỏ các giai đoạn thì có thể đánh giá được chủng loại vật liệu. Có những loại vật liệu nếu chỉ đánh giá trong giai đoạn 1 là phát thải carbon thấp, nhưng đến giai đoạn thứ 2 là trung hòa carbon và giai đoạn 3 có thể là âm carbon.
Ví dụ như vật liệu thép, nếu đánh giá ở giai đoạn đầu sản xuất nó là loại vật liệu phát thải carbon rất lớn, nhưng nếu tính đến cả vòng đời của vật liệu thì với tuổi thọ dài và có khả năng tái sử dụng và tái chế nhiều lần thì nó lại là vật liệu phát thải carbon thấp. Hơn nữa, lượng vật liệu sử dụng trong kết cấu công trình rất ít vì cường độ của thép cao và khi tái chế chất lượng gần như không thay đổi. Như vậy, xét về mặt tổng thể vật liệu thép có thể được coi là vật liệu phát thải carbon thấp hoặc âm carbon.
Hoặc đối với sản phẩm bê tông UHPC khi tính 1 đơn vị khối lượng phát thải rất lớn, gấp hàng chục lần so với bê tông thường, nhưng khi sử dụng cho công trình và tính giải pháp tổng thể thì nó lại giảm. Bởi lượng vật liệu sử dụng giảm tới 50 - 60%, tổng lượng phát thải carbon chia cho từng giai đoạn.
Hay với bê tông cốt liệu tái chế, thay vì sử dụng nguồn vật liệu được khai thác từ trong tự nhiên, thì sẽ tận dụng các loại phế thải trong công trình xây dựng (chất thải rắn công nghiệp) hoặc phế thải của các ngành công nghiệp khác (công nghiệp luyện kim, công nghiệp nhiệt điện: xỉ, tro bay…), thậm chí phế thải ngành nông nghiệp cũng có thể dùng thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu tự nhiên.
Như vậy, những loại bê tông này cũng có thể được coi là loại bê tông phát thải carbon thấp. Do không phải khai thác nguồn nguyên vật liệu từ tự nhiên, nên lượng phát thải CO2 trong quá trình sản xuất là rất thấp, gần như không có.
♦ Những yếu tố để đánh giá quá trình phát triển loại vật liệu này là gì?
- VLXD phát thải carbon thấp sẽ là xu hướng tất yếu trong hoạt động xây dựng hiện nay và tương lai. Để đánh giá VLXD phát thải carbon thấp phải thỏa mãn đồng thời 3 yếu tố:
Thứ nhất, sử dụng nguồn nguyên liệu bền vững, nguyên liệu xanh, nguyên liệu tái tạo hoặc có nguồn gốc sinh học. Vật liệu có khả năng tái chế, không cần sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên không tái tạo, có thể tận dụng nguồn phế thải và tái tạo được, ngay trong quá trình hình thành nó đã có thể hấp phụ carbon.
Thứ hai, sử dụng năng lượng tiết kiệm (trong quá trình khai thác, sản xuất, thi công, sử dụng cũng như quá trình thải bỏ, vận chuyển đều phát thải rất ít CO2). Nguồn nguyên liệu bền vững nên khuyến khích sử dụng là nguồn nguyên liệu địa phương để không cần mất thêm nguồn năng lượng cho quá trình vận chuyển cũng như phát thải thêm CO2, tiết kiệm trong quá trình sản xuất.
Hay tạo ra vật liệu có kết cấu đúc sẵn theo đúng bản vẽ thiết kế, sẽ giúp tối ưu hóa trong quá trình thi công lắp đặt và hạn chế những phần dư thừa của vật liệu cũng như chi phí nhân công, máy móc…, đặc biệt, hiện nay có khái niệm mới về hoàn công công trình trước khi thi công. Nghĩa là, có thể tính toán được trước cho các vấn đề cải tạo, sửa chữa công trình về sau. Đây là khái niệm mới, phù hợp với nội dung sử dụng năng lượng tiết kiệm…
Thứ ba, phải sử dụng được công nghệ lưu giữ carbon, các loại vật liệu có khả năng hấp thụ carbon trong quá tình sử dụng. Thậm chí là lưu giữ carbon, tiếp tục tăng giá trị/chất lượng của vật liệu bằng việc hấp thụ carbon. Hiện nay, nhiều loại bê tông có thể hấp thụ được carbon trong không khí và sẽ tăng dần cường độ theo thời gian.
Đó là 3 yếu tố chính để đề xuất các giải pháp tạo ra các loại vật liệu cũng như sản phẩm công trình phát thải carbon thấp, thậm chí trung hòa carbon và carbon âm.
♦ Ông có thể đưa ra vài con số để minh chứng VLXD phát thải carbon thấp giúp giải quyết vấn đề về ô nhiễm môi trường?
- Để dễ hình dung vấn đề này, tôi lấy ví dụ cụ thể. Thứ nhất, với ngành công nghiệp xi măng, chiếm 8 - 10% lượng phát thải CO2 do con người tạo ra trên toàn cầu, nhiều hơn cả ngành hàng không, vận tải biển và vận tải đường dài cộng lại.
Điều này đặt ngành công nghiệp sản xuất xi măng đối diện với nhiều thách thức cắt giảm trực tiếp mức năng lượng tiêu thụ và mức phát thải carbon trên mỗi tấn xi măng được sản xuất, nhất là liên quan đến các yêu cầu về phát triển xi măng xanh, bền vững, hạn chế tối đa những tác động nguy hại đến môi trường.
Những năm gần đây, ngành VLXD đã và đang phát triển loại bê tông không xi măng, dùng hệ chất kết dính mới thay thế toàn bộ xi măng (chất kết dính kiềm hoạt hóa, geopolymer…). Loại bê tông này thực chất từ thập kỷ 70 - 80 đã phát triển, tuy nhiên, tại thời điểm đó chưa kiểm soát được chất lượng nên không ổn định.
Khoảng 15 - 20 năm trở về đây, thế giới bắt đầu quay lại nghiên cứu chất kết dính này và nhận thấy nó có thể giảm được tới 60% lượng khí thải CO2 so với xi măng. Hy vọng 30 năm tới, các chất kết dính này sẽ được sử dụng phổ biến và dần thay cho xi măng.
Thứ hai, phát triển các loại vật liệu và sản phẩm vật liệu trên cơ sở tận dụng tối đa nguồn vật liệu phế thải công- nông nghiệp trong sản xuất. Điều này đáp ứng đồng thời được mục đích bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế tuần hoàn giữa các ngành: trực tiếp giảm thiểu ô nhiễm do phát sinh, tồn chứa các nguồn phế thải ra môi trường; vừa hạn chế khai thác các tài nguyên, tiết kiệm và bảo tồn nguồn nguyên liệu tự nhiên; vừa giảm năng lượng và phát thải carbon trong quá trình khai thác và sản xuất vật liệu. Ví dụ tiêu biểu là bê tông sử dụng cốt liệu tái chế từ chất thải rắn xây dựng.
♦ Ông đánh giá như thế nào về tiềm năng cũng như khả năng đáp ứng của VLXD phát thải carbon thấp tại thị trường xây dựng Việt Nam?
- Phải khẳng định rằng, đây là xu hướng tất yếu và hầu hết các quốc gia đều có nhu cầu sử dụng các sản phẩm vật liệu phát thải carbon thấp. Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển, nhu cầu này lại thấp hơn các nước phát triển. Điều này là do thói quen và điều kiện kinh tế của người tiêu dùng cũng như các chính sách đối với sản phẩm vật liệu phát thải thấp còn chưa đầy đủ.
Đối với những quốc gia phát triển, do nguồn tài nguyên đã cạn kiệt nên buộc phải hướng đến những loại vật liệu ứng dụng công nghệ cao để tái sử dụng nguồn vật liệu. Bên cạnh đó, họ cũng đã có hệ thống chính sách hoàn thiện, rõ ràng trong việc khuyến khích sử dụng các loại vật liệu phát thải thấp.
Việt Nam là quốc gia đang phát triển, tương lai trong khoảng 30 năm tới sẽ cần nhiều đến những sản phẩm vật liệu cao cấp. Còn hiện tại, phần lớn nhu cầu của người tiêu dùng Việt Nam chưa cao; đây là hạn chế nhưng mặt khác lại là tiềm năng lớn để phát triển loại vật liệu phát thải thấp ngay bây giờ và trong tương lai.
♦ Với những điều kiện và thực tiễn, có vẻ hiện nay ở Việt Nam, để đưa các sản phẩm VLXD thân thiện môi trường vào các dự án, công trình xây dựng là không dễ?
- Đúng vậy! Câu chuyện này diễn ra là điều chúng ta nhìn thấy. Việt Nam hiện đã có hệ thống văn bản quy phạm pháp luật khá đầy đủ trong việc định hướng phát triển VLXD phát thải thấp, nhưng vẫn chưa toàn diện và mang tính bắt buộc; việc thực hiện các cơ chế chính sách đã được ban hành còn những bất cập; nhận thức của các chủ đầu tư, các nhà tư vấn thiết kế, của người sử dụng về loại VLXD này chưa đầy đủ, nên thói quen sử dụng các VLXD truyền thống khó thay đổi.
Bên cạnh đó, các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật về VLXD xanh, các hướng dẫn sử dụng và định mức kinh tế kỹ thuật chưa được đầy đủ, do đó các chủ đầu tư và tư vấn thiết kế, các nhà tư vấn thiết kế, người sử dụng chưa có đủ căn cứ để đưa sản phẩm vào công trình. Đã có những nơi, thậm chí ngay cả người đứng đầu, chủ đầu tư cũng “ngại” sử dụng vật liệu mới, “ngại” đưa cái mới vào thực tiễn tính toán thiết kế, sản xuất, thi công. Nhiều chủ đầu tư lo ngay ngáy về vấn đề nghiệm thu khi đưa các loại vật liệu xanh vào các công trình.
Ngoài ra, VLXD xanh thường là sản phẩm mới, cao cấp nên giá còn cao hơn so với VLXD thông thường, có thể làm tăng giá thành công trình khi xây dựng, trong khi năng lực tài chính cho đầu tư nhà ở có hạn, người sử dụng chưa tính đến hiệu quả tổng thể toàn bộ vòng đời của công trình. Chưa kể có nơi, có lúc còn đưa ra thị trường sản phẩm chất lượng chưa cao, dẫn tới gây tâm lý e ngại cho người sử dụng…
♦ Vậy làm thế nào để tháo gỡ những rào cản đó?
- Vì những rảo cản như trên, do đó, để thúc đẩy mạnh mẽ hơn các loại VLXD xanh, thân thiện môi trường và tiết kiệm năng lượng, theo tôi cần xây dựng hành lang pháp lý, hành lang kỹ thuật cụ thể về vật liệu xanh như chính sách hỗ trợ cho doanh nghiệp sản xuất VLXD xanh về đầu tư, tài chính, thuế… góp phần giảm giá thành sản phẩm; chính sách về ưu đãi cho các công trình sử dụng VLXD xanh. Đồng thời, phải có các chế tài để xử lý các trường hợp vi phạm việc thực hiện các chủ trương, cơ chế, chính sách đã ban hành…
Cùng với đó là đẩy mạnh công tác truyền thông, đào tạo nhằm nâng cao nhận thức cho cộng đồng về VLXD xanh, công trình xanh và lợi ích mà chúng mang đến cho chủ đầu tư và người sử dụng nói riêng, toàn xã hội nói chung, để thay đổi thói quen trong việc sử dụng VLXD; các cơ quan chức năng cần ban hành đầy đủ tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật sản phẩm, hướng dẫn sử dụng và định mức kinh tế kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng VLXD xanh; các doanh nghiệp sản xuất VLXD tiếp tục tìm mọi giải pháp (đầu tư đổi mới thiết bị, công nghệ sản xuất, cải tiến quản trị doanh nghiệp, ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ 4.0…) để ổn định và nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, đẩy mạnh tiêu thụ sản phẩm VLXD xanh.
Ngay như nội dung về giảm phát thải, ngành Xây dựng mới dừng ở việc thống kê, chúng ta chưa có được một bộ tiêu chí đầy đủ, một bộ dữ liệu khoa học nào để đánh giá, làm cơ sở pháp lý… để từ đó đưa ra những định mức cụ thể áp dụng vào thực tiễn.
Ví dụ, riêng về quy hoạch và dự báo nguồn phát sinh của phế thải xây dựng, tất cả số liệu, dữ liệu để phân tích đều có ở các cơ quan quản lý. Tại các địa phương có quy hoạch, căn cứ vào số lượng cấp phép xây dựng, đánh giá thực trạng hệ thống công trình xây dựng ở địa phương, chúng ta có thể có được một số liệu tương đối chính xác cho các dự báo sau này về nguồn phế thải xây dựng này. Nhưng điều này tôi thấy vẫn “trống” ở các địa phương.
Còn câu chuyện tín chỉ carbon cho ngành Xây dựng lại dài hơn, bởi chúng ta còn rất mông lung, chưa biết bắt đầu từ đâu, chưa có một bộ tiêu chuẩn đánh giá cụ thể để làm cơ sở áp dụng. Chưa có hệ thống các cơ sở đánh giá độc lập và cấp chứng chỉ carbon cho các loại vật liệu và sản phẩm VLXD.
Chúng ta đang kêu gọi thúc đẩy hướng tới các hoạt động sản xuất thân thiện với môi trường và phát triển kinh tế tuần hoàn. Tôi nghĩ, để làm được điều này, để thực hiện được mục tiêu tuần hoàn trong sản xuất, cũng cần tuần hoàn cả trong cách tư duy, cách xây dựng chính sách.
♦ Dưới góc nhìn của một nhà khoa học, ông có kỳ vọng gì khi chúng ta phát triển VLXD phát thải carbon thấp cho ngành Xây dựng Việt Nam?
- Tôi rất kỳ vọng, vì hiện nay ngành VLXD Việt Nam đang bám rất sát với xu hướng phát triển VLXD xanh, vật liệu bền vững của thế giới, từ các loại vật liệu tái chế, vật liệu từ phế phụ phẩm, vật liệu thay thế xi măng, các sản phẩm đúc sẵn, vật liệu in (bê tông in)…
Việt Nam là một nước có lợi thế về năng lượng tái tạo, cần xây dựng và triển khai các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính mạnh mẽ bằng nguồn lực của mình, cùng với sự hợp tác và hỗ trợ của cộng đồng quốc tế, nhất là các nước phát triển, cả về tài chính và chuyển giao công nghệ.
Đặc biệt, Việt Nam cũng có nguồn nguyên liệu từ phế thải phụ phẩm công - nông nghiệp rất dồi dào của nước đang phát triển, nhưng do có hạn chế trong việc sản phẩm đầu ra bởi nhu cầu người tiêu dùng chưa cao. Do đó, cần phải khắc phục các rào cản đó để nhận thức về chính sách, về công nghệ và cần có sự phối hợp giữa nhiều ngành ban hành các tiêu chí bắt buộc… và nguồn hỗ trợ cho các doanh nghiệp sản xuất, thi công và chủ đầu tư… ứng dụng các loại vật liệu này.
Cần có định hướng trong chính sách trồng rừng để phát triển nguồn vật liệu từ thực vật, sinh học vì trong quá trình sử dụng nó cũng phát thải rất ít carbon. Thậm chí, tính tổng thể quãng đời của các VLXD có nguồn gốc sinh học và thực vật thường âm carbon, có khả năng khử và lưu giữ carbon.
Chúng ta cần gia tăng giá trị cho sản phẩm VLXD, bằng các chính sách khuyến khích ứng dụng khoa học công nghệ trong sản xuất VLXD. Muốn kêu gọi được nguồn vốn cần phải thuyết phục được nhà đầu tư bằng các ý tưởng sáng tạo, mang tính ứng dụng cao, mang lại hiệu quả cao… Rất tiếc là đến nay, chúng ta vẫn chưa có được các quỹ hỗ trợ cho các sản phẩm khoa học kiểu như đầu tư mạo hiểm cho một nghiên cứu, một sản phẩm nào đó.
♦ Trân trọng cảm ơn PGS.TS Tống Tôn Kiên về cuộc trò chuyện này!