Vật liệu xây dựng phát thải âm: Từ phòng thí nghiệm đến thị trường đại chúng

Công nghệ này đang được triển khai từ các phòng thí nghiệm tiên tiến cho đến những dự án thí điểm quy mô thương mại, mở ra một chương mới trong cuộc cách mạng xây dựng xanh toàn cầu.

Vì sao vật liệu phát thải âm trở thành xu hướng toàn cầu?

Ngành xây dựng đang đối mặt với một thực tế nghiêm khắc: mặc dù có nhiều cam kết giảm phát thải, song tiến độ thực hiện vẫn chậm chạp. Theo báo cáo của UNEP, năm 2023 là lần đầu tiên kể từ năm 2020 lượng phát thải khí nhà kính từ ngành xây dựng không tăng, mặc dù hoạt động xây dựng tiếp tục phát triển. Ngành xây dựng tiêu thụ khoảng 32% năng lượng toàn cầu và đóng góp 34% tổng lượng phát thải  toàn cầu. Đây là dấu hiệu tích cực, nhưng để đạt được mục tiêu giảm 4% phát thải mỗi năm, cần tiếp tục đẩy mạnh các biện pháp giảm phát thải trong ngành này^{[1] [2]}.

Tại COP28, các quốc gia đã đưa ra "lời kêu gọi rõ ràng để chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch" cùng với khuôn khổ về Mục tiêu Toàn cầu về Thích ứng và các cam kết mới về làm mát bền vững, giảm methane, tăng gấp ba mục tiêu năng lượng tái tạo^[3]. 

Việt Nam đã cam kết đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 tại COP26, thiết lập các chương trình quốc gia bao gồm Chiến lược Tăng trường Xanh và một số kế hoạch thực hiện liên quan^[4].

Vật liệu xây dựng phát thải âm được hiểu là những vật liệu có khả năng hấp thụ và lưu trữ nhiều CO2 hơn lượng phát thải trong suốt vòng đời của chúng, bao gồm khai thác nguyên liệu thô, sản xuất, lắp đặt, sử dụng và thậm chí giai đoạn kết thúc vòng đời. Khác với vật liệu carbon-neutral chỉ đạt cân bằng phát thải bằng không, vật liệu carbon-negative đi xa hơn bằng cách chủ động loại bỏ CO2 khỏi khí quyển^[5].

Xu hướng này không phải chỉ là đổi mới công nghệ đơn thuần mà còn phản ánh áp lực từ thị trường tài chính xanh. Các báo cáo ESG ngày càng chú trọng đến phát thải embodied carbon (phát thải ẩn) trong vật liệu xây dựng, cơ chế Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM) của EU đang tạo ra động lực cho việc giảm phát thải trong sản xuất xi măng và thép. McKinsey nhận định rằng chi phí tiền tệ từ phát thải CO2 đang gia tăng do các hệ thống định giá carbon, có thể đạt tới 180 tỷ euro trên toàn cầu vào năm 2050^[6].

Những công nghệ vật liệu phát thải âm hiện nay

Cảnh quan công nghệ vật liệu phát thải âm hiện nay đa dạng và phong phú, với nhiều hướng tiếp cận khác nhau đang được phát triển và thương mại hóa. Theo IEA trong báo cáo Achieving Net Zero Heavy Industry, ngành xi măng đang phát triển hệ thống phân loại toàn cầu cho xi măng phát thải thấp và gần bằng 0 , với ngưỡng near-zero được đặt ở 125 kg CO2e trên mỗi tấn xi măng với hàm lượng clinker 100%. Đối với xi măng 0% clinker, IEA khuyến nghị giá trị 40 kg CO2e trên mỗi tấn xi măng^[7].

Công nghệ CCU Concrete (Carbon Capture and Utilization) tích hợp CO2 được thu giữ, từ các quy trình công nghiệp hoặc trực tiếp từ khí quyển, vào vật liệu tái chế trong quá trình sản xuất. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào vật liệu nguyên sinh và đồng thời tạo ra dấu chân carbon âm cho các dự án xây dựng bền vững^[8].

Vật liệu composite mycelium cũng là giải pháp sáng tạo từ thiên nhiên. Những vật liệu này sử dụng mạng lưới tế bào nấm (mycelium) phát triển nhanh làm chất kết dính, thường kết hợp với chất thải nông nghiệp làm vật liệu cơ sở. Quá trình phát triển mycelium tự nhiên hấp thụ CO2, và việc sử dụng chất thải nông nghiệp có thể góp phần vào lưu trữ carbon. Vật liệu này cung cấp các tính chất nhẹ, chống cháy, phù hợp làm vật liệu xây dựng, tấm cách nhiệt và thậm chí các giải pháp đóng gói^[9].

Cát olivine như một "viên ngọc ẩn" trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Loại khoáng sản tự nhiên này có khả năng độc đáo hấp thụ CO2 khi tiếp xúc với không khí thông qua phản ứng hóa học tự nhiên. Mặc dù hiện chủ yếu được sử dụng trong cảnh quan, tiềm năng của nó mở rộng hơn khi các nhà nghiên cứu đang khám phá việc sử dụng nó như một chất phụ gia bê tông để tăng cường khả năng thu giữ carbon của vật liệu xây dựng^[10].

Theo National Academy of Sciences, 6 phương pháp chính đang được nghiên cứu gồm: blue carbon ven biển, loại bỏ và lưu trữ carbon trên cạn, sinh khối kết hợp với thu giữ và lưu trữ carbon (BECCS), thu giữ carbon trực tiếp từ không khí, khoáng hóa carbon, và các công nghệ khác. Trong đó, 4 công nghệ sẵn sàng cho triển khai quy mô lớn với chi phí thấp đến trung bình (100 USD/tCO2 hoặc ít hơn) là trồng rừng/tái trồng rừng, thay đổi quản lý rừng, hấp thụ và lưu trữ bởi đất nông nghiệp, và BECCS^[11].

Ảnh minh họa

Những rào cản và NDC 3.0 thương mại hóa

Dù tiềm năng to lớn, vật liệu xây dựng phát thải âm vẫn đối mặt với nhiều thách thức đáng kể trong quá trình thương mại hóa. Chi phí cho công nghệ thu giữ carbon trực tiếp từ không khí cao đáng kể, từ 100 USD đến 600 USD mỗi tấn CO2^[12]. Điều này tạo rào cản lớn cho việc áp dụng rộng rãi thị trường xây dựng.

Thiếu tiêu chuẩn và định nghĩa thống nhất toàn cầu cũng là một trở ngại. Global Cement and Concrete Association (GCCA) đã khuyến nghị áp dụng các định nghĩa IEA cho xi măng low-carbon và near-zero và sử dụng tỷ lệ clinker-xi măng tĩnh theo từng quốc gia, song quá trình hài hòa các tiêu chuẩn quốc tế vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Environmental Product Declarations (EPDs) được khuyến nghị làm cơ sở cho báo cáo dấu chân carbon với việc áp dụng xử lý phát thải CO2 thải ISO 21930:2017 và EN 15804^[13].

Theo OECD trong báo cáo năm 2025, các công cụ kinh tế có thể giúp các Chính phủ đạt các mục tiêu chính sách hiệu quả hơn so với một số hình thức quy định cứng nhắc. Tuy nhiên, việc thiết kế và thực hiện các chính sách khuyến khích phù hợp vẫn là thách thức, đặc biệt tại các nước đang phát triển, nơi nguồn lực tài chính có hạn^[14].

Về mặt tâm lý thị trường với sự do dự của các nhà thầu và chủ đầu tư đối với công nghệ mới. Theo báo cáo Buildings Global Status Report 2024/2025, chỉ có 19 quốc gia có thông tin chi tiết về các hành động tích hợp chiến lược ngành xây dựng vào NDCs của họ, và chỉ có hai quốc gia đã thực hiện mã năng lượng phù hợp với tiêu chuẩn tòa nhà phát thải bằng 0 (ZEB)^[15].

Tuy nhiên, cơ hội thương mại hóa đang mở ra thông qua các kênh tài chính xanh. UNEP FI ghi nhận sự gia tăng đáng kể trong các cải cách chính sách và quy định trên toàn thế giới, nhiều quốc gia thiết lập các khung tài chính net-zero. Điều này dẫn đến việc ra mắt UN Task Force on Net Zero Policy tại COP28. Đặc biệt, một môi trường chính sách thuận lợi cho việc điều chỉnh khí hậu, kết hợp các rủi ro về thiên nhiên và đa dạng sinh học vào cả khung tiết lộ thận trọng và doanh nghiệp^[16].

Thị trường CBAM mở rộng cũng tạo động lực đầu tư vào vật liệu carbon-negative.

Liệu vật liệu phát thải âm có thể trở thành chuẩn mực trong xây dựng?

Theo Cement and Concrete Breakthrough Priority International Actions 2024-2025, mục tiêu toàn cầu đặt ra là "Xi măng phát thải gần bằng 0 trở thành lựa chọn ưu tiên trên thị trường toàn cầu, với việc sử dụng hiệu quả và sản xuất xi măng phát thải gần bằng không được thiết lập và phát triển ở mọi khu vực trên thế giới vào năm 2030"^[17].

Các tiêu chuẩn quốc tế đang được phát triển thông qua sự hợp tác của nhiều tổ chức. Clean Energy Ministerial Industrial Deep Decarbonisation Initiative (CEM IDDI) và IEA Working Party on Industrial Decarbonisation (IEA WPID) đang phối hợp để tạo ra một tài liệu lập bản đồ cấp cao làm rõ và điều phối công việc đang diễn ra mà các sáng kiến sẽ thực hiện để hoàn thiện khả năng tương tác của các phương pháp đo lường phát thải và định nghĩa hiện có^[18].

Vai trò của các nhà đầu tư hạ tầng và bất động sản ngày càng trở nên quan trọng. World Green Building Council nhấn mạnh,  mạng lưới GBC toàn cầu đã sẵn sàng chứng minh rằng môi trường xây dựng có thể tạo ra các cộng đồng kiên cường hơn và trở thành giải pháp khí hậu quan trọng. Báo cáo cũng cho thấy cách các bên ký kết Net Zero Carbon Buildings Commitment đang thực hiện giảm carbon hóa ở quy mô lớn^[19].

Đối với Việt Nam, theo World Bank, Chính phủ đã cam kết chưa từng có về khả năng thích ứng khí hậu và thúc đẩy tăng trưởng xanh, trình bày chương trình cải cách toàn diện để xanh hóa tăng trưởng và nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các công cụ dựa trên thị trường, minh bạch và chia sẻ thông tin^[20].

SEDP (Kế hoạch Phát triển Kinh tế-Xã hội) hình dung một kế hoạch dài hạn xem xét những thay đổi lớn trong nền kinh tế thế giới, bao gồm thúc đẩy chuyển đổi số, tăng tốc đầu tư vào cơ sở hạ tầng chiến lược quốc gia, tăng cường thích ứng và giảm thiểu khí hậu.

Trong bối cảnh khu vực, báo cáo từ Chatham House chỉ ra rằng hành động tích hợp khu vực sẽ đạt được tác động lớn hơn nhiều so với các quốc gia hành động riêng lẻ - ví dụ, thông qua đường truyền điện kết nối xuyên các thành viên ASEAN hoặc nỗ lực toàn khu vực để thúc đẩy đổi mới nhắm vào công nghệ xanh. Theo Quy hoạch điện VIII, Việt Nam sẽ không phát triển thêm các dự án nhiệt điện than mới, chỉ tiếp tục các dự án đang triển khai và từng bước giảm tỷ trọng điện than trong cơ cấu nguồn điện quốc gia, ưu tiên cho năng lượng tái tạo và điện khí[21].Việc cập nhật NDC 3.0 vào năm 2025 sẽ giúpViệt Nam tích hợp  các mục tiêu giảm phát thải Acarbon trong ngành xây dựng vào chiến lược khí hậu quốc gia.