Phương pháp tiếp cận và thực hành ứng dụng vật liệu xanh tại các công trường xây dựng, hướng đến công trình xanh
Ngành xây dựng là một trong những lĩnh vực tiêu thụ năng lượng lớn và phát thải khí nhà kính cao nhất trên toàn cầu, có tỷ lệ đóng góp xấp xỉ 37-39% tổng phát thải carbon toàn cầu. Trong bối cảnh yêu cầu giảm phát thải ngày càng cấp thiết, việc ứng dụng vật liệu xanh (VLX) tại các công trường xây dựng được xem là hướng tiếp cận quan trọng nhằm giảm phát thải ngay từ giai đoạn thi công, góp phần thúc đẩy chuyển dịch sang công trình xanh và phát triển bền vững.
Vật liệu xanh trong bài toán giảm phát thải của ngành xây dựng
Ngành xây dựng hiện được xem là một trong những lĩnh vực có mức tiêu thụ năng lượng cao và cường độ phát thải khí nhà kính lớn nhất trên phạm vi toàn cầu. Xét trong vòng đời công trình, giai đoạn thi công có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì đây là thời điểm phát sinh phần lớn lượng phát thải “ban đầu”. Các nghiên cứu về phát thải trong giai đoạn xây dựng cho thấy hai nhóm hoạt động chịu trách nhiệm trực tiếp và nổi bật nhất gồm: i) phát thải từ vật liệu xây dựng và ii) phát thải từ thiết bị thi công. Nhóm thứ nhất bao gồm phát thải phát sinh từ khai thác tài nguyên, sản xuất vật liệu, vận chuyển đến công trường và lắp đặt vào công trình [1]. Nhóm thứ hai chủ yếu bắt nguồn từ việc tiêu thụ nhiên liệu và điện năng của các thiết bị, máy móc và phương tiện phục vụ thi công tại hiện trường. Nghiên cứu kinh điển trên một dự án tại Hồng Kông chỉ ra rằng, 82-87% tổng phát thải trong giai đoạn xây dựng đến từ vật liệu xây dựng, trong khi 6-9% đến từ tiêu thụ năng lượng của thiết bị thi công [2]. Lượng phát thải carbon hàm chứa (embodied carbon) của vật liệu gần như là cố định ngay khi vật liệu được sản xuất ra, khiến cho việc lựa chọn vật liệu trở thành yếu tố then chốt trong nỗ lực giảm thiểu phát thải tổng thể.
Theo Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), trọng tâm của quá trình khử carbon trong xây dựng hiện nay không thể chỉ dừng ở việc giảm carbon vận hành, mà cần dịch chuyển mạnh sang giảm carbon của vật liệu xây dựng, đặc biệt đối với các vật liệu có cường độ phát thải cao như xi măng, thép và nhôm [3].
Việc ứng dụng VLX cần được tiếp cận như một giải pháp kỹ thuật - quản lý tích hợp. Điều này bao gồm ưu tiên sử dụng vật liệu có hàm lượng tái chế cao, vật liệu phát thải thấp, vật liệu địa phương nhằm giảm quãng đường vận chuyển, cấu kiện tiền chế để giảm tổn thất và tiêu hao tại hiện trường, cũng như áp dụng các công cụ đánh giá vòng đời (LCA), công bố môi trường sản phẩm (EPD) và kiểm soát carbon theo mô-đun A1-A5 [4]. Cách tiếp cận này cho phép công trường không chỉ giảm phát thải trực tiếp mà còn nâng cao hiệu quả tài nguyên, giảm chất thải xây dựng và tạo cơ sở định lượng cho việc chứng minh hiệu quả môi trường của dự án.
Định nghĩa và đặc điểm vật liệu xanh
Vật liệu bền vững hoặc VLX là những vật liệu có tác động tối thiểu đến môi trường trong suốt vòng đời của chúng. Điều này bao gồm các công đoạn: i) khai thác nguyên liệu, ii) sản xuất, iii) vận chuyển, iv) sử dụng, và v) thải bỏ khi hết vòng đời.
Từ kết quả nghiên cứu của Công ty Cổ phần Xây dựng Coteccons (Coteccons), xét một cách khoa học và toàn diện, VLX có 12 đặc điểm được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Vật liệu xanh có 12 đặc điểm cùng với mô tả và các ví dụ.
| STT | Đặc điểm | Mô tả | Ví dụ |
| 1 | Khả năng tái chế | Vật liệu có thể tái chế vào cuối vòng đời của chúng, giúp giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên thiên nhiên | Nhôm, kính, giấy |
| 2 | Khả năng tái tạo | Vật liệu có nguồn gốc từ các nguồn tài nguyên có thể tái sinh trong thời gian ngắn | Tre, nút bần (nút chai), cây gai dầu |
| 3 | Hiệu suất năng lượng | Vật liệu đòi hỏi ít năng lượng để sản xuất, vận chuyển và sử dụng, làm giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng | Tấm bê tông cách nhiệt (ICF), kính có độ phát xạ nhiệt thấp |
| 4 | Phát thải carbon thấp | Vật liệu tạo ra lượng khí thải carbon tối thiểu trong suốt vòng đời của chúng, bao gồm sản xuất, vận chuyển và xử lý | Nhôm tái chế, gỗ dán chéo |
| 5 | Độ bền | Vật liệu bền lâu, không cần thay thế thường xuyên, giảm thiểu chất thải và sử dụng tài nguyên | Gỗ nhựa tái chế (được làm từ nhựa và chất kết dính), đá tự nhiên |
| 6 | Độc tính thấp | Vật liệu không thải ra hóa chất độc hại vào môi trường hoặc gây nguy cơ cho sức khỏe con người | Sơn chứa hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) thấp, ván ép không chứa formaldehyde |
| 7 | Khả năng phân hủy sinh học | Vật liệu có thể phân hủy tự nhiên mà không gây hại cho môi trường | Nhựa phân hủy sinh học, sợi tự nhiên như bông và len |
| 8 | Nguồn cung bền vững | Vật liệu thu được bằng các phương pháp không làm cạn kiệt tài nguyên hoặc gây hại cho hệ sinh thái | Gỗ được chứng nhận bởi Hội đồng Quản lý Rừng (FSC) |
| 9 | Tính khả dụng (có sẵn) tại địa phương | Vật liệu có nguồn gốc tại địa phương để giảm lượng khí thải khi vận chuyển và hỗ trợ kinh tế địa phương | Đá khai thác tại địa phương, gỗ khu vực (tại địa phương) |
| 10 | Tạo chất thải tối thiểu | Vật liệu tạo ra ít hoặc không tạo ra chất thải trong quá trình sản xuất, sử dụng và thải bỏ | Thành phần (Cấu kiện) xây dựng dạng mô-đun, tấm đúc sẵn |
| 11 | Hiệu quả sử dụng nước | Vật liệu cần ít nước nhất trong quá trình sản xuất và sử dụng | Hệ thống tưới nhỏ giọt, làm vườn giảm hoặc loại bỏ nhu cầu tưới tiêu |
| 12 | Trách nhiệm xã hội | Vật liệu được sản xuất theo các thông lệ lao động công bằng và đóng góp tích cực cho cộng đồng | Hàng hóa được chứng nhận thương mại công bằng, sản phẩm từ doanh nghiệp xã hội |
Phương pháp tiếp cận - Thiết lập quy trình ứng dụng vật liệu xanh
Quy trình ứng dụng VLX tại dự án/công trường xây dựng được đề xuất bởi Nhóm nghiên cứu là một phương pháp tiếp cận có hệ thống và thực tế, bao gồm các hoạt động từ chuẩn bị, khảo sát đến đánh giá và cải tiến. Quy trình gồm 5 bước từ thiết lập tiêu chuẩn “xanh” đến hành động cụ thể tại công trường và hoạch định cho tương lai (hình 1).
Bước 1: Xây dựng Bộ tiêu chí “xanh” cho các loại vật liệu xây dựng, ưu tiên cho 3 dòng vật liệu chính như: thép, bê tông, gạch không nung có các đặc điểm: i) tạo sự minh bạch và thống nhất: cung cấp một thước đo rõ ràng, khách quan để đánh giá "đặc tính xanh" của vật liệu; ii) tính tập trung: việc ưu tiên 3 loại vật liệu chính giúp tập trung nguồn lực, vì đây là những vật liệu có khối lượng sử dụng lớn nhất và tác động môi trường đáng kể nhất trong ngành; iii) phù hợp ngữ cảnh: cho phép điều chỉnh tiêu chí phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật và pháp lý tại Việt Nam.
Bước 2: Gặp gỡ các nhà cung cấp (NCC) vật liệu tìm hiểu và trao đổi về các sản phẩm xanh mà họ có thể sản xuất/cung cấp với mục đích: i) kết nối thực tế: giới thiệu Bộ tiêu chí “xanh” đã được xây dựng ở bước 1, tìm hiểu năng lực cung ứng của thị trường, tránh việc đặt ra các tiêu chí không khả thi; ii) thúc đẩy thị trường: tạo cơ hội đối thoại, khuyến khích NCC đầu tư vào sản xuất VLX khi thấy có nhu cầu thực sự từ các dự án; iii) hoàn thiện minh chứng xanh: trong quá trình làm việc với NCC, yêu cầu họ cung cấp các chứng chỉ hoặc EPD hợp lệ làm minh chứng cho các tuyên bố "xanh".
Bước 3: Kiểm tra và thống kê các dòng vật liệu thực tế được sử dụng tại các dự án/công trường: i) dữ liệu thực: cung cấp bức tranh chính xác về những gì đang diễn ra tại công trường, là cơ sở để so sánh với mục tiêu đề ra; ii) xác định vật liệu chính: giúp xác nhận lại 3 dòng vật liệu ưu tiên ở bước 1 có thực sự là những vật liệu được sử dụng nhiều nhất hay không. Đây là bước thử thách vì đôi khi việc kiểm tra, thống kê tại công trường gặp khó khăn về mặt nhân lực, quy trình, v.v.
Bước 4: Đánh giá vật liệu sử dụng tại các dự án theo Bộ tiêu chí “xanh”, xác định tỷ lệ (%) VLX được sử dụng: i) định lượng hiệu quả: chuyển đổi dữ liệu thống kê ở bước 3 thành các chỉ số đánh giá cụ thể (tỷ lệ %); ii) thiết lập cơ sở cho báo cáo: kết quả này là nền tảng để báo cáo tiến độ và mức độ đóng góp “xanh” vào mục tiêu bền vững của dự án/công trường.
Bước 5: Lên kế hoạch tăng cường tỷ lệ sử dụng VLX và lập khuyến cáo cho các dự án tương lai: i) cải tiến liên tục: thúc đẩy việc học hỏi từ kinh nghiệm thực tế (ở bước 4) để cải thiện các dự án tương lai; ii) nhân rộng hiệu quả: giúp chuẩn hóa quy trình và chính sách sử dụng VLX cho toàn bộ Công ty.
Triển khai ứng dụng vật liệu trên thực tế
Xây dựng Bộ tiêu chí “xanh” đối với các dòng vật liệu chính
Nhằm đánh giá mức độ “xanh” của các dòng vật liệu hiện được sử dụng tại các công trường của Công ty, việc đầu tiên là cần xây dựng Bộ tiêu chí “xanh” đối với mỗi dòng vật liệu, hay nói một cách khác, các tiêu chí mà vật liệu cần đáp ứng để được công nhận là “VLX”. Quy trình xây dựng bộ tiêu chí này được nhóm nghiên cứu thực hiện dựa trên yêu cầu về vật liệu của tiêu chuẩn LEED [6] (hình 2).
Các công trường xây dựng sử dụng 6 dòng vật liệu: i) Thép xây dựng, ii) Xi măng, iii) Bê tông, iv) Đất, cát, sỏi và đá, (v) Gạch đất sét nung, và vi) Gạch không nung/gạch block. Kết quả thực hiện quy trình thể hiện ở hình 2, Bộ tiêu chí “xanh” cho thép xây dựng đã được thiết lập, thép xây dựng được công nhận là vật liệu bền vững/VLX cần phải đáp ứng 08 tiêu chí cụ thể nhằm đảm bảo tác động tối thiểu đến môi trường trong suốt vòng đời (bảng 2, hình 2).
Bảng 2. Các tiêu chí đối với thép xây dựng để được công nhận là vật liệu xanh [5].
Bằng cách tương tự, các Bộ tiêu chí “xanh” cho bê tông (gồm 10 tiêu chí), và cho Gạch không nung/Gạch block (gồm 8 tiêu chí) đã được xây dựng, các tiêu chí này bảo đảm vật liệu phù hợp với tính bền vững môi trường, hiệu quả tài nguyên và giảm tác động đến hệ sinh thái.
Triển khai thực tế ứng dụng vật liệu xanh tại Coteccons
Việc tham quan thực địa và trao đổi với các nhà sản xuất/nhà cung cấp vật liệu là một trong những bước quan trọng của quy trình ứng dụng VLX tại các công trường xây dựng, nhóm nghiên cứu đã gặp gỡ trực tiếp các nhà sản xuất vật liệu, trong đó có các công ty cung cấp bê tông và gạch không nung cho Coteccons (hình 3), các công ty ngoài TP. Hồ Chí Minh được trao đổi trực tuyến.
Việc đánh giá mức độ “xanh” của các loại vật liệu sử dụng tại dự án/công trường Coteccons được thực hiện dựa theo các phiếu cung cấp thông tin từ các nhà cung cấp kèm theo các tài liệu minh chứng “xanh”, đối chiếu với Bộ tiêu chí “xanh” đã được xây dựng trước đó. Mức độ “xanh” tính theo tỷ lệ (%) thể hiện sự đóng góp của dự án/công trường vào kết quả ứng dụng VLX của Công ty, hướng đến công trình xanh và mục tiêu xây dựng bền vững.
Theo quy trình đánh giá nêu trên, mức độ “xanh” của 3 dòng vật liệu chính (thép xây dựng, bê tông, và gạch không nung) được sử dụng tại một số dự án/công trường Coteccons đạt tỷ lệ trung bình 22-46% [5]. Mức độ “xanh” như vậy là khá tốt, tuy nhiên Công ty cần có kế hoạch hợp tác với các đối tác - nhà cung cấp nhằm tăng cường số lượng VLX sử dụng tại các dự án, và hỗ trợ họ hoàn thiện hồ sơ minh chứng “xanh”.
*
* *
Nghiên cứu cho thấy ứng dụng VLX tại công trường xây dựng là một hướng tiếp cận cần thiết và khả thi nhằm giảm phát thải khí nhà kính, nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và hỗ trợ thực hành thi công bền vững trong tiến trình hướng tới công trình xanh.
Kết quả nghiên cứu trường hợp tại Coteccons đối với ba dòng vật liệu chính là thép xây dựng, bê tông và gạch không nung cho thấy tỷ lệ mức độ “xanh” trung bình đạt từ 22 đến 46%, phản ánh kết quả bước đầu tương đối tích cực trong triển khai thực tế. Các công ty tổng thầu xây dựng cần từng bước xây dựng và hoàn thiện Bộ tiêu chí “xanh” cho các nhóm vật liệu sử dụng tại các công trường; tăng cường hợp tác với các NCC nhằm mở rộng khả năng tiếp cận các VLX, từ đó góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi “xanh” trong ngành xây dựng./.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] United Nations Environment Programme, Global Alliance for Buildings and Construction (2023), Global Status Report for Buildings and Construction.
[2] H. Yan, G.Q. Shen, L.C.N. Fan. (2010), “Greenhouse gas emissions in building construction: A case study of One Peking in Hong Kong”, Building and Environment, 45(4), pp.949-955, DOI:10.1016/j.buildenv.2009.09.014.
[3] United Nations Environment Programme (2023), “Building materials and the climate: Constructing a new future”, Building Materials and the Climate: Constructing a New Future.
[4] K. Kanafani, J. Magnes, S.M. Lindhard, et al. (2023), “Carbon emissions during the building construction phase: A comprehensive case study of construction sites in Denmark”, Sustainability, 15(14), pp.251-275.
[5] M.C. Dang (2024), “Survey of sustainable/green materials and proposed green material solutions applicable at Coteccons”, Coteccons Internal Scientific Research Report (in Vietnamese).
[6] U.S. Green Building Council (2019), “LEED v4 for building design and construction”, LEED v4 for Building Design and Construction.