Bê tông là vật liệu được tiêu thụ nhiều thứ hai trên trái đất sau nước, sử dụng phổ biến trong quá trình xây dựng. Tuy nhiên, bê tông - loại vật liệu kỳ diệu đã tạo ra cách mạng trong ngành xây dựng và nâng cao chất lượng đời sống trên khắp thế giới-lại là một trong những nguyên nhân lớn gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Ngành công nghiệp xi măng-thành phần quan trọng của bê tông-chiếm khoảng 8% lượng khí thải cacbon dioxide toàn cầu, cao hơn gấp đôi so với lượng khí thải từ máy bay hoặc vận tải biển. Nếu ngành công nghiệp sản xuất xi măng là một quốc gia thì nước này là nơi phát thải cacbon dioxide lớn thứ 3 trên thế giới, chỉ sau Trung Quốc và Mỹ.
Hơn 4 tỷ tấn xi măng được sản xuất mỗi năm để xây dựng nhà cửa, đường cao tốc, phòng chống lũ lụt…. Nhu cầu sử dụng nó dự kiến sẽ tiếp tục gia tăng do diễn ra quá trình đô thị hóa và người dân tại một số nước nghèo có xu hướng di cư đến các thành phố.
Số liệu thống kê cho thấy, lượng xi măng Trung Quốc sử dụng từ năm 2011 đến 2013 nhiều hơn Mỹ sử dụng trong cả thế kỷ XX. Trung Quốc hiện là quốc gia sản xuất hơn một nửa lượng xi măng trên thế giới.
Lò nung xi măng thường được đốt nóng bằng cách đốt than. Ảnh: DW.
Bà Johanna Lehne, một chuyên gia tại tổ chức nghiên cứu về khí hậu và môi trường E3G ở Brussels (thủ đô Bỉ), cho biết: “Thách thức cơ bản là bê tông cực kỳ thâm dụng cacbon, nhưng chúng ta vẫn tiếp tục sử dụng chúng nhiều hơn nữa”.
Theo hãng tin DW, ngành công nghiệp xi măng và bê tông là một trong những ngành bị lãng quên nhất trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Tại sao bê tông không thân thiện với môi trường?
Bê tông được tạo ra từ một công thức đơn giản, bằng cách trộn các loại đá giá rẻ được gọi là cốt liệu - thường là cát mịn và sỏi - với xi măng và nước. Khi kết hợp, chúng sẽ tạo thành hỗn hợp giúp kết dính chặt chẽ các thành phần với nhau.
Sản xuất xi măng là nguyên nhân làm cho bê tông không thân thiện với môi trường. Các nhà sản xuất đốt nhiên liệu hóa thạch để làm nóng lò nung đến nhiệt độ trên 1400 độ C, là một phần trong quá trình sản xuất clinker - thành phần chính trong xi măng. Phản ứng hóa học để chuyển đổi đá vôi (canxi cacbonat) đã giải phóng ra khối lượng lớn CO2.
Nhưng vì quá trình đó là một phần thiết yếu trong sản xuất xi măng, nên không có công nghệ nào thực sự loại bỏ được khí thải từ bê tông. Bà Lehne cho biết không giống như lĩnh vực năng lượng hoặc vận tải, xi măng có "một thách thức kỹ thuật cơ bản".
Làm sạch ngành công nghiệp xi măng như thế nào?
Vào tháng 10/2021, Hiệp hội Xi măng và Bê tông Toàn cầu (GCCA), gồm các nhà sản xuất đại diện cho khoảng 80% sản lượng xi măng bên ngoài Trung Quốc, đã công bố kế hoạch loại bỏ hoàn toàn khí thải cacbon trong ngành công nghiệp này vào năm 2050.
Khoảng 40% khoản tiết kiệm được lên kế hoạch liên quan đến những thay đổi để sản xuất xi măng và bê tông hiệu quả hơn. Những thay đổi như đốt nóng các lò nung mà không sử dụng nhiên liệu hóa thạch, có thể từ việc đốt rác trong các nhà máy xử lý chất thải, hoặc thay thế clinker bằng chất thải từ các nhà máy thép và than.
Gần một phần tư lượng khí thải cắt giảm đến từ việc các tòa nhà được thiết kế hiệu quả hơn và kéo dài tuổi thọ. Điều này có nghĩa là các kiến trúc sư, kỹ sư sẽ gia cố các tòa nhà cũ thay vì đập bỏ chúng và thiết kế những tòa nhà mới.
Cuối cùng, một phần ba số tiền tiết kiệm được đến từ việc thu giữ cacbon dioxide sau khi giải phóng.
Đền Pantheon ở Ý được xây dựng bằng bê tông La Mã gần 2000 năm trước. Ảnh: DW.
Công nghệ thu giữ cacbon có thể giúp “xanh hóa” bê tông hay không?
Mặc dù công nghệ thu giữ cacbon dioxide đã tồn tại nhưng chi phí rất tốn kém và chưa được thử nghiệm ở quy mô lớn. Sự phát triển của công nghệ này trong ngành công nghiệp xi măng vẫn đang ở giai đoạn đầu.
Ông Thomas Guillot, Giám đốc điều hành của GCCA, cho biết: “Trong 10 năm tới, chúng tôi phải làm cho công nghệ đó phát triển, chứng minh khả năng mở rộng sản xuất cũng như khả năng thương mại của công nghệ này”; "Đó không phải là điều dễ dàng”. Ông kêu gọi các nhà hoạch định chính sách và nhà đầu tư phối hợp với ngành để phát triển cơ sở hạ tầng cần thiết.
GCCA mong muốn xây dựng 10 nhà máy xi măng áp dụng công nghệ thu giữ cacbon ở quy mô công nghiệp đến năm 2030, dựa trên các thí điểm hiện tại ở Bắc Mỹ, Ấn Độ, Trung Quốc và châu Âu. Hãng sản xuất bê tông Heidelberg Cement của Đức đang xây dựng công trình đầu tiên trong số này tại Na Uy. GCCA đã thống kê 29 dự án thu giữ cacbon đang trong các giai đoạn phát triển khác nhau tại những nhà máy xi măng trên toàn thế giới.
Nhiều nhà phân tích đã hoan nghênh lộ trình của GCCA nhằm đạt mục tiêu đưa mức phát thải ròng của ngành công nghiệp xi măng và bê tông bằng không vào năm 2050, tuy nhiên cũng có ý kiến cho rằng các cam kết cắt giảm khí thải trong ngắn hạn còn mơ hồ. Họ đánh giá các thành viên GCCA vẫn chưa đưa ra cam kết cụ thể về việc làm thế nào để cắt giảm ô nhiễm trong thập kỷ này.
Ông Thomas Guillot, Giám đốc điều hành của GCCA, cho biết: "Chúng tôi muốn thực sự dẫn dắt cuộc thảo luận và biến cam kết thành hành động, biến tầm nhìn toàn cầu thành các yêu cầu tại địa phương".
Chất thải xây dựng có thể được tái chế và bơm CO2 để sử dụng làm cốt liệu trong bê tông. Ảnh: DW.
Các giải pháp trong tương lai
Hiện đã có những giải pháp ở quy mô nhỏ hơn, cho thấy những dấu hiệu hứa hẹn tích cực. Tại Thụy Điển, một nghiên cứu thử nghiệm của công ty năng lượng Vattenfall cho thấy xi măng có thể được sản xuất từ điện mà không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Các nhà nghiên cứu khác đang phát triển phương pháp để có thể bơm CO2 vào bê tông nghiền và được tái sử dụng như một chất tổng hợp. Tại Pháp, một công ty đã thành công trong việc chuyển đổi bụi xi măng thành cốt liệu nhẹ, bằng cách sử dụng CO2 thu hồi tại chỗ.
Ông Maarten van Roon, Giám đốc thương mại của công ty Carbon8 Systems - công ty đầu tiên sử dụng Công nghệ cacbon hóa gia tốc (ACT), cho biết chi phí thu giữ cacbon vẫn là một rào cản lớn đối với các nhà sản xuất xi măng. Ông chia sẻ bằng cách biến chất thải thành thứ có thể sử dụng được thay vì trả tiền cho việc chôn lấp "chúng tôi giúp giảm một khoản chi phí trong chuỗi cung ứng".
Lượng khí thải cacbon của bê tông cũng có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng gỗ có xuất xứ rừng trồng bền vững trong xây dựng. Tuy nhiên, việc thay thế bê tông bằng gỗ ở quy mô lớn có thể gây tác động đến các khu rừng trên hành tinh.
Ông Jorge de Brito, giáo sư ngành kỹ thuật xây dựng dân dụng của Đại học Lisbon ở Bồ Đào Nha, nhận định: “Hầu hết mọi người nghĩ rằng bê tông có tác động rất lớn đến môi trường. Nhưng bê tông có tác động như vậy bởi nó là vật liệu được sử dụng nhiều nhất".
Hà Thanh (theo DW, GCCA)
