Chất thải là sản phẩm phụ tự nhiên của sự sống trên Trái đất và của nền kinh tế năng suất của con người. Các hệ thống sống đã tiến hóa để tái tạo lại chất thải—những sinh vật như bọ phân lấp đầy một hốc sinh thái để phân hủy phân của các sinh vật khác—nhưng chất thải là một vấn đề vẫn còn gây khó khăn cho hệ thống của con người.
Luật mở rộng quy mô sản xuất chất thải trên khắp các thành phố trên toàn thế giới. Nhà cung cấp hình ảnh: Thành phố thiên nhiên (2024). DOI: 10.1038/s44284-023-00021-5
Khi dân số thế giới tiếp tục tăng và đô thị hóa nhanh chóng – theo Liên Hợp Quốc, hai phần ba nhân loại sẽ là cư dân thành thị vào năm 2050 – rác thải của chúng ta đang gây ra một cuộc khủng hoảng gia tăng trên toàn thế giới. Hạt vi nhựa bao phủ hành tinh và xâm nhập vào cơ thể chúng ta, nước thải gây ô nhiễm đường thủy và khí thải nhà kính đang thúc đẩy biến đổi khí hậu toàn cầu.
Mingzhen Lu, Trợ lý Giáo sư tại Đại học New York và cựu thành viên SFI Omidyar Complexity, cho biết: “Xã hội chúng ta có xu hướng bỏ qua khía cạnh khó chịu trong quá trình sản xuất của mình”.
Lu và Giáo sư Chris Kempes của SFI là đồng tác giả trên một bài báo đăng trên tạp chí Nature Cities khám phá việc sản xuất chất thải như một chức năng của hệ thống đô thị.
Kempes nói: “Câu hỏi quan trọng là liệu chất thải được sản xuất hiệu quả hơn hay ít hơn khi hệ thống mở rộng quy mô và hậu quả là gánh nặng tái chế lớn đến mức nào”.
Để giải quyết câu hỏi này, các tác giả đã sử dụng lý thuyết mở rộng quy mô để phân tích các sản phẩm thải—chất thải rắn đô thị, nước thải và khí thải nhà kính—từ hơn một nghìn thành phố trên khắp thế giới. Lý thuyết quy mô đã được sử dụng trong sinh học để mô tả cách sinh lý của sinh vật thay đổi theo khối lượng cơ thể và nó tỏ ra phù hợp để hiểu quy mô sản xuất chất thải theo sự phát triển của một thành phố.
Lu giải thích: “Lý thuyết mở rộng quy mô cho phép chúng tôi trích xuất các mô hình nét vẽ tổng thể và vượt qua tính cá nhân của từng thành phố”.
Các mô hình thu được cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong sản xuất rác thải khi các thành phố phát triển. Chất thải rắn có quy mô tuyến tính—vì nó gắn liền với mức tiêu dùng cá nhân nên nó tăng cùng tốc độ với tốc độ tăng trưởng dân số. Ngược lại, quy mô sản xuất nước thải có quy mô siêu tuyến tính trong khi quy mô phát thải lại quy mô cận tuyến tính.
Nói cách khác, các thành phố lớn hơn thải ra nhiều chất thải lỏng hơn các thành phố nhỏ hơn nhưng lại thải ra ít khí nhà kính hơn. Kết quả cho thấy nền kinh tế có quy mô phát thải khi tăng trưởng thường mang lại cơ sở hạ tầng giao thông và năng lượng hiệu quả hơn, nhưng lại gây mất kinh tế đối với chất thải lỏng.
Các thành phố có xu hướng đi chệch khỏi quy luật mở rộng quy mô phổ quát khi chúng trở nên giàu có hơn. Các thành phố có GDP bình quân đầu người cao hơn tạo ra nhiều chất thải hơn, điều này nhấn mạnh mối quan hệ giữa việc tạo ra chất thải và tăng trưởng kinh tế.
Các phát hiện này nhấn mạnh sự cần thiết của một ngành khoa học mới về chất thải có thể giúp dự đoán trạng thái tương lai của hệ sinh thái đô thị và cung cấp thông tin về các chính sách nhằm giảm chất thải và nâng cao tính bền vững.
Lu cho biết: “Nấm đã tìm ra cách phân hủy chất thải lignin từ cây và tạo ra hệ sinh thái bền vững đã tồn tại hàng trăm triệu năm”. "Chúng ta lấy nó vào và vứt nó đi - chúng ta không thể bỏ qua sự lãng phí từ xã hội của mình nữa."
