Ngoài nước, bê tông là vật liệu được sử dụng nhiều nhất trên thế giới với khoảng 14 tỷ mét khối được sử dụng mỗi năm. Trong đó, 40% được dùng để xây dựng nơi ở cho người dân.
Fortera là công ty duy nhất trực tiếp thu hồi lượng khí thải carbon từ sản xuất xi măng để tạo ra chất kết dính xi măng nguyên chất có hàm lượng carbon thấp như thế này. Tín dụng: Fortera, CC BY-ND
Nếu bạn đổ lượng bê tông đó để làm một tấm lát dày 10 cm, nó sẽ bao phủ toàn bộ nước Anh và khoảng một nửa xứ Wales. Ở Mỹ, số tiền tương tự sẽ được áp dụng cho bang New York.
Nhưng sản xuất bê tông thải ra carbon dioxide (CO₂), một trong những loại khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu. Khoảng 90% lượng khí thải liên quan đến bê tông đến từ việc sản xuất xi măng Portland—loại bột màu xám mịn này, bộ phận liên kết các thành phần bê tông với nhau, được đặt tên theo sự giống với đá từ Đảo Portland, Dorset. Xi măng Portland chiếm 7%–8% lượng khí thải CO₂ trực tiếp trên thế giới.
Việc sản xuất xi măng ít carbon bền vững hơn và tiết kiệm chi phí hơn, thường được gọi là xi măng “xanh”, đang được mở rộng quy mô. Một nhà máy mới bên cạnh một nhà máy xi măng hiện có ở Redding, California, sẽ sản xuất khoảng 15.000 tấn xi măng có hàm lượng carbon thấp mỗi năm. Số lượng này có thể được sử dụng để sản xuất khoảng 50.000 mét khối bê tông, ít hơn 0,0004% sản lượng bê tông của thế giới.
Tại Redding, công ty công nghệ vật liệu Fortera biến CO₂ thu được trong quá trình sản xuất xi măng thông thường thành xi măng xanh sẵn sàng sử dụng, một dạng canxi cacbonat. Theo Fortera, điều này có thể làm giảm 70% lượng khí thải carbon của xi măng tính theo tấn/tấn.
Một vấn đề cụ thể
Con người đã sử dụng bê tông trong hơn 2.000 năm, bằng cách trộn sỏi, cát, xi măng, nước và đôi khi là hóa chất tổng hợp. Nó được sử dụng để tạo ra mọi thứ từ đường đi, cầu đến các tòa nhà và đường ống.
Hiện nay, EU sử dụng hơn 2 tấn bê tông/người/năm, trong đó 325kg là xi măng. Con số này tương đương với lượng thức ăn mà một người châu Âu trung bình ăn trong 5 tháng.
Sản xuất xi măng là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng và khó có thể cắt giảm lượng khí thải nhà kính. Khi đá vôi được nung nóng trong lò nung, thường được đốt bằng than, gần một nửa số đá vôi đó bị mất đi dưới dạng khí thải CO₂.
Điều này xảy ra do đá vôi (canxi cacbonat) phân hủy ở nhiệt độ cao tạo thành clinker, hỗn hợp canxi oxit và CO₂. Đối với mỗi tấn xi măng Portland thông thường được sản xuất, sẽ thải ra 0,6–0,9 tấn CO₂ vào khí quyển.
Rất nhiều ngành công nghiệp dựa vào vật liệu này. Thách thức chính mà ngành xi măng phải đối mặt là giảm lượng khí thải CO₂ đồng thời đáp ứng nhu cầu toàn cầu.
Vì vậy, cùng với việc phát triển các công nghệ mới, sản xuất xi măng ít carbon phải được thiết lập trên quy mô toàn cầu để đáp ứng nhu cầu cơ sở hạ tầng cần thiết của các quốc gia đang phát triển kinh tế.
Các lựa chọn thay thế ít carbon
Các cách khác để giảm lượng khí thải carbon của bê tông bao gồm sử dụng tro bay (sản phẩm phụ từ việc đốt than trong các nhà máy điện) hoặc xỉ (sản phẩm phụ từ sản xuất thép) để thay thế một phần xi măng Portland.
Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này sẽ giảm khi các ngành công nghiệp khác khử cacbon. Theo thời gian, ít quặng sắt hơn sẽ được sử dụng để sản xuất thép vì ngày càng có nhiều thép được sản xuất từ việc tái chế thép hiện có, do đó sẽ có ít xỉ sẵn có hơn.
Các chiến lược hiện tại để khử cacbon cho xi măng và bê tông phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng công nghệ thu giữ và lưu trữ cacbon để thu giữ lượng khí thải không thể tránh khỏi trong quá trình sản xuất xi măng.
Vì vậy, sản xuất xi măng carbon thấp không nhất thiết phải thay thế mọi nhà máy sản xuất xi măng đang hoạt động. Các cơ sở xi măng carbon thấp có thể được trang bị thêm để thu giữ lượng khí thải CO₂ thải ra từ quá trình sản xuất xi măng thông thường. Thực vật cũng có thể sử dụng lượng CO₂ thu được trong xi măng mà chúng đang sản xuất hoặc làm sản phẩm cho ngành công nghiệp thực phẩm và hóa chất.
Ở Na Uy, Heidelberg Materials đang xây dựng một nhà máy thu hồi và lưu trữ carbon quy mô công nghiệp tại một cơ sở xi măng có thể thu giữ và lưu trữ ước tính 400.000 tấn CO₂ mỗi năm—bằng một nửa lượng khí thải của nhà máy hiện tại.
Tuy nhiên, công nghệ này có chi phí đầu tư cao đối với các nhà sản xuất xi măng. CO₂ thu được có thể được lưu trữ dưới lòng đất, nhưng điều này đòi hỏi những đặc điểm địa chất cụ thể không được đảm bảo tại các cơ sở sản xuất xi măng.
Phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực xi măng được quy định bởi hệ thống mua bán phát thải của EU. Điều này được thành lập để buộc những người gây ô nhiễm phải trả tiền cho lượng phát thải khí nhà kính, giảm lượng khí thải và tạo doanh thu để tài trợ cho quá trình chuyển đổi xanh.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, đạo luật này đã không làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong lĩnh vực xi măng trong thập kỷ qua, chủ yếu là do các nhà sản xuất xi măng được cấp giấy phép phát thải miễn phí.
Mặc dù ngành xi măng duy trì được lợi nhuận tốt nhưng vẫn chưa có đủ đầu tư vào việc áp dụng rộng rãi các công nghệ sạch hơn và sử dụng vật liệu bền vững. Khuyến khích tài chính lớn hơn có thể giúp các công ty phải trả tiền phát thải liên quan đến sản xuất xi măng.
Với tư cách là một kỹ sư thiết kế, tôi đánh giá cao việc lựa chọn vật liệu và thiết kế tốt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính bền vững của công trình xây dựng. Trước khi công nghệ xi măng ít carbon trở nên phổ biến hơn, các kỹ sư, nhà thiết kế và nhà xây dựng có thể sử dụng vật liệu xây dựng hiệu quả hơn và chọn các sản phẩm có hàm lượng carbon thấp hơn—đó là lượng khí thải carbon thải ra trong suốt vòng đời của vật liệu xây dựng, từ khai thác đến thải bỏ.
Cách tiếp cận này có thể dễ dàng tiết kiệm 20% lượng khí thải phát sinh liên quan đến thiết kế tòa nhà mới.
Một số chính phủ có thể tiến tới chỉ cho phép sử dụng xi măng có hàm lượng carbon thấp. Ở Ireland, Kế hoạch hành động về khí hậu năm 2024 yêu cầu các phương pháp xây dựng ít carbon và xi măng ít carbon phải được chỉ định nếu có thể đối với các dự án xây dựng do chính phủ mua sắm hoặc hỗ trợ.
Liệu tất cả xi măng trong tương lai có phải là loại xi măng ít carbon hay “xanh” không? Cách định nghĩa "cacbon thấp" sẽ đóng một vai trò rất quan trọng trong việc áp dụng điều này vào thực tế trong ngành như thế nào.
Việc trang bị thêm công nghệ cho các nhà máy sản xuất xi măng hiện có quy mô lớn sẽ chứng minh rằng về mặt kỹ thuật có thể sản xuất xi măng carbon thấp một cách hiệu quả ở quy mô lớn. Với những ưu đãi phù hợp của chính phủ và ngành xây dựng, hầu hết xi măng được sản xuất trên toàn thế giới đều có thể có hàm lượng carbon thấp.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
