Bê tông đang được sử dụng trên toàn cầu có khả năng hấp thụ khoảng 230 triệu tấn CO₂ mỗi năm thông qua quá trình cacbonat hóa, trong khi lượng phát thải liên quan đến ngành xi măng vào khoảng 3 tỷ tấn CO₂/năm. Điều này cho thấy bê tông thực sự có khả năng hấp thụ một phần CO₂ trong suốt vòng đời sử dụng, nhưng lượng hấp thụ tự nhiên này vẫn nhỏ hơn nhiều so với lượng phát thải phát sinh từ quá trình sản xuất xi măng. Vì vậy, các nhà nghiên cứu cho rằng việc giảm phát thải ngay từ khâu sản xuất vẫn phải là ưu tiên hàng đầu.
Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học California, Los Angeles (UCLA) thực hiện cho thấy bê tông có khả năng hấp thụ CO₂ từ khí quyển thông qua quá trình cacbonat hóa, nhưng quá trình này diễn ra với tốc độ rất chậm.
So sánh lượng phát thải từ sản xuất xi măng với lượng CO₂ mà bê tông đang sử dụng hấp thụ hằng năm. (Nguồn: Institute for Carbon Management/UCLA)
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình nhiệt động lực học và khuếch tán để phân tích tốc độ bê tông tiếp nhận CO₂ từ khí quyển trong các công trình xây dựng, đường giao thông và nhiều loại kết cấu khác nhau. Kết quả cho thấy tốc độ cacbonat hóa tự nhiên chậm hơn đáng kể so với một số giả định được đưa ra trước đây.
Trong điều kiện ngoài trời thông thường, ngay cả khi một dầm, sàn hoặc mặt đường bê tông được tiếp xúc hoàn toàn với khí quyển, vật liệu có thể cần khoảng 1.000 năm để đạt 50% mức cacbonat hóa. Tốc độ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có thành phần bê tông, độ ẩm, nhiệt độ, diện tích bề mặt và khả năng CO₂ khuếch tán vào bên trong vật liệu.
Lượng CO₂ hấp thụ nhỏ hơn nhiều so với lượng phát thải
Xét trên quy mô toàn cầu, khả năng hấp thụ CO₂ của bê tông vẫn là một lượng đáng kể. Tuy nhiên, cơ chế này chưa đủ để bù đắp một phần lớn lượng phát thải từ sản xuất xi măng. Nghiên cứu dự báo sản lượng xi măng toàn cầu có thể đạt khoảng 4,83 tỷ tấn/năm vào năm 2030. Với quy mô sử dụng bê tông hiện nay, lượng CO₂ được hấp thụ thông qua cacbonat hóa được ước tính khoảng 230 triệu tấn/năm, so với khoảng 3 tỷ tấn CO₂ phát thải từ ngành xi măng. Nói cách khác, lượng CO₂ được bê tông hấp thụ chỉ tương đương một phần nhỏ lượng phát thải của ngành.
Điều này có ý nghĩa quan trọng khi đánh giá vai trò của bê tông trong mục tiêu giảm phát thải. Khả năng hấp thụ CO₂ trong quá trình sử dụng có thể giúp giảm một phần lượng phát thải ròng trong vòng đời vật liệu, nhưng không nên được xem là giải pháp thay thế cho việc cắt giảm phát thải tại nguồn.
Sau khi phá dỡ, bê tông có hấp thụ CO₂ nhanh hơn?
Nghiên cứu cũng đặt câu hỏi đối với giả định cho rằng quá trình hấp thụ CO₂ sẽ tăng mạnh sau khi công trình bị phá dỡ và bê tông được nghiền nhỏ. Về lý thuyết, việc nghiền bê tông làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí, từ đó có thể thúc đẩy quá trình cacbonat hóa. Tuy nhiên, trong thực tế, bê tông phế thải không phải lúc nào cũng được tiếp xúc rộng rãi với khí quyển.
Vật liệu sau phá dỡ có thể được chôn lấp, tập kết hoặc tái sử dụng làm vật liệu nền, cốt liệu và trong những ứng dụng khác có mức độ tiếp xúc với không khí hạn chế. Do đó, lượng CO₂ thực tế được bê tông hấp thụ sau khi công trình hết vòng đời có thể thấp hơn các ước tính dựa trên giả định rằng toàn bộ vật liệu được nghiền nhỏ và tiếp xúc rộng rãi với khí quyển.
Giảm phát thải tại nguồn vẫn là ưu tiên
Theo Gaurav Sant, trưởng nhóm nghiên cứu, những kết quả này cho thấy ngành xi măng và bê tông cần tập trung trước hết vào các giải pháp giảm phát thải tại nguồn, thay vì phụ thuộc vào khả năng hấp thụ CO₂ tự nhiên của bê tông.Các hướng giải pháp được đề cập gồm giảm tỷ lệ clinker trong xi măng, nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu, tăng cường sử dụng nhiên liệu thay thế, thu giữ và lưu trữ carbon (CCS), đồng thời phát triển các công nghệ và vật liệu kết dính mới có cường độ phát thải thấp hơn.
Nghiên cứu không phủ nhận khả năng bê tông hấp thụ CO₂ thông qua quá trình cacbonat hóa. Ngược lại, cơ chế này cần được tính đến khi đánh giá cân bằng carbon và phát thải trong toàn bộ vòng đời của bê tông. Tuy nhiên, để đánh giá đúng vai trò của cơ chế hấp thụ này, cần xem xét đồng thời tốc độ cacbonat hóa, điều kiện tiếp xúc với khí quyển, đặc điểm của từng loại kết cấu và số phận của vật liệu sau khi công trình bị phá dỡ.
Với quy mô phát thải rất lớn của ngành xi măng, khả năng hấp thụ CO₂ tự nhiên của bê tông khó có thể thay thế các giải pháp giảm phát thải trực tiếp trong quá trình sản xuất. Cacbonat hóa có thể là một phần của bức tranh giảm phát thải, nhưng cắt giảm lượng CO₂ phát sinh từ sản xuất clinker và xi măng vẫn là yếu tố then chốt để ngành xây dựng tiến tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0.
BuilData (TH/Cemnet)
