Bên cạnh tối ưu kết cấu, lựa chọn xi măng và cấp phối bê tông là giải pháp có khả năng tác động trực tiếp đến lượng phát thải carbon hàm chứa của công trình. Trong đó, xi măng được xem là một trong những vật liệu cần ưu tiên kiểm soát do quá trình sản xuất clinker tiêu thụ nhiều năng lượng và phát sinh lượng CO₂ đáng kể từ phản ứng phân hủy đá vôi.
Việc sử dụng xi măng phát thải thấp, kết hợp xỉ lò cao, tro bay, silica fume và các phụ gia khoáng phù hợp có thể giảm tỷ lệ clinker, qua đó hạn chế lượng xi măng Portland truyền thống trong cấp phối bê tông. Đây là hướng tiếp cận quan trọng nhằm giảm phát thải ngay từ khâu sản xuất vật liệu, thay vì chỉ tập trung vào các giải pháp tiết kiệm năng lượng khi công trình đi vào vận hành.
Xi măng phát thải thấp thay thế một phần clinker bằng các nguyên liệu bổ sung thân thiện với môi trường như tro bay (ảnh minh họa)
Xi măng phát thải thấp là gì?
Xi măng phát thải thấp (hay còn gọi là xi măng xanh - green cement) là loại xi măng được sản xuất bằng công nghệ hoặc nguyên liệu đặc thù nhằm giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide (CO₂) so với xi măng Portland truyền thống.
Đặc điểm và cách thức giảm phát thải:
• Giảm hàm lượng Clinker: Clinker là thành phần phát thải nhiều CO₂ nhất trong quá trình nung đá vôi ở nhiệt độ rất cao. Xi măng phát thải thấp thay thế một phần clinker bằng các nguyên liệu bổ sung thân thiện với môi trường như tro bay (từ nhà máy nhiệt điện), xỉ lò cao (từ ngành luyện thép), hoặc các chất kết dính gốc khoáng khác.
• Cải tiến công nghệ sản xuất: Áp dụng công nghệ tận dụng nhiệt thừa khí thải để phát điện, tối ưu hóa quy trình nung, hoặc phát triển các dòng vật liệu mới (như xi măng Geopolymer, Canxi Sulfoaluminate, v.v.).
• Hiệu suất chịu lực: Các dòng xi măng xanh thế hệ mới (ví dụ SCG Low Carbon hay ECOCem của FiCO-YTL) không chỉ giảm từ 20% đến 70% lượng khí thải CO₂, mà vẫn đảm bảo hoặc vượt trội về cường độ nén và tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành (như TCVN).
Giảm phát thải ngay trong quá trình sản xuất xi măng
Bên cạnh việc phát triển các dòng sản phẩm có hàm lượng clinker thấp, giảm phát thải tại nhà máy xi măng cũng là một hướng đi quan trọng. Chuyên gia kỹ thuật Công ty Cổ phần Xi măng FiCO-YTL đề cập đến nỗ lực giảm phát thải trong chính quá trình sản xuất xi măng thông qua nhiều giải pháp ngắn, trung và dài hạn.
Trong ngắn và trung hạn, các giải pháp gồm nâng cao hiệu suất thiết bị, tận dụng nhiệt thải để phát điện, tự động hóa dây chuyền, sử dụng năng lượng tái tạo, nghiên cứu xi măng phát thải thấp và thay thế một phần nguyên liệu, nhiên liệu truyền thống. Những giải pháp này giúp giảm tiêu hao năng lượng trên mỗi đơn vị sản phẩm, đồng thời hạn chế lượng nhiên liệu hóa thạch sử dụng trong quá trình nung clinker.
Trong đó, tận dụng nhiệt thải để phát điện là giải pháp có thể khai thác nguồn năng lượng còn dư từ dây chuyền sản xuất. Việc thu hồi nhiệt từ khí thải và thiết bị làm nguội clinker giúp tạo ra điện năng phục vụ hoạt động của nhà máy, qua đó giảm nhu cầu sử dụng điện từ hệ thống bên ngoài.
Về dài hạn, các hướng nghiên cứu được đặt ra gồm sử dụng vật liệu kết dính thay thế như đất sét nung, cao lanh nung; điện khí hóa, sử dụng hydro cho lò nung và công nghệ thu giữ, sử dụng, lưu trữ carbon (CCUS). Đây là những giải pháp có tiềm năng giảm sâu phát thải trong ngành xi măng, đặc biệt đối với lượng CO₂ phát sinh từ phản ứng hóa học trong quá trình sản xuất clinker – nguồn phát thải khó loại bỏ chỉ bằng các biện pháp tiết kiệm năng lượng.
Đối với FiCO-YTL, doanh nghiệp cho biết đang tập trung nghiên cứu, phát triển sản phẩm theo hướng kiểm soát hoạt tính clinker, nghiền riêng và kiểm soát công nghệ, nghiên cứu sử dụng thành phần khoáng từ phế phẩm công nghiệp, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng phụ gia hóa học.
Theo số liệu do FiCO-YTL cung cấp, các dòng xi măng bao gắn nhãn xanh ECOCem có lượng phát thải CO₂ thấp hơn khoảng 40-50% so với xi măng Portland truyền thống; các dòng xi măng xá có mức giảm khoảng 30-70%, tùy sản phẩm và chủng loại.
Doanh nghiệp cũng cho biết các sản phẩm được định hướng đáp ứng tiêu chuẩn TCVN, ASTM và cung cấp Tuyên bố môi trường sản phẩm (Environmental Product Declaration – EPD). Đây là cơ sở để các đơn vị tư vấn, chủ đầu tư và nhà thầu có thêm thông tin khi đánh giá tác động môi trường của vật liệu, đồng thời so sánh các sản phẩm có cùng công năng và yêu cầu kỹ thuật.
EPD cung cấp thông tin định lượng về các tác động môi trường trong vòng đời sản phẩm, trong đó có chỉ số tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP). Việc công bố dữ liệu này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh thị trường xây dựng ngày càng quan tâm đến carbon hàm chứa, công trình xanh và các tiêu chí phát triển bền vững.
Tuy nhiên, khi so sánh tỷ lệ giảm phát thải giữa các sản phẩm, cần xem xét đường cơ sở, phạm vi đánh giá vòng đời, đơn vị chức năng và phương pháp tính toán. Đây là những yếu tố quyết định tính tương đương và khả năng đối chiếu của các số liệu công bố.
Tái sử dụng phế thải, giảm tiêu hao nguyên liệu trong sản xuất và thi công bê tông
Một hướng khác được đề cập là tận dụng phế thải trong quá trình sản xuất và thi công bê tông. Thay vì coi bê tông tươi dư thừa, nước rửa xe bồn hay cốt liệu sau phá dỡ là chất thải phải xử lý, các thành phần này có thể được thu gom, phân tách và tái sử dụng phù hợp.
Trong hoạt động sản xuất bê tông thương phẩm, lượng bê tông dư sau mỗi ca giao hàng và nước rửa xe bồn thường tạo ra một lượng chất thải nhất định. Nếu không được thu gom, xử lý đúng quy trình, các thành phần này có thể gây lãng phí tài nguyên và phát sinh tác động môi trường.
Công nghệ lọc, thu hồi hồ xi măng, làm sạch cốt liệu và tái sử dụng nước rửa xe bồn góp phần giảm tiêu thụ nguyên liệu mới, hạn chế chất thải phát sinh. Nước sau xử lý có thể được tái sử dụng cho những công đoạn phù hợp khi đáp ứng yêu cầu chất lượng; phần cốt liệu thu hồi có thể được phân loại, kiểm tra và đưa trở lại quy trình sản xuất theo giới hạn kỹ thuật cho phép.
Đối với bê tông từ các công trình phá dỡ, việc nghiền, sàng và phân loại có thể tạo ra nguồn cốt liệu tái chế phục vụ một số hạng mục xây dựng. Giải pháp này giúp giảm nhu cầu khai thác cát, đá tự nhiên, đồng thời hạn chế lượng chất thải rắn phải vận chuyển đến nơi xử lý.
Tuy nhiên, chất lượng cốt liệu tái chế phụ thuộc vào nguồn bê tông đầu vào, mức độ tạp chất, thành phần hạt và đặc tính cơ lý sau xử lý. Vì vậy, việc sử dụng cần được kiểm soát thông qua các chỉ tiêu kỹ thuật, thí nghiệm và yêu cầu thiết kế cụ thể. TCVN 11969:2018 về cốt liệu lớn tái chế cho bê tông là một trong những tiêu chuẩn được dẫn trong tham luận liên quan đến giải pháp này.
Bên cạnh đó, việc tái sử dụng bê tông tươi dư thừa, nước rửa xe bồn và cốt liệu tái chế cần có quy trình phân loại, kiểm soát chất lượng riêng, không đồng nhất các nguồn vật liệu này với nhau. Chỉ những thành phần đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mới được đưa trở lại sản xuất hoặc sử dụng cho các mục đích phù hợp.
Kết hợp nhiều giải pháp để giảm phát thải trong toàn bộ vòng đời công trình
Có thể thấy, giảm phát thải carbon trong xây dựng không chỉ phụ thuộc vào việc lựa chọn một loại xi măng xanh hay bê tông phát thải thấp, mà cần sự phối hợp của nhiều giải pháp xuyên suốt chuỗi giá trị vật liệu. Từ tối ưu quy trình sản xuất clinker, thay thế nhiên liệu và nguyên liệu, phát triển chất kết dính ít carbon đến thiết kế cấp phối bê tông, tái sử dụng phế thải và kiểm soát chất lượng thi công, mỗi khâu đều có khả năng đóng góp vào mục tiêu chung.
Đối với các công trình cao tầng và dự án nhà ở xã hội, việc lựa chọn xi măng phát thải thấp cần được đưa vào ngay từ giai đoạn thiết kế, lập dự toán và lựa chọn nhà cung cấp. Chủ đầu tư, đơn vị tư vấn và nhà thầu cần phối hợp đánh giá đồng thời các yếu tố về cường độ, độ bền, khả năng thi công, giá thành và lượng phát thải trên cùng đơn vị chức năng.
Trong dài hạn, khi dữ liệu EPD được phổ biến hơn, công nghệ sản xuất xi măng tiếp tục được cải tiến và nguồn cung vật liệu khoáng thay thế được kiểm soát tốt, xi măng và bê tông phát thải thấp có thể mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều phân khúc công trình.
Đây không chỉ là hướng đi giúp ngành xi măng giảm dấu chân carbon mà còn góp phần thay đổi cách tiếp cận trong ngành xây dựng: từ ưu tiên chi phí vật liệu ban đầu sang đánh giá tổng thể hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường trong suốt vòng đời công trình.
Nguồn tham khảo chính: Baoxaydung
Build.Data
