Trên toàn thế giới hiện nay, “Tình trạng khẩn cấp về khí hậu” tiếp tục thể hiện một trọng tâm mới trên toàn cầu về giải quyết biến đổi khí hậu. Với 36% năng lượng toàn cầu được dành cho các tòa nhà và 8% lượng khí thải toàn cầu do xi măng gây ra, cộng đồng kiến trúc đang bị cuốn vào dòng chảy vật liệu, năng lượng và ý tưởng liên quan đến biến đổi khí hậu, ở cả nguyên nhân và giải pháp. 

Với ngành công nghiệp xây dựng bị chi phối bởi việc sử dụng bê tông, thép và gỗ, bất kỳ nỗ lực nào nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường của xây dựng lên thế giới tự nhiên sẽ liên quan đến việc sửa đổi cả quá trình sản xuất và sử dụng các nguyên liệu thô này. Do đó, chúng ta cần xem xét kỹ hơn các giá trị về môi trường và lợi ích đằng sau các vật liệu thô đang thống trị kiến trúc hiện đại.

Xi măng

Ngày nay, hơn 4 tỉ tấn xi măng được sản xuất mỗi năm, làm thải ra hơn 1,5 tỉ tấn khí CO2. Trung Quốc là quốc gia đứng đầu thế giới về sản xuất xi măng và thải ra khí thải có liên quan, theo sau là Ấn Độ, châu Âu và Hoa Kỳ. Tuy nhiên, việc tiêu thụ xi măng của Trung Quốc chững lại đã khiến sản lượng xi măng toàn cầu chững lại từ năm 2014 trở đi, ở mức 4 tỷ tấn. Khi các thị trường xây dựng trong tương lai hướng tới Đông Nam Á và châu Phi cận Sahara, người ta dự đoán rằng sản lượng xi măng có thể phải tăng 25% vào năm 2030 để theo kịp tốc độ.

Vậy tại sao xi măng lại là chất gây ô nhiễm nặng như vậy? Nguyên nhân thường nằm ở quá trình khai thác đá và vận chuyển, tuy nhiên điều này chỉ chiếm dưới 10% lượng khí thải do xi măng gây ra. Trong báo cáo của BBC, hơn 90% lượng khí thải của ngành trên thực tế có thể là do quá trình sản xuất “clinker” – một thành phần chính của bê tông.

Quá trình này bao gồm một lò quay được nung nóng đến hơn 1.400C (2.600F), được nạp bằng hỗn hợp đá vôi, đất sét, quặng sắt và tro đã được khai thác. Hỗn hợp này được tách thành canxi oxit và C02, lúc này khí CO2 được giải phóng để lại những quả bóng màu xám có kích thước như viên bi, được gọi là clinker. Sau đó, clinker được làm nguội, nghiền và trộn với đá vôi và thạch cao để tạo thành xi măng sẵn sàng vận chuyển.

Thép

Ngày nay, trên thế giới có hơn 1,2 tỉ tấn thép thô được sản xuất mỗi năm và Trung Quốc là quốc gia đi đầu về sản lượng thép được sản xuất. Thép chịu trách nhiệm cho 7% – 9% lượng khí thải trực tiếp từ nhiên liệu hóa thạch với mỗi tấn được sản xuất sẽ tạo ra trung bình 1,83 tấn khí thải CO2. Vì thép không chỉ là vật liệu trung tâm của ngành công nghiệp kiến ​​trúc hiện đại, đặc biệt là ở các thành phố và các công trình lớn mà còn là một trong những mặt hàng được giao dịch nhiều nhất trên thế giới sau dầu mỏ, nên sẽ có một sức ép đáng kể lên ngành công nghiệp này trong việc giới thiệu những sản phẩm thân thiện hơn với môi trường.

Tương tự như bê tông, sản xuất thép đòi hỏi sự gia tăng nhiệt nhanh chóng của nguyên liệu thô ở nhiệt độ cực cao, một điều về cơ bản không thay đổi kể từ buổi bình minh của cuộc cách mạng công nghiệp vào những năm 1800. Các loại lò lớn dựa vào nhiên liệu nặng carbon có nguồn gốc từ than đá để khử quặng sắt thành kim loại lỏng, sau đó được luyện thành thép. Carbon dioxide xuất hiện ở đầu ra là điều không thể tránh khỏi của quá trình.

Nói với Financial Times, ông Nicole Voigt của Tập đoàn Tư vấn Boston đã đưa ra các phương án để giảm tác động môi trường của thép: “Có hai cách bạn có thể giảm lượng khí thải carbon. Một là bạn tránh CO2 trong quá trình sản xuất thép, vì vậy bạn cố gắng sử dụng phế liệu hoặc thứ gì đó không phải carbon làm chất khử. Hoặc là bạn sử dụng công nghệ cuối đường ống , đó là lưu trữ hoặc sử dụng carbon. Câu hỏi được đặt ra là nên đi theo hướng nào vẫn còn đang được tranh luận, mặc dù vế thứ hai có vẻ khả thi hơn.

Gỗ

Gỗ thể hiện bốn điểm khác biệt chính so với thép và bê tông. Thứ nhất, gỗ là nguyên liệu thô tái tạo duy nhất trong ba nguyên liệu chủ đạo trong xây dựng công trình. Thứ hai, nó đòi hỏi một lượng năng lượng tương đối nhỏ so với hai vật liệu còn lại trong khai thác và tái chế. Thứ ba, gỗ không tạo ra chất thải khi hết tuổi thọ và có thể được tái sử dụng trong một số sản phẩm trước khi được sử dụng làm nhiên liệu. Thứ tư, gỗ giữ lại lượng carbon đáng kể, với một cây chứa một tấn CO2.

Trong những năm gần đây, giá trị carbon thấp của gỗ là động lực thúc đẩy gỗ trở thành tương lai của ngành xây dựng ở quy mô lớn. Gỗ dán (Gluelam), Gỗ ghép chéo (CLT), Gỗ dán nhiều lớp (LVL), Gỗ sợi dán nhiều lớp (LSL) và Gỗ sợi ghép song song (PSL) là một số sản phẩm làm từ gỗ đang cớ mặt trên thị trường, có sự tiêu chuẩn hóa và là lựa chọn sinh thái thay thế phổ biến cho bê tông và thép.

Tuy nhiên, các quy trình sản xuất gỗ cũng không tránh khỏi những ý kiến trái chiều. Năng lượng sinh khối, một hệ thống sử dụng nguyên liệu gỗ thô làm cơ sở cho nhiên liệu, mang đến một giải pháp thay thế sạch hơn năng lượng dựa trên nhiên liệu hóa thạch, nhưng cũng đặt ra những thách thức. Quản lý sai nguyên liệu thô cho sinh khối có thể dẫn đến mất rừng và gây suy thoái đất, trong khi nhiều thực vật sinh khối vẫn dựa vào nhiên liệu hóa thạch vì tính khả thi về kinh tế. Việc đốt sinh khối cũng tạo ra khí nhà kính như carbon monoxide và carbon dioxide, những chất đáng lí phải được thu giữ và tái chế nếu sinh khối trở thành một chất thay thế thuyết phục cho dầu và khí đốt.