Các KTS là những người đóng vai trò quan trọng trong việc ứng phó biến đổi khí hậu khi mà các tòa nhà chiếm 1/3 năng lượng tiêu thụ toàn cầu và 2/5 lượng phát thải khí nhà kính. Vì lẽ đó, một loạt các chiến dịch, cách thức trong lĩnh vực kiến trúc được thực hiện nhằm nỗ lực trong vấn đề chống biến đổi khí hậu được đưa ra trong đó có biện pháp khử carbon cho công trình.
Khái niệm “khử carbon” gần đây đã được thịnh hành trong các bài phát biểu chính trị và sự kiện môi trường toàn cầu. Tuy nhiên trong kiến trúc, thuật ngữ này vẫn chưa thực sự được chú ý để thay đổi nhận thức về thiết kế xây dựng trong tương lai. Các tòa nhà đang chiếm tới 33% năng lượng tiêu thụ toàn cầu và 39% lượng phát thải khí nhà kính. Do vậy, các kiến trúc sư là người đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên những công trình có khả năng ngăn chặn hoặc đảo ngược tình trạng biến đổi khí hậu.
Với việc carbon đóng vai trò như thước đo được thống nhất chung để theo dõi lượng phát thải khí nhà kính của một tòa nhà thì một trong những yếu tố quan trọng nhất để đạt được mục tiêu chính là khử carbon cho công trình.
Quá trình khử carbon bao gồm việc giảm carbon hoạt động cũng như năng lượng tiêu tốn (embodied carbon), tương ứng với việc phát thải carbon trong giai đoạn sử dụng và trong toàn bộ vòng đời của tòa nhà. Chu trình này bao gồm việc khai thác, vận chuyển, lắp đặt, sử dụng và kết thúc vòng đời của vật liệu và đồ đạc. Chỉ tính riêng chu trình vòng đời đã chiến 11% lượng khí thải toàn cầu và 28% lượng khí thải ngành xây dựng toàn cầu.
Nhiều sáng kiến được đưa ra để giảm thiểu lượng carbon thải ra ngoài môi trường như sáng kiến Cam kết về các tòa nhà không carbon ròng được đưa ra tại Hội nghị thượng đỉnh hành động khí hậu toàn cầu năm 2018, thúc đẩy việc giảm lượng carbon từ những hoạt động trên thông qua lời kêu gọi giảm khí thải CO2 ra môi trường xuống 0 hoặc âm.
Hay trong bản báo cáo của Hội đồng Công trình xanh Thế giới (WorldGBC) đưa ra, chương trình “Net Zero Carbon Buildings Commitment” với 42 đơn vị ký kết cam kết đến năm 2050 sẽ cắt giảm được lượng phát thải trong công trình xây dựng tương đương với 221 triệu tấn CO2e – đồng nghĩa với việc loại bỏ được 47,3 triệu ô tô đang hoạt động trên đường.
Để đạt được những mục tiêu này, điều quan trọng cần phải cân nhắc tới quy trình, sản phẩm và dữ liệu để phục vụ mục đích thực tế cho những kiến trúc sư đang tìm kiếm giải pháp thực tế. Dưới đây là 10 chiến lược dựa trên bài viết của ArchDaily.
1. Tiếp cận quá trình khử carbon toàn diện ở cả 3 cấp độ
Do các mô hình chiến lược giảm thiểu carbon khác nhau mang lại những hiệu quả khác nhau và ở mỗi giai đoạn xây dựng đòi hỏi quy trình khác nhau nên Viện Tài nguyên Thế giới (WRI) đã thống nhất đưa ra danh sách cấp độ các chiến lược được xếp hạng theo mức độ ưu tiên và có thể tóm tắt thành 3 quy trình khử carbon.
Danh sách của WRI đưa ra về giảm phát thải trong xây dựng bao gồm: sử dụng năng lượng hiệu quả trước năng lượng tái tạo; năng lượng tái tạo tại chỗ trước năng lượng tái tạo ngoài cơ sở và năng lượng tái tạo trước khi đền bù carbon (carbon offset: đầu tư vào năng lượng tái tạo ở nơi khác). Đối với năng lượng tiêu tốn, cần phải giảm lượng carbon một lần nữa trước khi đền bù carbon. Phương pháp đền bù carbon này luôn ở mức ưu tiên thấp vì nó chỉ được khuyến nghị trong trường hợp không khả thi việc cung cấp 100% năng lượng tái tạo
Với thứ bậc ưu tiên này, chúng ta có thể tiếp cận việc khử carbon của công trình ở ba cấp độ khác nhau:
- Giảm lượng carbon hoạt động trong các tòa nhà hiện có thông qua hiệu quả năng lượng.
- Sử dụng năng lượng tái tạo để đáp ứng nhu cầu năng lượng thấp còn lại, lý tưởng là sử dụng tại chỗ hoặc bên ngoài khu vực lân cận nếu cần thiết.
- Giảm lượng carbon của các tòa nhà mới trong toàn bộ vòng đời của chúng.
Các cấp độ này không phải là quy trình gắn kết, các kiến trúc sư nên tùy thuộc vào giai đoạn hoặc yêu cầu tòa nhà để đạt được mục đích cuối cùng giảm năng lượng tiêu tốn. Việc phân biệt ba cấp độ này chỉ đơn giản đóng vai trò như hướng dẫn hữu ích cho các kiến trúc sư và chủ đầu tư tiếp cận quá trình khử carbon trong những dự án của họ.
2. Xem xét song song quá trình phát thải carbon trong vận hành và tiêu tốn năng lượng
Việc giảm cả carbon phát thải trong quá trình vận hành và năng lượng tiêu tốn là những bước cần thiết trong quá trình khử carbon trong kiến trúc. Tuy nhiên, đối với các tòa nhà hiện tại, vì vật liệu đã có sẵn nên năng lượng tiêu tốn có thể ít được xem xét độ cần thiết hơn và chủ sở hữu ngôi nhà nên ưu tiên đến hoạt động phát thải carbon trong vận hành bằng không.
Ngược lại, trong quá trình xây dựng các công trình mới, trách nhiệm của các kiến trúc sư nếu chỉ xem xét tới một loại phát thải carbon hoặc loại khác có thể mang tới kết quả sai lệch về tác động môi trường. Ví dụ, việc sử dụng một số vật liệu tạo ra lượng phát thải carbon vận hành thấp nhưng năng lượng tiêu tốn lại cao trong toàn bộ chu trình và ngược lại. Một tòa nhà sử dụng ít vật liệu cách nhiệt và kính một lớp thường sẽ có chỉ số năng lượng tiêu tốn thấp hơn nhưng lượng carbon vận hành lại cao hơn so với một tòa nhà được cách nhiệt tốt.
Tương tự như vậy, trong khi thiết bị sản xuất năng lượng tái tạo có thể làm giảm đáng kể lượng carbon phát thải trong quá trình hoạt động, các kiến trúc sư cần nhớ rằng việc sản xuất thiết bị như vậy để lại một lượng khí thải carbon. Do những mâu thuẫn tiềm ẩn này, điều cần thiết chính là xem xét tới cả hai loại sản lượng carbon khi lựa chọn vật liệu để tối ưu hóa hiệu quả năng lượng và để lại lượng khí thải carbon thấp nhất có thể.
3. Mục tiêu giai đoạn đầu của dự án
Để làm được điều này, các kiến trúc sư nên tiếp cận quá trình khử carbon một cách nghiêm ngặt và chi tiết ngay từ khi bắt đầu dự án. Các phương pháp thiết kế carbon thấp, đặc biệt nhằm mục tiêu đến carbon phát thải trong quá trình vận hành, đều phải hiệu quả nhất và tiết kiệm chi phí nhất khi xem xét trong giai đoạn đầu của dự án. Các giai đoạn đầu của dự án là chìa khóa cho nhiều phần của một thiết kế, bao gồm cả những phần có thể ảnh hưởng đáng kể đến lượng khí thải carbon.
Các kiến trúc sư có thể không thực hiện được thay đổi hiệu quả năng lượng sau này hoặc phạm vi các khả năng sẽ bị rút ngắn nghiêm trọng. Ví dụ việc lựa chọn địa điểm yêu cầu nền tảng rất kỹ càng bởi chúng có thể tăng gấp đôi lượng khí thải carbon nhưng các kiến trúc sư rất khó để sửa đổi lựa chọn của mình. Do đó, các kiến trúc sư bắt buộc phải phân tích các khả năng để giảm năng lượng tiêu tốn sớm trong quá trình thiết kế.
4. Sử dụng vật liệu nhẹ
Một cách mà các kiến trúc sư có thể đạt được mục tiêu này chính là sử dụng những vật liệu nhẹ. Trong nghiên cứu được thực hiện bởi Saint-Gobain khi so sánh hai cấu trúc tường bên trong thường được sử dụng ở Brazil, họ nhận thấy hệ thống trong lượng nhẹ hơn mang tới nhiều lợi ích về môi trường hơn.
Lựa chọn vật liệu nhẹ hơn là hệ thống tường thạch cao Placo, một bức tường thạch cao đinh tán bằng kim loại cách nhiệt, được so sánh với hệ thống tường truyền thống bằng gạch trát xi măng dày 140mm. Đối với một mét vuông tường ngăn, nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng hệ thống vách ngăn thạch cao thay tường truyền thống sẽ làm giảm 63% khả năng nóng lên toàn cầu, giảm 49% sử dụng năng lượng sơ cấp, giảm 80% trọng lượng hệ thống tường và giảm 36% lượng nước ngọt sử dụng.
Tương tự, một hệ thống tường ngoài nhẹ là Façade F4 được tìm thấy có thể giảm một nửa lượng khí thải CO2 so với mặt tiền đồ sộ truyền thống. Những sản phẩm này không chỉ chứng minh hiệu quả hệ thống tường nhẹ mà còn mang lại những phương án khả thi hữu hình cho kiến trúc sư khi tìm kiếm giải pháp thân thiện với môi trường.
5. Xem xét các nguyên liệu có nguồn gốc sinh học
Tương tự như vậy, một số vật liệu có nguồn gốc sinh học như gỗ, len sợi gai dầu và sợi gỗ lưu trữ carbon trong quá trình sử dụng đều có thể giảm mức carbon dioxide trong khí quyển trước khi xử lý vật liệu và loại bỏ carbon. Chính điều này làm chúng trở thành những vật liệu bền vững và mang lại hiệu quả cao.
Tuy nhiên, các kiến trúc sư khi xem xét lựa chọn này nên lưu ý rằng trong tiêu chuẩn đánh giá vòng đời EN15804-A2 mới, carbon dự trữ này – được gọi là carbon sinh học trong quá trình phát triển của thực vật – phải được tính riêng với lượng carbon bao gồm quá trình khai thác, vận chuyển, thiết lập, sử dụng, thời hạn sử dụng do những khác biệt quan trọng về mặt phân loại.
Ví dụ, năng lượng tiêu tốn của vật liệu có nguồn gốc sinh học có thể cao hơn vật liệu truyền thống do khoảng cách vận chuyển xa hơn so với địa điểm xây dựng và bản thân carbon sinh học có mức phát thải ròng bằng 0 trong toàn bộ thời gian tồn tại của nó, bởi sự hấp thụ và cuối cùng tái phát thải carbon. Theo tiêu chuẩn của LCA, carbon sinh học do đó được tính là riêng biệt được loại bỏ trong toàn bộ vòng đời – tức là nó không coi là để lại dấu chân carbon âm.
6. Thừa nhận các yếu tố nội thất là nơi có thể tiềm ẩn phát thải carbon
Một sai lầm phổ biến của các nhà thiết kế trong giai đoạn đầu lập kế hoạch là chỉ tính đến phần lõi và lớp vỏ thiết kế của tòa nhà khi tính toán năng lượng tiêu tốn nhưng lại quên đi các phụ kiện nội thất, có khí và thiết bị kỹ thuật tiềm tàng. Những vật liệu này có tuổi thọ ngắn hơn và có thể được thay mới nhiều lần trong suốt vòng đời của tòa nhà khiến sản lượng phát thải của chúng cũng chiếm phần đáng kể như bất kỳ yếu tố nào. Chỉ bằng cách tính đến các yếu tố nội thất quan trọng này, lượng carbon thể hiện mới được tính toán một cách chính xác.
7. Tái sử dụng hoặc tái chế vật liệu hiện có
Việc tái sử dụng vật liệu hiện có giúp loại bỏ bớt nhu cầu sản xuất vật liệu mới với chi phí môi trường cao. Nếu khả thi, các kiến trúc sư nên sản cố gắng mua những sản phẩm tái chế càng nhiều càng tốt để giảm lượng carbon thể hiện.
Ví dụ, trong ngành tráng men, thủy tinh được làm bằng cullet (thủy tinh vụn) – được tái sử dụng và do đó là thủy tinh đã khử carbon – có thể giảm 3% năng lượng sử dụng cho mỗi 10% cullet được sử dụng. Tương tự như vậy, khi sử dụng 1 tấn thủy tinh vụn có thể giảm lượng phát thải carbon tới 300kg. Vì vậy, kính được làm từ thủy tinh vụn hay những ví dụ khác từ vật liệu tái chế nên được xem xét trong quá trình khử carbon.
8. Sử dụng Đánh giá vòng đời (Life Cycle Assessments) hoặc EPD được xác minh bởi bên thứ ba
Các kiến trúc sư có thể đánh giá sản lượng carbon của tòa nhà thông qua Đánh giá vòng đời (LCA) theo tiêu chuẩn quốc tế và thông qua kết quả được công bố trong Tuyên bố Sản phẩm Môi trường (EPDs) đã được bên thứ ba xác minh.
Đây đều là những nguồn thông tin hợp lệ duy nhất về carbon trong sản phẩm và vật liệu xây dựng. LCA là kỹ thuật phân tích từ đầu đến cuối hoặc từ điểm đến ngưỡng để đánh giá tác động của môi trường ở tất cả các giai đoạn trong vòng đời của sản phẩm. EPD là các tài liệu đã được xác minh và đăng ký độc lập nhằm truyền tải thông tin “minh bạch và có thể so sánh được” về tác động môi trường trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm.
Các kiến trúc sư có thể sử dụng cả hai để xác định và đánh giá lượng khí thải carbon của cấu trúc được thiết kế. Một ví dụ đặc biệt có liên quan là EN 15804, cung cấp các quy tắc về danh mục sản phẩm cốt lõi (PCR) cho các công bố về môi trường của các sản phẩm và dịch vụ xây dựng. Do có liên quan đến ngành xây dựng, EN 15804 là tiêu chuẩn quan trọng đối với các kiến trúc sư đặc biệt là phải biết và đáp ứng được yêu cầu.
Có nhiều ứng dụng phần mềm khác nhau có thể tự động cung cấp Đánh giá vòng đời từ dữ liệu thiết kế và đưa ra các giải pháp tối ưu. Một ví dụ nổi bật là One Click LCA, lấy từ Revit, IFC (BIM), Excel, IESVE, mô hình năng lượng (gbXML) và các công cụ khác để tìm các giải pháp có thể so sánh và cung cấp các vật liệu phù hợp với EPD có thể truy cập được. Các kiến trúc sư khi nghiêm túc tìm kiếm quá trình khử carbon nên sử dụng công cụ này hoặc những ứng dụng tương tự để đảm bảo lượng carbon thể hiện càng thấp càng tốt.
9. Đưa các tòa nhà vào nền kinh tế tuần hoàn
Việc chấm dứt mô hình “lấy, làm, và lãng phí” để hướng tới nền kinh tế tuần hoàn hiệu quả tài nguyên là biện pháp cấp thiết cần thực hiện để đạt tới ngành xây dựng bền vững [8]. Một tòa nhà tuân thủ nguyên tắc của nền kinh tế tuần hoàn đương nhiên sẽ tiêu thụ ít tài nguyên hơn trong vòng đời của nó vì đã được thiết kế sử dụng hiệu quả tài nguyên, có thể thích nghi và mang tính lâu dài.
Trong tòa nhà này, như đã nêu ở trên, hầu hết các vật liệu cấu thành có tỉ lệ phần trăm tái chế cao sẽ làm giảm lượng phát thải carbon. Các vật liệu và sản phẩm được tái sử dụng cũng sẽ thải ra lượng carbon thấp hơn. Tất cả những giải pháp này là ví dụ của nền kinh tế tuần hoàn, thể hiện tầm quan trọng hàng đầu đối với việc khử carbon trong kiến trúc. Lĩnh vực xây dựng chiếm khoảng một nửa tổng số vật liệu khai thác và một phần ba lượng chất thải phát sinh ở toàn châu Âu. Do đó, việc loại bỏ các tác động tiêu cực của việc khai thác và những chất thải thông qua tái sử dụng và tái chế có tác động to lớn trong nỗ lực chấm dứt sự nóng lên toàn cầu.
10. Hỗ trợ các sáng kiến toàn cầu
Trong khi tất cả những chiến lược này đều tạo thành những giải pháp riêng lẻ quan trọng thì con đường khử carbon phải là nỗ lực của cả tập thể để mang lại kết quả đáng kể. Các doanh nghiệp có thể hỗ trợ vận động chính sách và nâng cao nhận thức bằng cách hỗ trợ các sáng kiến toàn cầu và địa phương như: Cam kết các tòa nhà không carbon ròng, Liên minh toàn cầu về công trình và xây dựng, Diễn đàn Lãnh đạo Carbon…
Báo cáo kêu gọi hành động năng lượng tiêu tốn năm 2019 của Hội đồng Công trình Xanh Thế giới đã nêu chi tiết kế hoạch đạt tới mức carbon hoạt động bằng không và lượng carbon thải ra ít hơn 40% cho tất cả các tòa nhà mới vào năm 2030, không carbon cho tất cả các tòa nhà mới và hiện có năm 2050. Kế hoạch này được phát triển một cách rõ ràng nhằm thực hiện tham vọng của Thỏa thuận Paris và giảm nhiệt độ trung bình toàn cầu xuống 2 độ C.
Tuy nhiên những mục tiêu này vẫn là những mục tiêu hi vọng có thể đạt được trong bối cảnh những tòa nhà liên tục mọc lên như ‘nấm sau mưa’ với diện tích tương đương diện tích sàn của Paris được bổ sung sau mỗi năm ngày và một nửa số tòa nhà vào năm 2060 vẫn chưa được xây dựng.
Để kế hoạch thành công trước những khó khăn này, các kiến trúc sư cần cùng nhau giảm lượng khí thải carbon trong ngành xây dựng nói chung và cần phải xem xét triệt để những chiến lược một cách tổng thể. Hy vọng với 10 chiến lược trên, bạn sẽ có cho mình những phương án khử carbon hữu ích để bảo vệ môi trường một cách hiệu quả nhất.
Biên dịch | Vũ Hương (Nguồn: Archdaily)
XEM THÊM:
- 4 dự án cải tạo tốn kém nhưng rất cần thiết cho ngôi nhà đang bị xuống cấp
- Làm thế nào để giảm thiểu tác hại của khí Formaldehyde trong nhà?
- Lệnh cấm nhà chọc trời bằng kính của New York: Giải pháp bền vững nào thay thế?