Các nước phát triển đều đang áp dụng chính sách tái chế và tái sử dụng chất thải. Ở Đức, 60% lượng CTRSH được đưa đi tái chế; nhiều thành phố Nhật Bản đạt tới 80%. Các nước phát triển đang nỗ lực chuyển sang các công nghệ không rác thải và kinh tế tuần hoàn. Hồng Kông tạo ra khoảng 1,3 triệu tấn chất thải từ việc phá dỡ các tòa nhà mỗi năm, còn Trung Quốc hơn hai tỷ tấn mỗi năm, chiếm khoảng 40% tổng khối lượng CTRSH của nước này; tỷ lệ thu hồi chất thải này là khoảng 55%. Việc tái chế một số loại chất thải cụ thể tạo năng lượng cho các nhà máy điện.

Gian trưng bày 2 tầng tại triển lãm MIPCOM ở Cannes, hoàn toàn bằng vật liệu tái chế. Sau khi hoàn thành “sứ mệnh”, công trình có thể tháo dỡ và tái sử dụng, sau đó được tái chế khi hết vòng đời.

Xây dựng các công trình từ những vật liệu quen thuộc và theo cách truyền thống ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường xung quanh. Để sản xuất vật liệu xây dựng như bê tông, cốt thép, kính, nhựa, các nhà máy hoạt động và thải ra khí thải độc hại và CO2. Sử dụng vật liệu xây dựng bằng gỗ dẫn đến suy giảm cây xanh và rừng.

Tại nhiều thành phố của Nga tồn tại số lượng không nhỏ các tòa nhà quá cũ nát cần phải phá dỡ. Trong một thời gian dài, những công trình xây dựng cũ nát bị loại bỏ bằng cách cho nổ, sau đó máy xúc vận chuyển chất thải xây dựng (bê tông, thủy tinh, kim loại) đến các bãi chôn lấp được cấp phép để xử lý vô hại hóa các thành phần đặc biệt độc hại, bởi vì việc phân hủy các chất độc hại có trong nhiều loại vật liệu xây dựng như chì, amiang…ảnh hưởng rất nhiều đến môi trường sinh thái. Để giảm thiểu chất thải xây dựng và tái sử dụng chúng, trước hết cần phân loại phế thải vật liệu đúng cách. Có nhiều cách khác nhau để phá dỡ tòa nhà: thủ công, sử dụng thiết bị đặc biệt và kết hợp. Lựa chọn đúng biện pháp tháo dỡ sẽ giúp đơn giản hóa việc phân loại chất thải xây dựng.

Thiết kế nhà từ những chai thủy tinh

Hiện Nga có rất ít doanh nghiệp tham gia tái chế chất thải sản xuất và tiêu dùng. Công ty Satori (Moskva) chuyên tái chế chất thải xây dựng và tái tiêu thụ các sản phẩm tái chế, nhưng những doanh nghiệp như Satori đếm trên đầu ngón tay trong cả nước. Cần phải phát triển ngành sản xuất này và xây dựng thêm nhiều nhà máy tái chế chất thải tại Nga. Noi theo một số quốc gia, một số loại CTRSH được xem như nguyên liệu thứ cấp cho ngành xây dựng Nga - đây là cách tiếp cận hợp lý và thân thiện với môi trường, đồng thời giúp giảm đáng kể việc sản xuất nguyên liệu mới, năng lượng và giảm sản sinh ra chất thải, cũng là một trong những mục tiêu chính của xây dựng xanh.

Xây dựng xanh là phương pháp xây dựng hiện đại nhằm giảm sử dụng năng lượng và nguồn vật chất trong toàn bộ thời gian tồn tại của tài sản (xây dựng, vận hành, thanh lý) và mong muốn tạo điều kiện cải thiện chất lượng để mang lại tiện nghi cho người cư trú bên trong toà nhà. Hiện nay, xây dựng xanh được cấu trúc theo các tiêu chuẩn sinh thái nhằm thúc đẩy quá trình chuyển đổi nhanh chóng từ thiết kế truyền thống sang thiết kế bền vững các tòa nhà / công trình.

Dự án Nhà Hy vọng ở Vùng Tula - dự án nhà xã hội sinh thái đầu tiên của Nga có ứng dụng vật liệu tái chế

Tiêu chuẩn sinh thái tập hợp các tiêu chí và yêu cầu nhằm đảm bảo phân tích toàn diện và đầy đủ tất cả các hệ thống của tòa nhà (về vị trí, hiệu quả sử dụng nước, tiết kiệm năng lượng, vật liệu thân thiện với môi trường, vi khí hậu tiện nghi, sức khỏe và phúc lợi xã hội) bằng điểm số, và cấp chứng nhận tương ứng cho tòa nhà. Đó là bộ quy tắc mà việc thiết kế và xây dựng tòa nhà sinh thái cần phải tuân thủ. Tiêu chuẩn sinh thái dựa trên các chuẩn mực về môi trường, và còn quy định tác động của các tòa nhà đến sức khỏe con người, thiên nhiên và việc tiêu thụ hợp lý tài nguyên tự nhiên.

Liên bang Nga đã thông qua một số văn bản pháp quy liên quan đến quản lý chất thải; một phần đáng kể các tiêu chuẩn môi trường dành cho quy định về phát thải độc hại trong lĩnh vực sản xuất; trong khi đó, các văn bản quy phạm pháp luật về quản lý hợp lý CTRSH, chất thải sản xuất và tiêu dùng còn ít. Việc áp dụng các tiêu chuẩn môi trường trong xây dựng, được hỗ trợ bởi pháp luật quốc gia về môi trường, do đó trở nên đặc biệt quan trọng.

Hệ thống chứng nhận sinh thái cho các tòa nhà quy định nhiều khía cạnh của thiết kế và vận hành - giảm chi phí vận hành cho việc tiêu thụ năng lượng và nước, bảo tồn các nguồn tài nguyên thiên nhiên khó tái tạo, giảm lượng khí thải CO2 vào khí quyển, lựa chọn vật liệu an toàn, xử lý hợp lý CTRSH, chất thải sản xuất và tiêu dùng, khả năng xây dựng bằng vật liệu trên cơ sở nguyên liệu thứ cấp.

Nguyên liệu thứ cấp được hiểu là các sản phẩm và vật liệu sau quá trình sử dụng lâu dài và bị ăn mòn sẽ được tái sử dụng mà không cần chuyển đổi, hoặc sau khi xử lý nguyên liệu này. Các loại nguyên liệu thứ cấp sau đây được phân ra: giấy loại (giấy, bìa cứng, báo); thủy tinh (hộp thủy tinh, kính vỡ); kim loại phế liệu (kim loại đen, kim loại màu, kim loại quý); hóa chất (axit, kiềm, chất hữu cơ); sản phẩm dầu mỏ (dầu, bitum, nhựa đường); điện tử (sản phẩm, bo mạch, pin, đèn thủy ngân, dây điện); nhựa (PET, PVC, PVD, ABS, PS, HDPE); cao su (lốp xe, cao su); sinh học (chất thải thực phẩm, chất béo); gỗ (cành, dăm, lá); các yếu tố xây dựng (gạch, bê tông, cốt thép); nước thải. Khi một số loại chất thải và nguyên liệu thứ cấp được tái chế thành vật liệu xây dựng, chi phí của công trình sẽ giảm đáng kể. Thậm chí, với một thiết kế hợp lý, chỉ cần tháo dỡ cẩn thận một số bộ phận của tòa nhà cũ và mang lại cho nó “cuộc sống thứ hai”.

Danh mục nguyên liệu thứ cấp quy định trong GOST R 54099-2010 gồm: nguyên liệu gỗ thứ cấp, nguyên liệu thực phẩm thứ cấp, nguyên liệu polymer thứ cấp, nguyên liệu xây dựng thứ cấp, nguyên liệu dệt may thứ cấp, giấy loại.

Vật liệu xây dựng trên cơ sở nguyên liệu thứ cấp có thể được phân loại theo các tiêu chí sau:

1. Nguyên liệu thứ cấp kích cỡ nhỏ không tái chế.

Lốp ô tô có thể là vật liệu xây dựng, đã có nhiều ví dụ thực tế về sử dụng nguyên liệu này cho móng và tường: mỗi chiếc lốp được lấp đầy bằng đất, xếp chồng lên nhau và khoảng trống giữa chúng được lấp đầy bằng hỗn hợp nước, xi măng và đất. Các bức tường bên ngoài và bên trong được phủ bằng vữa xi măng, giúp cải thiện đáng kể đặc tính cách nhiệt (nhiệt tích tụ vào ban ngày và thoát dần vào trong nhà vào ban đêm).

Nguyên liệu phổ biến để xây dựng mà không cần xử lý thêm là các khối nhựa và thủy tinh. Chai lọ trong suốt cải thiện khả năng chiếu sáng trong phòng, giúp tiết kiệm năng lượng, đồng thời lớp không khí bên trong chai đóng vai trò là chất cách nhiệt tốt, nhờ đó đạt  nhiệt độ tiện nghi trong phòng với chi phí thấp hơn. Những chai rỗng chứa đầy vật liệu rời (cát hoặc đất) trở thành những khối xây hiệu quả. Quá trình xây các kết cấu tường gồm việc lắp đặt các trụ đỡ (bằng gạch, gỗ, kim loại) có độ dày bằng chiều cao của chai được sử dụng. Để bịt kín các lỗ, sử dụng hỗn hợp cát - xi măng.

2. Nguyên liệu thứ cấp được tái chế

Vật liệu tái chế là dạng chế phẩm phổ biến nhất. Một trong số đó là đá nhiệt dẻo, được làm từ các đường ống, vi mạch, tivi, máy ghi âm và điện thoại sau khi đem nghiền vụn. Vật liệu này không thấm nước, không bị mục nát và không có mùi đặc trưng. Để đảm bảo an toàn cho sức khỏe, chỉ những nguyên liệu thứ cấp không độc hại mới được sử dụng để sản xuất các viên xây. Nhiều doanh nghiệp châu Âu đã sử dụng tro thu được sau khi đốt các phế phẩm gỗ để làm đường và làm phân bón cho cây trồng.

Tại Nga, sản xuất xi măng portland xỉ rất phát triển. Việc thêm xỉ vào clinker xi măng và sản xuất cốt liệu từ xỉ bảo đảm gia tăng cường độ, giảm trọng lượng, giảm áp lực lên đất, cải thiện hiệu suất nhiệt và tính chịu lửa của kết cấu xây dựng, đặc biệt là giảm giá thành kết cấu tới 20–30%. Hàm lượng xỉ trong xi măng xỉ portland có thể lên tới 50%. Đồng thời, sẽ không cần thiết phải khai thác các mỏ đá mới để lấy đá vôi, đất sét làm xi măng, lấy sỏi và đá dăm làm cốt liệu cho bê tông. Nga cũng có phương pháp sản xuất keramzit từ bùn thải của nhà máy xử lý nước thải.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học thế giới đã tiến hành các thí nghiệm về ảnh hưởng của các loại, khối lượng chất kết dính bổ sung và cốt liệu từ bê tông tái chế đến sự gia tăng độ bền và tuổi thọ của vật liệu. Nguyên liệu có thể bao gồm chất thải nguy hại, tro bay, cát và chai thủy tinh không tái chế. Các nhà nghiên cứu đang xem xét các hỗn hợp bê tông khác nhau có thể được sử dụng để xây những ngôi nhà thân thiện với môi trường.

Hiện nay, nhiều công ty Nga đang sản xuất các loại sản phẩm sau từ chất thải polymer (polyethylene, polyvinyl clorua, polystyrene, polypropylen): gạch lát, xúc giác, gạch ốp lát; các rào chắn của bãi đỗ xe, cọc tiêu trên đường; đá viền và đá ốp tường; lưới địa kỹ thuật cho các bãi cỏ, để thoát nước; nắp hố ga, thành giếng, khay thoát nước; khối xây tường; tấm vách ngăn; vật liệu tổng hợp có polymer trong thành phần (bê tông polystyrene, bê tông polystyrene thạch cao, bê tông bọt nhựa thạch cao); vật liệu tổng hợp polymer dựa trên polystyrene thải (PS) (sơn và vecni hòa tan hữu cơ, vật liệu tổng hợp polymer ép trên cơ sở PS thải, vật liệu tổng hợp polymer cách nhiệt trên cơ sở vữa polystyrene). Chất thải polymer nghiền được sử dụng để nâng cao cường độ va đập và khả năng chống ăn mòn của bê tông...

3. Nguyên liệu thứ cấp dạng ép

Có thể ép chất thải giấy, rơm rạ và các nguyên liệu thực vật khác. Trong quá trình xây dựng, khung gỗ được quây quanh toàn bộ chu vi bằng các khối ép như vậy làm nền cho các tường đồng thời là vật liệu cách nhiệt rất hiệu quả. Khi xây tường từ các khối rơm, để nâng cao cường độ và tính chịu lửa, trên bề mặt của các khối cả bên trong và bên ngoài đều có ba lớp thạch cao.

Giá thành rẻ, chi phí nhân công thấp, kết cấu tường nhẹ, không đòi hỏi nền móng vững chắc là những ưu thế cơ bản của hình thức xây dựng này.

4. Nguyên liệu thứ cấp cồng kềnh không tái chế

Phế thải xây dựng cồng kềnh gồm một số loại cấu kiện xây dựng (khối, đá), cấu kiện xây dựng đúc sẵn (ống, dầm), các sản phẩm sản xuất hàng loạt (panel, giàn...).

Vật liệu có thể sử dụng trong xây dựng là các container đã qua sử dụng, có độ bền, có khả năng chống chịu các tác động của môi trường xâm thực. Để bớt bị nung nóng, cải thiện khả năng cách nhiệt của các yếu tố kim loại cần áp dụng biện pháp cách nhiệt bổ sung. Trong xây dựng, các silo bằng thép mạ kẽm (thùng chứa) đã bỏ đi có đáy phẳng hoặc thoáng khí có quạt thông gió bắt buộc bên trong cũng được sử dụng. Với chiều cao 9m, các thùng này có thể làm nhà ở hai hoặc ba tầng.

Một số công nghệ xây dựng có thể áp dụng đối với các nguyên liệu thứ cấp:

- Xếp, đặt các khối (lốp xe, chai lọ, khối ép, đá và gạch tái sử dụng) theo thứ tự nhất định, liên kết bằng vữa;

- Xây khung gỗ hoặc khung kim loại, lấp đầy bằng các bức tường từ nguyên liệu thứ cấp không tái chế hoặc chất thải được ép thành khối;

- Xây dựng module sử dụng chất thải cồng kềnh như ống bê tông cốt thép, container, thùng chứa, thân máy bay...

Đối với các công trình làm từ rác thải, cách tiết kiệm và thân thiện với môi trường nhất là sử dụng chai và lốp xe làm khối xây. Cách này có một số ưu điểm: đẩy nhanh quá trình xây dựng; không cần trụ đỡ bổ sung, giúp giảm đáng kể việc sử dụng nguyên liệu truyền thống; hơn nữa, tạo khả năng cách nhiệt và khả năng chịu nhiệt, giúp giảm chi phí sưởi ấm cho ngôi nhà. Ngày càng có nhiều lựa chọn vật liệu để tái sử dụng trên cơ sở nguyên liệu tái chế, qua đó giảm chi phí xây dựng và giảm tác động tiêu cực đến môi trường.

Ví dụ điển hình về xây dựng nhà ở có sử dụng nguyên liệu thứ cấp đã được chứng nhận theo tiêu chuẩn LEED của Mỹ và hệ thống chứng nhận tự nguyện “Tiêu chuẩn xanh” là dự án “Nhà Hy vọng” ở Vùng Tula, dự án nhà ở xã hội - nhà ở sinh thái đầu tiên của Nga (được khởi công xây dựng từ năm 2012). Đây là dự án PPP về xây dựng nhà ở tiết kiệm năng lượng gồm 17 căn hộ trong khuôn khổ chương trình mục tiêu hiện đại hóa quỹ nhà ở cũ nát, và có thể nhân rộng tại các vùng miền trên toàn Liên bang. Nhà Hy vọng áp dụng một số giải pháp công nghệ độc đáo: các công nghệ nano; vật liệu tiết kiệm năng lượng; đèn LED chiếu sáng; bộ thu năng lượng mặt trời; máy bơm nhiệt nguồn không khí; thu hồi nhiệt từng căn hộ; thông gió sử dụng thiết bị di động UVRK-50; sàn có hệ thống sưởi Rehau; vật liệu mặt dựng từ xi măng sợi Eternit. Bốn loại vật liệu cách nhiệt thân thiện với môi trường đã được sử dụng để xây dựng ngôi nhà gồm ecowool làm từ giấy tái chế thứ cấp (cách nhiệt cho các phòng ở phần trên của tòa nhà); cách nhiệt để bảo vệ (Shelter) - vật liệu được làm từ chai nhựa (vật liệu cách nhiệt để lấp đầy khoảng trống trên tường); thủy tinh bọt (foamcrete) làm móng nhà (làm từ kính tái chế thứ cấp); bê tông bọt. Các tính chất về độ bền vững của tòa nhà, các chỉ số về hiệu quả năng lượng và tiện nghi của môi trường sống đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của tiêu chuẩn môi trường hiện đại và tiêu chuẩn môi trường trong xây dựng, đặc biệt là LEED của Mỹ và hệ thống chứng nhận tự nguyện “Tiêu chuẩn xanh” của Nga.

Tạp chí Quỹ đạo Xây dựng Nga tháng 4/2023

ND: Lệ Minh