Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trước bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và sự thắt chặt của các quy chuẩn bảo vệ môi trường từ các thị trường xuất khẩu trọng điểm (Hoa Kỳ, Liên minh Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc), ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam đang đứng trước áp lực chuyển đổi sang mô hình sản xuất xanh và phát thải thấp. Các công cụ chính sách thương mại quốc tế mới ban hành như Cơ chế điều chỉnh biên giới carbon (CBAM) của EU áp dụng từ ngày 01/01/2026, Đạo luật Cạnh tranh Sạch (CCA) của Hoa Kỳ áp dụng từ năm 2024, cùng Quy định chống phá rừng của EU (EUDR) bắt buộc hàng hóa nhập khẩu phải kiểm soát nghiêm ngặt hàm lượng cacbon hàm chứa và tính hợp pháp của chuỗi cung ứng. Song song đó, Chính phủ Việt Nam đã đưa ra cam kết phát thải ròng bằng "0" (Net Zero) vào năm 2050 tại các Hội nghị COP26–COP28, cụ thể hóa bằng Nghị định số 06/2022/NĐ-CP về lộ trình phát triển thị trường carbon, Thông tư số 38/2023/TT-BCT và Thông tư số 23/2023/TT-BNNPTNT về đo đạc, báo cáo, thẩm định (MRV) phát thải khí nhà kính.

Theo báo cáo của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP, 2023b), lĩnh vực xây dựng và tòa nhà hiện chiếm 37% tổng lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu. Trong đó, phát thải từ sản xuất các loại vật liệu truyền thống như xi măng, bê tông, cốt thép, gạch ước tính khoảng 3,6 triệu tấn CO₂ trong năm 2021. Ngược lại, vật liệu gỗ có ưu thế vượt trội nhờ khả năng hấp thụ và lưu trữ cacbon sinh khối thông qua quá trình quang hợp tự nhiên. Nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường về công trình xanh và sản phẩm phát thải thấp, Công ty Timber Phoenix (đơn vị chuyên cung cấp gỗ xẻ, tẩm sấy và gia công mộc tại Hóc Môn, TP. Hồ Chí Minh) đã triển khai sản xuất nhà gỗ lắp ghép phục vụ resort trong nước và xuất khẩu. Doanh nghiệp cần cơ sở dữ liệu định lượng về phát thải để tiến hành lập Công bố sản phẩm môi trường (EPD) và đáp ứng tiêu chuẩn công trình xanh (LEED). Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Chế biến Lâm sản của tác giả Liêu Thúy Nhã được thực hiện nhằm giải quyết trực tiếp nhu cầu thực tiễn này.

Mục đích nghiên cứu: Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực chứng cho Công ty Timber Phoenix đăng ký thực hiện "Công bố sản phẩm môi trường" (EPD) và tiêu chuẩn công trình xanh (LEED) thông qua đánh giá thực trạng phát thải trong quá trình sản xuất nhà gỗ lắp ghép.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Tính toán được lượng khí thải nhà kính qua các giai đoạn vòng đời của nhà gỗ lắp ghép.
  2. Phân tích được lượng khí thải nhà kính cho một số hệ kết cấu chính của nhà gỗ lắp ghép.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Tính toán lượng khí thải nhà kính trong giai đoạn sản xuất và xây dựng nhà gỗ lắp ghép (A1 – A5).
  2. Tính toán lượng khí thải nhà kính trong giai đoạn kết thúc vòng đời của nhà gỗ lắp ghép (C1 – C4).
  3. Đánh giá lợi ích của việc tái sử dụng nguyên vật liệu phế thải từ nhà gỗ sau khi kết thúc vòng đời (Module D).
  4. Đánh giá dấu vết cacbon (Carbon Footprint - CFP) tổng thể của nhà gỗ lắp ghép.
  5. Tính toán, so sánh lượng khí thải nhà kính giữa các hệ kết cấu chính của nhà gỗ lắp ghép trong giai đoạn chế tạo tại nhà máy (A1 – A3).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình nhà gỗ lắp ghép do Công ty Timber Phoenix thiết kế và chế tạo. Công trình có tổng diện tích sàn (GFA) là 19,4 m²; quy cách kích thước bao ngoài: sâu 2980 mm, dài 6480 mm, cao 4130 mm; gồm tầng trệt (5400 × 2500 mm: bếp, sofa phòng khách, nhà vệ sinh) và gác lửng (2185 × 1600 mm: phòng ngủ). Cấu kiện chịu lực chính sử dụng gỗ thông Mỹ (Pinus radiata) cưa xẻ, tẩm sấy đạt độ ẩm 10 ± 2%, kết hợp tấm cách nhiệt Rockwool, ngói bitum IKO và phụ kiện kim khí. Thời gian sử dụng nhà theo tính toán thiết kế của doanh nghiệp là 10 năm.
  • Đơn vị chức năng (Functional Unit): 1 m² trên tổng diện tích sàn (kgCO₂tđ/m² GFA).
  • Phạm vi vòng đời (System Boundary): Ranh giới từ cái nôi đến nấm mồ có tính đến lợi ích sau vòng đời (Cradle-to-Grave with Module D), bao gồm: giai đoạn sản xuất vật liệu và cấu kiện (A1 – A3), giai đoạn vận chuyển và lắp dựng kết cấu (A4 – A5), giai đoạn kết thúc vòng đời (C1 – C4: tháo dỡ, vận chuyển phế thải, tái chế và chôn lấp), và lợi ích tránh phát thải sau vòng đời (Module D). Đề tài không tính toán giai đoạn sử dụng và vận hành công trình (B1 – B7), đồng thời không bao gồm phần nguyên vật liệu nội thất và hệ thống thiết bị cơ điện (MEP).
  • Phạm vi thời gian và địa điểm: Dữ liệu sơ cấp được thu thập tại nhà máy Công ty Timber Phoenix (Cụm công nghiệp Nhị Xuân, xã Xuân Thới Sơn, huyện Hóc Môn, TP. Hồ Chí Minh) từ tháng 10/2023 đến tháng 01/2024; thời gian hoàn thành khóa luận là tháng 03/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên sự tích hợp của các khung lý thuyết, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và phương pháp kiểm kê phát thải môi trường:

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng:

  • Phương pháp Đánh giá vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA): Thực hiện theo khuôn khổ tiêu chuẩn ISO 14040:2006 (Nguyên tắc và khuôn khổ) và ISO 14044:2006 (Các yêu cầu và hướng dẫn), bao gồm 4 giai đoạn chuẩn hóa: Xác định mục tiêu và phạm vi; Kiểm kê vòng đời (LCI); Đánh giá tác động vòng đời (LCIA); Diễn giải kết quả.
  • Phương pháp Đánh giá dấu vết cacbon của sản phẩm (CFP): Tuân thủ tiêu chuẩn TCVN ISO 14067:2020 (tương đương tiêu chuẩn quốc tế ISO 14067:2018). Tiêu chuẩn này tập trung vào một loại tác động môi trường duy nhất là biến đổi khí hậu (Climate Change), định lượng bằng khối lượng CO₂ tương đương (kg CO₂tđ).
  • Khung kiểm kê và phân loại phát thải: Dựa trên hướng dẫn của Nghị định thư về khí nhà kính (Greenhouse Gas Protocol - GHG Protocol) do Viện Tài nguyên Thế giới (WRI) và Hội đồng Doanh nghiệp Thế giới vì sự Phát triển Bền vững (WBCSD) ban hành.
  • Lý thuyết về lưu trữ và cô lập cacbon sinh học: Dựa trên phản ứng quang hợp thực vật tích tụ cacbon trong sinh khối gỗ ($6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$), cho phép khấu trừ lượng cacbon lưu trữ khỏi tổng phát thải theo cơ chế Nghị định thư Kyoto và ISO 14067.
  • Hệ số tiềm năng ấm lên toàn cầu (GWP 100 năm): Áp dụng giá trị công bố trong Báo cáo đánh giá lần thứ sáu (AR6) của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC, 2021) đối với các khí nhà kính chính: $\text{CO}_2 = 1$, $\text{CH}_4 = 27,9$, và $\text{N}_2\text{O} = 273$.

Công thức tính toán phát thải khí nhà kính: Toàn bộ tính toán định lượng phát thải dựa trên nguyên lý cơ bản của GHG Protocol:

$$\text{Phát thải } (\text{CO}_2\text{tđ}) = \text{Số liệu hoạt động} \times \text{Hệ số phát thải}$$

Trong đó, số liệu hoạt động bao gồm: khối lượng nguyên vật liệu xây dựng (kg, m³), điện năng tiêu thụ của máy móc thiết bị (kWh), lượng nhiên liệu vận chuyển (tấn.km), và khối lượng vật liệu tái chế hoặc chôn lấp.

Báo cáo phân loại tác động biến đổi khí hậu theo TCVN ISO 14067 được bóc tách thành 4 thành phần:

$$\text{BĐKH - tổng} = \text{BĐKH - hóa thạch} + \text{BĐKH - sinh học} + \text{BĐKH - sử dụng đất và thay đổi sử dụng đất}$$

  • BĐKH - hóa thạch (Climate Change - fossil): Phát sinh từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện, vận hành xe máy, thiết bị công nghiệp.
  • BĐKH - sinh học (Climate Change - biogenic): Phát thải và loại bỏ cacbon sinh học gắn liền với chu trình sinh khối tự nhiên của gỗ.
  • BĐKH - sử dụng đất và thay đổi sử dụng đất (Climate Change - luluc): Phát sinh từ hoạt động chuyển đổi mục đích sử dụng đất, phá rừng hoặc suy thoái đất.
  • BĐKH - tổng (Climate Change - total): Đại diện cho chỉ số dấu vết cacbon tổng của sản phẩm.

Công cụ tính toán và nguồn dữ liệu:

  • Công cụ phần mềm: Sử dụng phần mềm chuyên ngành SimaPro phiên bản v9.2 để mô hình hóa chu kỳ vòng đời và tính toán chỉ số GWP.
  • Nguồn dữ liệu sơ cấp (Primary data): Định mức vật tư cấu thành nhà gỗ (BOM) do Bộ phận Kế hoạch và Phòng Kỹ thuật Công ty Timber Phoenix cung cấp; công suất máy móc gia công mộc (bào, cưa, chà nhám, cào cước, tạo mộng, CNC, phòng sơn); thời gian vận hành thực tế; cung đường và phương tiện vận chuyển bằng đường bộ năm 2023.
  • Nguồn dữ liệu thứ cấp (Secondary data): Hệ số phát thải của điện năng, vận chuyển xe tải, keo dán (keo sữa CU59, keo Xbond), màng PE và giấy carton lấy từ cơ sở dữ liệu Ecoinvent 2.2 tích hợp trong SimaPro. Hệ số phát thải của các vật liệu chính gồm gỗ thông xẻ sấy, gỗ sồi trắng xẻ sấy, bông khoáng Rockwool, tấm Cemboard Calcium Silicate, nhôm Xingfa, kính cường lực, ngói bitum IKO Cambridge, tấm chống thấm IKO Stormshield, đinh bulong được trích xuất từ các bản Công bố sản phẩm môi trường (EPD) quốc tế công bố trong vòng 5 năm trở lại đây. Chất lượng dữ liệu được thẩm định theo Hướng dẫn đánh giá chất lượng dữ liệu LCI của Cơ quan Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (US EPA, 2016).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương mở đầu phân tích tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ các rào cản thương mại mới của quốc tế (CBAM, CCA, EUDR) và cam kết giảm phát thải khí nhà kính của Việt Nam tại COP26 hướng tới Net Zero 2050 (Nghị định 06/2022/NĐ-CP). Tác giả làm rõ vai trò phát thải của ngành xây dựng toàn cầu (chiếm 37% lượng KNK) và nêu bật tiềm năng bù đắp phát thải của vật liệu gỗ thông qua khả năng cô lập cacbon sinh khối. Giới thiệu nhu cầu chuyển đổi sản xuất xanh, phát triển nhà gỗ lắp ghép của Công ty Timber Phoenix nhằm phục vụ xuất khẩu và phân khúc nghỉ dưỡng. Xác lập mục đích, mục tiêu và phạm vi đánh giá CFP phục vụ đăng ký EPD và LEED.

Chương 2: Tổng quan

Nội dung chương tổng quan gồm các luận điểm chính:

  • Phân tích bối cảnh xuất nhập khẩu gỗ Việt Nam năm 2023: Kim ngạch xuất khẩu đạt 10,67 tỷ USD, sụt giảm 19,2% so với năm 2022 do suy thoái kinh tế tại các thị trường chính (Hoa Kỳ đạt trên 5,7 tỷ USD); rủi ro từ nguồn gỗ nhập khẩu chưa có chứng chỉ bền vững; xu hướng bắt buộc dán nhãn EPD và chứng chỉ rừng FSC, PEFC.
  • Cơ sở lý thuyết về LCA, CFP, cấu trúc các khí nhà kính chính theo IPCC và TCVN ISO 14067, cơ chế quang hợp và tích tụ cacbon trong vách tế bào gỗ.
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu LCA nhà gỗ trên thế giới: So sánh các nghiên cứu nhà khung gỗ kết hợp bê tông với nhà hoàn toàn bằng gỗ tại Đức (Takano et al., 2015), Thụy Điển (Diego et al., 2016; Bojana et al., 2019), Slovenia (Vesna et al., 2018), Slovakia (Silvia et al., 2020), Uruguay (Soust et al., 2020), và Chile (Gabriel et al., 2022). Rút ra nhận định: nhà gỗ hoàn toàn hoặc tỷ lệ gỗ cao có khả năng đạt phát thải âm, trong khi nhà có móng bê tông cốt thép dày thường có phát thải dương dao động từ 60 đến 169,8 kgCO₂/m² GFA.
  • Đánh giá thực trạng nghiên cứu tại Việt Nam: Các nghiên cứu còn thưa thớt, chủ yếu dừng ở giai đoạn lâm sản sơ chế (dăm gỗ, gỗ tròn, gỗ xẻ) của Nguyễn Thùy Mỹ Linh (2021); thiếu hụt nghiên cứu LCA cho nhà gỗ và đồ gỗ hoàn thiện.
  • Khảo sát Công ty Timber Phoenix: Giới thiệu cơ cấu tổ chức xưởng, năng lực cung ứng gỗ nguyên liệu và chi tiết dòng sản phẩm nhà gỗ lắp ghép 19,4 m² GFA. Mô tả quy trình công nghệ sản xuất cấu kiện mộc (xẻ sấy $\rightarrow$ bào $\rightarrow$ chà nhám $\rightarrow$ cào cước $\rightarrow$ cắt tinh $\rightarrow$ tạo mộng $\rightarrow$ phay CNC $\rightarrow$ sơn chống UV) và quy trình lắp ráp công trình 9 bước (từ lắp module cột dầm kiềng đến hoàn thiện vách và sàn).

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này cụ thể hóa 5 nội dung nghiên cứu thực nghiệm. Xác định đơn vị chức năng là 1 m² GFA. Thiết lập ranh giới hệ thống phân tách thành 5 khối module: A1–A3 (chế tạo tại nhà máy), A4–A5 (vận chuyển và thi công lắp ráp), B1–B7 (vận hành - loại trừ), C1–C4 (tháo dỡ, xử lý cuối vòng đời), và D (lợi ích tái chế). Trình bày chi tiết danh mục nguồn số liệu LCI thu thập từ xưởng Timber Phoenix kết hợp các cơ sở dữ liệu Ecoinvent 2.2 và tài liệu EPD. Mô tả quy trình nhập liệu và thuật toán xử lý dữ liệu phát thải trên phần mềm SimaPro v9.2 theo cấu trúc 4 loại tác động BĐKH quy định tại TCVN ISO 14067. Thiết lập bảng ma trận đánh giá chất lượng số liệu sơ cấp và thứ cấp theo tiêu chuẩn của US EPA.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Trình bày toàn bộ số liệu tính toán phát thải khí nhà kính định lượng của nhà gỗ lắp ghép qua các giai đoạn vòng đời:

  • Đánh giá phát thải giai đoạn sản xuất và lắp dựng (A1 – A5): Lượng hấp thụ cacbon sinh học trong sinh khối gỗ thông Mỹ lớn hơn lượng phát thải từ nhiên liệu và điện năng gia công, tạo ra giá trị phát thải ròng âm.
  • Đánh giá giai đoạn kết thúc vòng đời (C1 – C4): Ghi nhận mức phát thải dương cao nhất do phát tán CO₂ từ quá trình phân hủy rác thải rắn và xử lý nhiệt.
  • Đánh giá lợi ích tránh phát thải (Module D): Khối lượng vật liệu gỗ và kim loại được tái chế giúp bù đắp đáng kể tải lượng môi trường.
  • Đánh giá dấu vết cacbon toàn vòng đời (A1 – D): Đạt mức phát thải ròng âm (-18,03 kgCO₂/m² GFA).
  • Phân tích đóng góp phát thải của các hệ kết cấu trong nhà máy (A1 – A3): Phân tích định lượng tỷ trọng phát thải giữa các bộ phận (hệ cột, dầm, vách, sàn, mái, cửa). Chỉ ra hệ cửa và cửa sổ là nguyên nhân phát thải lớn nhất do sử dụng thanh nhôm Xingfa và kính cường lực. So sánh đối chiếu kết quả với các mô hình nhà gỗ lắp ghép quốc tế.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các chỉ số dấu vết cacbon định lượng đã tính toán được; khẳng định tính khả thi của mô hình nhà gỗ lắp ghép Timber Phoenix trong việc đóng góp vào mục tiêu giảm phát thải của ngành xây dựng; đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tiến dây chuyền gia công, tối ưu hóa vật liệu thay thế tại hệ cửa và khung liên kết, đồng thời định hướng lộ trình thực hiện hồ sơ đăng ký nhãn EPD và chứng nhận LEED cho doanh nghiệp.

Kết quả và đóng góp nghiên cứu

Khóa luận đã định lượng chi tiết dấu vết cacbon của mô hình nhà gỗ lắp ghép sản xuất tại Công ty Timber Phoenix. Kết quả tính toán chỉ số biến đổi khí hậu qua các giai đoạn vòng đời được tổng hợp trong bảng sau:

Ký hiệu Module Giai đoạn vòng đời nhà gỗ lắp ghép Lượng phát thải KNK (kgCO₂tđ/m² GFA) Đặc điểm phát thải chính
A1 – A5 Giai đoạn sản xuất và thi công - 46,56 Đạt mức phát thải ròng âm do lượng cacbon sinh học cô lập trong sinh khối gỗ thông Mỹ (Pinus radiata) vượt trội so với lượng phát thải từ máy móc và vận chuyển.
Trong đó: A1 – A3 Sản xuất cấu kiện tại nhà máy Phát thải âm Gia công mộc, sấy gỗ, định hình mộng, cào cước và phủ sơn chống UV.
Trong đó: A4 – A5 Vận chuyển và lắp ráp tại công trường Phát thải dương Vận chuyển cấu kiện bằng xe tải đường bộ và điện năng vận hành công cụ lắp dựng kết cấu 9 bước.
C1 – C4 Giai đoạn kết thúc vòng đời + 118,60 Ghi nhận lượng phát thải cao nhất toàn vòng đời do hoạt động tháo dỡ công trình, vận chuyển chất thải rắn và quá trình phân hủy sinh học/xử lý rác thải.
Trong đó: C1 Tháo dỡ nhà gỗ Phát thải dương Năng lượng và nhiên liệu máy móc phục vụ tháo dỡ.
Trong đó: C2 Vận chuyển chất thải rắn Phát thải dương Vận chuyển phế thải đến bãi tập kết và nhà máy xử lý.
Trong đó: C3 – C4 Xử lý tái chế và chôn lấp Phát thải dương Khí phát thải từ bãi chôn lấp và quá trình tái chế vật liệu.
Module D Lợi ích sau khi kết thúc vòng đời - 90,07 Lượng phát thải CO₂tđ tránh thải ra môi trường nhờ tái sử dụng vật liệu gỗ, tái chế kim loại và thu hồi năng lượng sinh khối.
A1 – D Tổng dấu vết cacbon toàn vòng đời - 18,03 Dấu vết cacbon đạt giá trị âm, khẳng định tính trung hòa và lưu trữ cacbon của nhà gỗ.

Phân tích chi tiết trong giai đoạn sản xuất tại nhà xưởng (A1 – A3) theo từng hệ kết cấu chỉ ra sự chênh lệch lớn giữa các cấu kiện:

  • Hệ cửa và cửa sổ có lượng phát thải khí nhà kính tác động đến biến đổi khí hậu cao nhất với tổng phát thải là 15,53 kgCO₂tđ/m² GFA. Nguyên nhân bắt nguồn từ việc sử dụng các thanh nhôm định hình Xingfa, kính cường lực và phụ kiện kim khí – đây là những vật liệu công nghiệp có hàm lượng cacbon hóa thạch từ quá trình khai khoáng và luyện kim rất cao.
  • Các hệ kết cấu bằng gỗ nguyên khối (hệ cột, hệ dầm kiềng, hệ khung xương vách, ván sàn và ván ốp mái) đóng vai trò bồn chứa cacbon sinh học chính, bù trừ hoàn toàn lượng phát thải của các thiết bị cơ khí và vật tư phụ trợ.

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất:

  1. Tối ưu hóa chuỗi cung ứng vật liệu: Thay thế hoặc lựa chọn các nhà cung cấp phụ kiện nhôm, kính cường lực, đinh vít và tấm lợp bitum có công bố EPD với chỉ số GWP thấp nhằm giảm thiểu trực tiếp nguồn phát thải lớn nhất tại hệ cửa (15,53 kgCO₂tđ/m² GFA).
  2. Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng tại nhà xưởng: Thiết lập quy trình vận hành tối ưu hóa thời gian chạy không tải của các máy công cụ công suất lớn (máy bào, máy cưa, máy chà nhám, máy CNC); nghiên cứu ứng dụng điện mặt trời mái nhà tại Cụm công nghiệp Nhị Xuân để thay thế điện lưới quốc gia.
  3. Thiết kế hướng đến tháo dỡ và tái chế (Design for Deconstruction): Tăng cường sử dụng các liên kết mộng gỗ truyền thống và liên kết bulong cơ học tháo lắp linh hoạt, hạn chế tối đa việc sử dụng keo dán phức hợp khó tách rời, nhằm nâng cao tỷ lệ tái sử dụng cấu kiện gỗ sau chu kỳ 10 năm, gia tăng giá trị tránh phát thải ở Module D.
  4. Triển khai đăng ký nhãn môi trường: Sử dụng toàn bộ hồ sơ kiểm kê LCI và kết quả tính toán phát thải của khóa luận để xúc tiến lập hồ sơ Công bố sản phẩm môi trường (EPD) cho dòng nhà gỗ lắp ghép của Timber Phoenix và đăng ký điểm tín chỉ vật liệu trong hệ thống chứng nhận công trình xanh LEED.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước:

  • Là một trong những công trình tiên phong tại Việt Nam áp dụng đồng bộ tiêu chuẩn TCVN ISO 14067 và ISO 14040/14044 để đánh giá vòng đời và dấu vết cacbon hoàn chỉnh cho một công trình nhà gỗ lắp ghép thực tế.
  • Khắc phục hạn chế của các nghiên cứu trong nước trước đây (như công trình của Nguyễn Thùy Mỹ Linh và ctv, 2021 vốn chỉ dừng lại ở các sản phẩm lâm sản sơ chế như gỗ tròn, dăm gỗ và gỗ xẻ) bằng việc mở rộng đánh giá đến cấp độ cấu kiện kiến trúc phức hợp và toàn bộ công trình lắp ghép.
  • Cung cấp bộ dữ liệu kiểm kê vòng đời (LCI) sơ cấp có độ tin cậy cao được xây dựng trực tiếp từ dây chuyền sản xuất công nghiệp mộc tại Việt Nam, chứng minh bằng số liệu thực nghiệm rằng nhà gỗ lắp ghép quy mô nhỏ đạt chỉ số dấu vết cacbon âm (-18,03 kgCO₂tđ/m² GFA), tương đồng với các công trình nghiên cứu nhà gỗ trên thế giới (như nghiên cứu của Soust et al., 2020 tại Uruguay đạt -4,92 kgCO₂/m²).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Giới hạn ranh giới hệ thống: Đề tài chưa đánh giá giai đoạn sử dụng và vận hành công trình (Module B1 – B7) bao gồm tiêu thụ điện năng cho chiếu sáng, làm mát, sưởi ấm, và lượng nước sinh hoạt. Các tác động liên quan đến sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ và thay thế cấu kiện trong thời gian sử dụng 10 năm cũng chưa được lượng hóa.
  • Phạm vi bóc tách vật tư: Nghiên cứu chưa bao gồm hệ thống trang thiết bị nội thất rời và hệ thống hạ tầng kỹ thuật cơ điện (cấp thoát nước, dây dẫn điện, thiết bị vệ sinh).
  • Sự phụ thuộc vào dữ liệu thứ cấp quốc tế: Do Việt Nam chưa có cơ sở dữ liệu phát thải vòng đời quốc gia (National LCI Database), các hệ số phát thải của điện năng, nhiên liệu và một số vật tư phụ trợ phải trích xuất từ cơ sở dữ liệu Ecoinvent 2.2 và các EPD quốc tế, dẫn đến sự sai lệch nhất định so với điều kiện công nghệ và lưới điện thực tế tại Việt Nam.
  • Giả định kịch bản cuối vòng đời: Kịch bản tháo dỡ, tỷ lệ tái chế và chôn lấp ở các giai đoạn C1 – C4 và Module D được tham khảo chủ yếu từ các báo cáo quốc tế, chưa phản ánh đầy đủ thực trạng thu gom và xử lý rác thải xây dựng tại Việt Nam.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng ranh giới đánh giá vòng đời toàn diện (Cradle-to-Grave hoàn chỉnh gồm cả Module B1 – B7) bằng cách đo đạc số liệu vận hành thực tế của nhà gỗ khi lắp đặt tại các khu nghỉ dưỡng hoặc resort cụ thể.
  • Tính toán phát thải chi tiết cho toàn bộ hệ thống cơ điện (MEP) và trang thiết bị nội thất bên trong căn nhà.
  • Xây dựng và cập nhật hệ số phát thải lưới điện đặc thù của Việt Nam vào mô hình SimaPro để tăng cường độ chính xác cho các phân tích nhạy cảm.
  • Nghiên cứu mở rộng đánh giá thêm các nhóm tác động môi trường khác theo ISO 14044 như: tiềm năng axit hóa (AP), tiềm năng phú dưỡng hóa (EP), tiềm năng suy giảm tầng ozone (ODP) và tiêu hao tài nguyên phi sinh học (ADP).

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị ứng dụng và tham khảo khoa học cho các nhóm đối tượng:

  • Giảng viên, sinh viên và học viên cao học thuộc các ngành Công nghệ Chế biến Lâm sản, Kỹ nghệ gỗ, Quản lý Tài nguyên Môi trường, Kiến trúc và Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Cung cấp tài liệu thực chứng về phương pháp luận tính toán phát thải khí nhà kính, quy trình mô hình hóa LCI/LCIA trên phần mềm SimaPro v9.2 theo chuẩn TCVN ISO 14067 và ISO 14040/14044.
  • Đội ngũ kỹ sư, nhà quản lý tại các doanh nghiệp chế biến gỗ và sản xuất nhà tiền chế: Tham khảo phương pháp bóc tách định mức nguyên vật liệu (BOM), đo đạc tiêu hao điện năng máy móc xưởng mộc và quy trình thu thập dữ liệu phục vụ lập hồ sơ cấp chứng nhận EPD, nhãn sinh thái hoặc chuẩn bị năng lực ứng phó với hàng rào thuế CBAM và Đạo luật CCA.
  • Các tổ chức tư vấn và đánh giá công trình xanh (LEED, LOTUS, EDGE): Sử dụng bộ số liệu phát thải hàm chứa của các cấu kiện gỗ thông Mỹ, tấm cách nhiệt Rockwool và hệ cửa nhôm kính làm dữ liệu tham chiếu trong các dự án đánh giá vòng đời công trình tại Việt Nam.

Nội dung đáng tham khảo nhất:

  • Chương 3 với hệ thống bảng kiểm kê nguồn dữ liệu sơ cấp/thứ cấp và phương pháp bóc tách 4 nhóm tác động BĐKH theo TCVN ISO 14067.
  • Bảng tổng hợp số liệu phát thải định lượng chi tiết của từng hệ kết cấu trong nhà xưởng (A1 – A3) và số liệu phát thải ròng toàn vòng đời (A1 – D) tại Chương 4.

Câu hỏi thường gặp

1. Dấu vết cacbon toàn vòng đời của mô hình nhà gỗ lắp ghép tại Timber Phoenix có giá trị bao nhiêu và vì sao lại đạt giá trị âm?

Dấu vết cacbon toàn vòng đời (từ A1 đến D) của nhà gỗ lắp ghép đạt giá trị - 18,03 kgCO₂tđ/m² GFA. Giá trị đạt mức âm là do lượng cacbon sinh học được hấp thụ và cô lập trong sinh khối gỗ thông Mỹ (Pinus radiata) ở giai đoạn sản xuất (A1 – A5 đạt - 46,56 kgCO₂tđ/m² GFA) kết hợp với lượng phát thải tránh được nhờ tái sử dụng và tái chế nguyên vật liệu sau khi tháo dỡ ở Module D (- 90,07 kgCO₂tđ/m² GFA) lớn hơn tổng lượng phát thải sinh ra trong quá trình tháo dỡ, phân hủy và chôn lấp ở giai đoạn kết thúc vòng đời C1 – C4 (+ 118,60 kgCO₂tđ/m² GFA).

2. Hệ kết cấu nào có lượng phát thải khí nhà kính lớn nhất trong giai đoạn gia công tại nhà xưởng (A1 – A3)?

Hệ cửa và cửa sổ ghi nhận lượng phát thải khí nhà kính tác động đến biến đổi khí hậu cao nhất với tổng phát thải là 15,53 kgCO₂tđ/m² GFA. Nguyên nhân chủ yếu do hệ kết cấu này sử dụng các vật liệu công nghiệp phi gỗ gồm khung nhôm Xingfa, kính cường lực và các phụ kiện kim khí liên kết, vốn là những vật liệu tiêu tốn nhiều năng lượng và phát thải lượng lớn khí nhà kính trong quy trình luyện kim và chế tạo thô.

3. Quy cách kỹ thuật và đặc điểm vật liệu chính của căn nhà gỗ lắp ghép được nghiên cứu là gì?

Căn nhà có tổng diện tích sàn (GFA) là 19,4 m²; kích thước bao ngoài: sâu 2980 mm, dài 6480 mm, cao 4130 mm. Không gian gồm tầng trệt (5400 × 2500 mm: bếp, sofa phòng khách, nhà vệ sinh) và gác lửng (2185 × 1600 mm: phòng ngủ). Cấu kiện chịu lực chính làm từ gỗ thông Mỹ (Pinus radiata) xẻ sấy đạt độ ẩm 10 ± 2%; hệ vách cấu tạo 2 lớp ván gỗ kẹp giữa tấm cách nhiệt bông sợi đá Rockwool chống cháy; bề mặt gỗ hoàn thiện bằng sơn chống tia UV theo bảng màu cào cước; mái phủ ngói bitum IKO Cambridge trên nền tấm chống thấm IKO Stormshield. Tuổi thọ sử dụng thiết kế ước tính là 10 năm.

4. Tác giả đã sử dụng công cụ tính toán và nguồn dữ liệu hệ số phát thải nào để thực hiện đề tài?

Tác giả sử dụng phần mềm Đánh giá vòng đời chuyên dụng SimaPro phiên bản v9.2. Hệ số phát thải được thu thập từ hai nguồn chính: cơ sở dữ liệu Ecoinvent 2.2 tích hợp trong SimaPro (áp dụng cho điện năng tiêu thụ, vận tải đường bộ, màng PE, bìa carton, keo dán) và các tài liệu Công bố sản phẩm môi trường (EPD) quốc tế công bố trong vòng 5 năm gần nhất (áp dụng cho gỗ thông xẻ sấy, gỗ sồi, bông khoáng Rockwool, ngói bitum, tấm Cemboard, nhôm Xingfa, kính, đinh bulong). Toàn bộ phương pháp kiểm kê và tính toán tuân thủ Nghị định thư về khí nhà kính (GHG Protocol) và TCVN ISO 14067:2020.

5. Vì sao nghiên cứu không tính toán giai đoạn vận hành sử dụng nhà gỗ (Module B1 – B7)?

Giai đoạn sử dụng (B1 – B7 bao gồm tiêu thụ điện năng cho làm mát, chiếu sáng, đun nấu, cấp thoát nước sinh hoạt) phụ thuộc hoàn toàn vào hành vi của người cư ngụ và điều kiện khí hậu, hạ tầng tại từng địa điểm lắp đặt thực tế của resort hoặc hộ gia đình. Nhằm đảm bảo tính chuẩn hóa, tập trung kiểm soát dấu vết cacbon hàm chứa (embodied carbon) trong chuỗi cung ứng sản xuất của doanh nghiệp và phục vụ trực tiếp cho việc công bố nhãn môi trường sản phẩm xuất xưởng (EPD), nghiên cứu đã chủ động giới hạn phạm vi, loại trừ các module từ B1 đến B7.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Liêu Thúy Nhã đã định lượng thành công dấu vết cacbon của sản phẩm nhà gỗ lắp ghép sản xuất tại Công ty Timber Phoenix với kết quả toàn vòng đời đạt giá trị âm - 18,03 kgCO₂tđ/m² GFA. Nghiên cứu chứng minh bằng dữ liệu khoa học về khả năng lưu trữ cacbon sinh khối vượt trội của vật liệu gỗ thông Mỹ so với các vật liệu xây dựng truyền thống, đồng thời chỉ ra hệ cửa nhôm kính là điểm phát thải trọng yếu cần cải tiến kỹ thuật. Đề tài không chỉ hoàn thành việc cung cấp cơ sở dữ liệu kiểm kê LCI phục vụ trực tiếp cho chiến lược công bố EPD và chứng nhận xanh LEED của doanh nghiệp, mà còn đóng góp một khung phương pháp luận thực chứng có giá trị tham khảo cao cho công tác kiểm kê khí nhà kính và chuyển đổi phát triển bền vững của ngành chế biến lâm sản Việt Nam.