Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng hiện nay được xem là động lực kinh tế trọng điểm nhưng đồng thời cũng là nguồn phát sinh khoảng 30% tổng lượng phát thải khí nhà kính trên phạm vi toàn cầu, trong đó khí CO2 chiếm tới 76% lượng khí nhà kính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Tại Việt Nam, bê tông là vật liệu nhân tạo được tiêu thụ nhiều thứ hai thế giới chỉ sau nước, đóng vai trò nền tảng cho hệ thống cơ sở hạ tầng. Tuy nhiên, toàn bộ quy trình sản xuất và thi công bê tông thương phẩm tiêu tốn khối lượng khổng lồ tài nguyên khoáng sản, năng lượng hóa thạch và thải ra môi trường lượng lớn chất thải rắn, bụi mịn và nước thải kiềm tính.

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục tiêu nhận diện toàn diện, phân tích thực trạng và xếp hạng thứ tự ưu tiên của các yếu tố gây biến đổi khí hậu trong chuỗi cung ứng, chế tạo và sử dụng bê tông thương phẩm. Đề tài tập trung khảo sát thực chứng tại các dự án xây dựng trọng điểm trên địa bàn tỉnh Tiền Giang – một trong những địa phương đầu tiên tại Đồng bằng sông Cửu Long phải công bố tình trạng khẩn cấp về hạn hán và xâm nhập mặn trong mùa khô năm 2024. Phạm vi thời gian thu thập dữ liệu diễn ra từ tháng 02/2024 đến tháng 04/2024 với sự tham gia của các chuyên gia đầu ngành. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp hệ thống chỉ số định lượng giúp các nhà máy sản xuất như Ticco, Thanh Duy, Hữu Biên cùng các ban quản lý dự án cắt giảm từ 15% đến 25% lượng phát thải carbon và tổn thất tài nguyên trong hoạt động xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng Lý thuyết Đánh giá Vòng đời Sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA) theo mô hình 5 giai đoạn sản xuất và sử dụng bê tông thương phẩm kết hợp với Khung lý thuyết Quản lý Xây dựng Bền vững của Hội đồng Công trình Xanh Thế giới. Các khái niệm nền tảng được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm:

  • Bê tông thương phẩm (Ready-Mixed Concrete - BTTP): Hỗn hợp bê tông được sản xuất tập trung công nghiệp tại các trạm trộn theo tỷ lệ cấp phối định sẵn và vận chuyển bằng xe bồn chuyên dụng đến công trường.
  • Khí nhà kính (Greenhouse Gases - GHG): Tập hợp các loại khí gồm CO2, CH4, N2O phát sinh từ quá trình nung clinker, đốt nhiên liệu hóa thạch của máy móc và vận chuyển.
  • Dấu chân carbon (Carbon Footprint): Tổng lượng khí thải carbon quy đổi tương đương trên mỗi mét khối bê tông thành phẩm được tạo ra.
  • Ô nhiễm thứ cấp trạm trộn: Nước thải rửa bồn có độ kiềm cao (pH > 11), bùn lắng và các hạt bụi lơ lửng PM2.5, PM10 phát tán ra khí quyển.
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                        MÔ HÌNH VÒNG ĐỜI BÊ TÔNG THƯƠNG PHẨM                       |
|                                                                                   |
|  [Khai thác & Vận chuyển] -> [Trộn tại Trạm] -> [Vận chuyển & Thi công thực địa]   |
|            |                        |                           |                 |
|            v                        v                           v                 |
|      (Phát thải CO2)          (Bụi mịn & Nước thải)       (Rơi vãi & Tiếng ồn)    |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình định lượng kết hợp khảo sát chuyên gia qua hai giai đoạn chặt chẽ:

  • Khảo sát thử nghiệm (Pilot Test): Tiến hành phỏng vấn sâu nhóm 16 chuyên gia giàu kinh nghiệm (gồm 5 đại diện chủ đầu tư, 5 chuyên gia tư vấn thiết kế và giám sát, 5 kỹ thuật viên thí nghiệm và 1 giám đốc điều hành nhà máy bê tông). Từ 25 yếu tố sơ bộ trong y văn quốc tế, nhóm chuyên gia đã bổ sung thêm 10 yếu tố đặc thù thực tế tại Việt Nam, hoàn thiện bảng khảo sát gồm 35 biến quan sát thuộc 5 nhóm nhân tố.
  • Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Thu thập dữ liệu thông qua bảng hỏi trực tuyến và trực tiếp theo phương pháp lấy mẫu thuận tiện kết hợp kỹ thuật quả cầu tuyết (snowball sampling). Tổng số 400 bảng câu hỏi được phát đi từ ngày 15/01/2024 đến 20/05/2024, thu về 285 phản hồi (đạt tỷ lệ 71,25%). Sau công tác kiểm duyệt và làm sạch dữ liệu, nghiên cứu giữ lại 200 bảng trả lời hợp lệ (tỷ lệ 50,00% trên tổng số phát đi và 70,18% trên tổng số thu về). Cỡ mẫu 200 hoàn toàn đáp ứng yêu cầu phân tích thống kê khi đạt tỷ lệ 5,7 lần số lượng biến quan sát (vượt mức tiêu chuẩn 4 đến 5 lần số biến theo quy định phương pháp luận).
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm SPSS để thống kê mô tả đặc tính nhân khẩu học, kiểm định độ tin cậy thang đo bằng hệ số Cronbach's Alpha (yêu cầu CA > 0.7 và tối ưu từ 0.8 đến 0.95) và phân tích trị trung bình (Mean) trên thang đo Likert 5 mức độ để sắp xếp thứ bậc ưu tiên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình xử lý dữ liệu từ 200 mẫu khảo sát hợp lệ đã làm rõ mức độ tác động của 35 yếu tố thuộc 05 nhóm nguyên nhân chính gây biến đổi khí hậu:

  • Nhóm 1 - Khai thác, vận chuyển nguyên liệu thô và cấp phối kỹ thuật (11 yếu tố): Đóng vai trò nghiêm trọng nhất với hệ số Cronbach's Alpha đạt trên 0.86. Hai yếu tố có điểm trung bình cao hàng đầu là lượng phát thải CO2 trực tiếp từ quá trình nung clinker sản xuất xi măng và xu hướng lạm dụng cấp phối xi măng hàm lượng cao cho bê tông cường độ lớn, chiếm hơn 75% nhận định đồng ý ở mức độ cao từ các kỹ sư.
  • Nhóm 2 - Bụi, khí thải và tiếng ồn tại trạm trộn (4 yếu tố): Bụi mịn PM10, PM2.5 phát tán từ silo chứa xi măng, tro bay và quá trình bốc xúc cốt liệu ghi nhận điểm trung bình trên 4.15/5.0, phản ánh nguy cơ suy giảm chất lượng không khí cục bộ tại các huyện Chợ Gạo, Châu Thành và thành phố Mỹ Tho.
  • Nhóm 3 - Chất thải rắn và bùn thải trạm trộn (8 yếu tố): Vấn đề thu gom bùn nạo vét từ mương lắng, bê tông dư thừa lỗi hoàn trả nhà máy và vỏ thùng phụ gia nguy hại chưa xử lý đúng quy chuẩn được 68,5% người tham gia khảo sát đánh giá là nguyên nhân gây suy thoái đất và ô nhiễm nguồn nước ngầm.
  • Nhóm 4 - Dầu mỡ và nước thải sản xuất (6 yếu tố): Nước rửa bồn xe bê tông và nước vệ sinh máy móc chứa hàm lượng kiềm cao cùng sự cố rò rỉ dầu máy bảo dưỡng có độ tin cậy thang đo CA đạt 0.84, là tác nhân trực tiếp làm biến đổi tính chất hóa lý của các dòng chảy thủy lợi.
  • Nhóm 5 - Vận chuyển và thi công xây dựng tại công trường (6 yếu tố): Bụi khí thải từ đội xe bồn chuyên chở đường dài, tiếng ồn máy bơm và hiện tượng rơi vãi bê tông tại hiện trường xây dựng ghi nhận trị trung bình dao động từ 3.85 đến 4.20 điểm.
BẢNG TỔNG HỢP CẤU TRÚC 05 NHÓM YẾU TỐ VÀ MỨC ĐỘ ĐÁNH GIÁ (N = 200)
--------------------------------------------------------------------------------
Nhóm yếu tố                                         Số lượng YT   Hệ số CA   Mean TB
--------------------------------------------------------------------------------
1. Khai thác, vận chuyển NL thô & Cấp phối BTTP        11 biến      0.88      4.32
2. Bụi, khí thải, tiếng ồn tại trạm trộn               04 biến      0.85      4.18
3. Chất thải trong hoạt động trạm trộn                 08 biến      0.86      3.95
4. Dầu, nước thải trong hoạt động trạm trộn            06 biến      0.84      4.05
5. Vận chuyển & Hoạt động xây dựng tại công trình      06 biến      0.82      3.90
--------------------------------------------------------------------------------
Tổng hợp toàn bộ mô hình nghiên cứu                    35 biến      > 0.80    4.08

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích định lượng cho thấy sự tương đồng cao với các công bố quốc tế khi khẳng định sản xuất xi măng là trung tâm phát thải carbon của chuỗi giá trị bê tông. Tuy nhiên, điểm đặc thù tại địa bàn tỉnh Tiền Giang nằm ở chỗ: công tác quản lý bãi chứa vật liệu thô và tái tuần hoàn nước thải sản xuất tại các trạm trộn địa phương còn bộc lộ nhiều hạn chế.

Do địa hình kênh rạch dày đặc và mùa khô hạn mặn kéo dài, việc xả thải nước rửa bồn chứa tính kiềm chưa qua trung hòa xử lý dẫn đến nguy cơ kép: vừa hủy hoại hệ sinh thái thủy vực, vừa làm gia tăng phát thải khí nhà kính gián tiếp từ quá trình phân hủy bùn cặn. Thêm vào đó, việc tính toán sai lệch khối lượng bê tông dẫn đến tỷ lệ sản phẩm dư thừa bình quân ước tính khoảng 3% đến 5% mỗi mẻ đổ, gây lãng phí nguyên liệu khoáng sản tự nhiên như cát sông và đá dăm tại vùng đồng bằng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả xếp hạng 35 yếu tố rủi ro, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm nhằm xanh hóa quy trình sản xuất và thi công bê tông:

  1. Tối ưu hóa cấp phối và ứng dụng vật liệu xanh thay thế: Khuyến khích các nhà máy bê tông trên địa bàn tỉnh thay thế từ 20% đến 35% hàm lượng xi măng Portland truyền thống bằng tro bay nhiệt điện, xỉ lò cao nghiền mịn hoặc tro trấu hoạt tính. Giải pháp này do các phòng thí nghiệm vật liệu và kỹ sư trạm trộn chủ trì thực hiện trong giai đoạn 2024-2026, hướng tới mục tiêu giảm ít nhất 20% phát thải CO2 trên mỗi mét khối bê tông.
  2. Nâng cấp hệ thống thu gom và tái tuần hoàn 100% nước thải rửa bồn: Ban giám đốc các công ty sản xuất bê tông cần đầu tư hệ thống bể lắng lọc đa ngăn kết hợp bộ tách cát đá tự động và hệ thống trung hòa độ pH nước thải. Mục tiêu hoàn thành lắp đặt tại 100% trạm trộn trong vòng 12 tháng tới, giúp tái sử dụng khoảng 80% lượng nước kỹ thuật và tiết kiệm 30% chi phí xử lý môi trường.
  3. Hiện đại hóa quy trình kiểm soát bụi mịn và kho bãi: Lắp đặt hệ thống lọc bụi túi vải tự động tại các silo chứa xi măng, đồng thời xây dựng mái che kín và lắp vòi phun sương dập bụi tự động tại các bãi tập kết đá cát. Ban điều hành nhà máy cần hoàn thiện quy chuẩn này trước quý 2 năm 2025 nhằm giảm hơn 70% lượng bụi phát tán ra khu dân cư lân cận.
  4. Tăng cường kiểm toán môi trường và ban hành định mức kỹ thuật xanh: Sở Xây dựng phối hợp cùng Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tiền Giang thiết lập cơ chế giám sát phát thải định kỳ 6 tháng một lần đối với tất cả cơ sở sản xuất bê tông thương phẩm, áp dụng bộ tiêu chuẩn định mức tiêu hao nhiên liệu và tỷ lệ tái chế chất thải rắn bắt buộc từ năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị tham chiếu thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Chủ đầu tư và Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng: Cung cấp bộ 35 tiêu chí định lượng để đánh giá năng lực môi trường của các nhà thầu cung ứng vật liệu, đưa các điều khoản ràng buộc về phát thải carbon thấp vào hồ sơ mời thầu xây lắp.
  • Ban Giám đốc và Đội ngũ Kỹ sư điều hành Trạm trộn Bê tông: Sử dụng tài liệu làm cẩm nang nhận diện các điểm nóng ô nhiễm trong quy trình vận hành, từ đó cải tiến khâu bảo dưỡng máy móc, quản lý cấp phối và tối ưu hóa lộ trình xe bồn giảm hao phí nhiên liệu.
  • Kỹ sư Tư vấn Thiết kế và Chuyên gia Công nghệ Vật liệu: Tham khảo các phân tích chuyên sâu về cấp phối xi măng để mạnh dạn đưa các giải pháp bê tông thân thiện môi trường, bê tông tro bay vào hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công.
  • Học viên Cao học và Giảng viên ngành Quản lý Xây dựng: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu định lượng, thiết kế bảng hỏi Likert, quy trình kiểm định Cronbach's Alpha và xử lý số liệu thực chứng trên phần mềm SPSS.

Câu hỏi thường gặp

Giai đoạn nào trong chuỗi sản xuất và sử dụng bê tông thương phẩm phát thải khí nhà kính lớn nhất?
Giai đoạn sản xuất nguyên liệu thô – đặc biệt là quá trình nung clinker xi măng ở nhiệt độ 1450°C – tạo ra hơn 70% đến 80% tổng lượng phát thải khí nhà kính của toàn bộ vòng đời sản phẩm. Việc sử dụng cốt liệu cát sỏi tự nhiên khai thác quá mức cũng đóng góp đáng kể vào suy thoái môi trường sinh thái.

Tại sao nghiên cứu lại chọn địa bàn tỉnh Tiền Giang để khảo sát thực tế?
Tiền Giang là trung tâm phát triển hạ tầng năng động tại Tây Nam Bộ nhưng chịu tổn thương sâu sắc bởi biến đổi khí hậu. Trong đợt hạn mặn kỷ lục đầu năm 2024, tình trạng thiếu nước ngọt làm gia tăng xung đột trong sử dụng nước cho nông nghiệp và công nghiệp bê tông, đòi hỏi phải có đánh giá chuyên biệt tại địa phương.

Làm thế nào để đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của 200 mẫu khảo sát?
Nghiên cứu khảo sát trên 7 nhóm chức danh chuyên môn từ kỹ sư hiện trường, tư vấn giám sát đến giám đốc điều hành. Với 200 mẫu hợp lệ trên 35 biến quan sát (tỷ lệ 5,7 lần), toàn bộ các thang đo đều đạt hệ số Cronbach's Alpha trên 0.80, khẳng định tính nhất quán và độ tin cậy rất cao của tập dữ liệu.

Nước thải rửa bồn bê tông tác động tiêu cực như thế nào đến môi trường địa phương?
Nước rửa bồn bê tông chứa nồng độ kiềm rất cao với độ pH thường vượt mức 11, kèm theo hóa chất phụ gia đóng rắn. Nếu không xử lý qua bể lắng mà xả trực tiếp ra hệ thống mương rạch sẽ làm suy thoái đất canh tác, kiềm hóa nguồn nước mặt và hủy hoại hệ sinh vật thủy sinh.

Doanh nghiệp bê tông có thể tiết kiệm chi phí khi thực hiện các giải pháp giảm phát thải không?
Hoàn toàn có thể. Việc thay thế một phần xi măng bằng phụ gia khoáng tro bay và tái tuần hoàn 100% nước rửa bồn giúp doanh nghiệp tiết kiệm 10% đến 15% chi phí nguyên liệu đầu vào, đồng thời giảm thiểu đáng kể các khoản thuế phí bảo vệ môi trường và phạt vi phạm xả thải.

Kết luận

  • Đề tài đã nhận diện và chuẩn hóa thành công hệ thống 35 yếu tố gây biến đổi khí hậu trong toàn bộ chuỗi sản xuất và sử dụng bê tông thương phẩm tại tỉnh Tiền Giang.
  • Mô hình phân tích định lượng 5 nhóm nhân tố đạt độ tin cậy kiểm định Cronbach's Alpha xuất sắc (CA > 0.80) dựa trên phản hồi của 200 chuyên gia và kỹ sư thực tế.
  • Xác định phát thải CO2 từ nung clinker, bụi silo chứa vật liệu và nước thải rửa xe bồn có tính kiềm cao là những nguồn tác động nghiêm trọng nhất cần ưu tiên kiểm soát.
  • Thiết lập hệ thống 4 giải pháp đồng bộ kết hợp giữa tối ưu hóa công nghệ vật liệu xanh, tái tuần hoàn nước và chính sách quản lý nhà nước giai đoạn 2024-2026.
  • Nghiên cứu là nguồn tư liệu khoa học giá trị giúp các doanh nghiệp xây dựng chuyển dịch hiệu quả sang mô hình kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2025 đến 2027, các nghiên cứu mở rộng nên ứng dụng mô hình phương trình cấu trúc (SEM) và tính toán chi tiết chỉ số LCA cho từng trạm trộn cụ thể. Các chủ đầu tư và doanh nghiệp bê tông thương phẩm cần nhanh chóng rà soát lại quy trình công nghệ, cam kết lộ trình giảm phát thải carbon ngay từ hôm nay để đóng góp thiết thực vào mục tiêu phát thải ròng bằng 0 của quốc gia.