Các công trình xây dựng chiếm khoảng 42% tổng lượng khí thải CO2 hàng năm trên toàn cầu. Trong suốt vòng đời của một công trình, một nửa lượng khí thải phát sinh từ giai đoạn xây dựng và phá dỡ. Bên cạnh đó, hoạt động sản xuất xi măng, bê tông và thép cũng đang sản sinh ra một lượng khí thải nhà kính khổng lồ trên toàn thế giới.

Nghiên cứu trên Tạp chí Science cho biết cứ 1 tấn thép thô được sản xuất ra, các nhà máy sẽ thải vào môi trường khoảng 1,9 tấn CO2 từ hoạt động đốt than cốc để khử quặng. Con số tương tự cho 1 tấn xi măng là 1,25 tấn CO2 phát thải từ quá trình đối nhiên liệu hóa thạch và nung đá vôi.

Tổng cộng, ngành công nghiệp thép và xi măng đang thải ra môi trường hơn 3.000 Megaton CO2 mỗi năm, chiếm gần 10% tổng lượng phát thải khí nhà kính trên toàn thế giới.

Dự báo diện tích xây dựng trên toàn cầu sẽ tăng gấp đôi vào năm 2060. Nghĩa là cứ mỗi tháng trôi qua, Trái Đất lại “kết nạp” thêm một thành phố có diện tích tương đương thành phố New York, liên tục như vậy trong 40 năm tới.

Quá trình đô thị hóa “thần tốc” đang để lại những hệ lụy nghiêm trọng đến môi trường. Giờ đây, ngày càng nhiều thành phố trên thế giới tìm kiếm giải pháp bền vững và thân thiện hơn với môi trường trong quy hoạch đô thị. Và một trong những giải pháp đáng chú ý nhất chính là gỗ – một vật liệu tưởng chừng như đã bị lãng quên trong xây dựng đô thị hiện đại.

Các công trình xây dựng chiếm khoảng 42% tổng lượng khí thải CO2 hàng năm trên toàn cầu. Trong suốt vòng đời của một công trình, một nửa lượng khí thải phát sinh từ giai đoạn xây dựng và phá dỡ. Bên cạnh đó, hoạt động sản xuất xi măng, bê tông và thép cũng đang sản sinh ra một lượng khí thải nhà kính khổng lồ trên toàn thế giới.

Nghiên cứu trên Tạp chí Science cho biết cứ 1 tấn thép thô được sản xuất ra, các nhà máy sẽ thải vào môi trường khoảng 1,9 tấn CO2 từ hoạt động đốt than cốc để khử quặng. Con số tương tự cho 1 tấn xi măng là 1,25 tấn CO2 phát thải từ quá trình đối nhiên liệu hóa thạch và nung đá vôi.

Tổng cộng, ngành công nghiệp thép và xi măng đang thải ra môi trường hơn 3.000 Megaton CO2 mỗi năm, chiếm gần 10% tổng lượng phát thải khí nhà kính trên toàn thế giới.

Dự báo diện tích xây dựng trên toàn cầu sẽ tăng gấp đôi vào năm 2060. Nghĩa là cứ mỗi tháng trôi qua, Trái Đất lại “kết nạp” thêm một thành phố có diện tích tương đương thành phố New York, liên tục như vậy trong 40 năm tới.

Quá trình đô thị hóa “thần tốc” đang để lại những hệ lụy nghiêm trọng đến môi trường. Giờ đây, ngày càng nhiều thành phố trên thế giới tìm kiếm giải pháp bền vững và thân thiện hơn với môi trường trong quy hoạch đô thị. Và một trong những giải pháp đáng chú ý nhất chính là gỗ – một vật liệu tưởng chừng như đã bị lãng quên trong xây dựng đô thị hiện đại.

Các kết cấu gỗ tại Tòa nhà gỗ 25 King Street, Úc

Gỗ - Vật liệu của tương lai

Thay vì thải ra carbon, cây cối trong quá trình sinh trưởng còn hấp thụ và lưu trữ một lượng lớn carbon từ khí quyển. Trung bình, 50% trọng lượng khô của cây là carbon. Chỉ riêng một cây linh sam Douglas (thuộc họ thông, phổ biến tại Mỹ) có thể hấp thụ tới 966 kg carbon trong vòng 20 năm.

Tuy nhiên, quá trình phân hủy tự nhiên của cây cũng giải phóng carbon trở lại khí quyển. Lá, cành, và cuối cùng là thân cây đều dần phân hủy, giải phóng carbon. Quá trình này có thể kéo dài hàng thập kỷ tùy thuộc vào điều kiện khí hậu.

Miễn là gỗ không bị phân hủy, chẳng hạn như được sử dụng làm vật liệu xây dựng, nó sẽ tiếp tục đóng vai trò như một kho chứa carbon tự nhiên, giúp bảo vệ môi trường.

Điều này hoàn toàn đúng với Tòa nhà Stadthaus, London – tòa chung cư 9 tầng, hoàn thành năm 2009, được coi là nơi tiên phong mở đường cho các tòa nhà cao tầng bằng gỗ, đã lưu trữ 185 tấn khí CO2 tương đương (CO2eq), so với 125.000 kg khí CO2 sẽ được thải vào khí quyển nếu tòa nhà được xây dựng bằng bê tông.

Tương tự, Tòa chung cư Ascent ở Milwaukee, Mỹ – 25 tầng, hoàn thành năm 2022 và hiện là tòa nhà bằng gỗ kết hợp bê tông cao nhất thế giới, các nhà xây dựng tòa nhà này cũng cho rằng việc sử dụng gỗ để xây dựng tòa nhà cũng tương đương với việc loại bỏ 2.400 ô tô ra khỏi đường phố. 

Danh sách Top 5 tòa nhà bằng gỗ cao nhất thế giới do Hội đồng Nhà cao tầng và Môi trường Đô thị – CTBUH thực hiện

Những tòa nhà trên được hình thành và lập kỷ lục nhờ làm từ công nghệ gỗ khối (mass timber) – công nghệ sản xuất các sản phẩm gỗ kỹ thuật được biết đến với độ chắc chắn, tính linh hoạt, bền vững với môi trường và đặc biệt là khả năng chống cháy.

Tất cả vật liệu xây dựng gồm bê tông, thép, vữa xây và gỗ đều chịu tác động tiêu cực khi tiếp xúc lâu với lửa: thép bị oằn lại, bê tông vỡ ra, gỗ thì cháy.

Dù vậy, gỗ khối hiện đại khác với gỗ thông thường ở chỗ được sản xuất trong nhà máy, bao gồm nhiều lớp gỗ dán lại với nhau để tạo thành thanh dầm bền chắc hơn, thậm chí tốt hơn thép khi gặp hỏa hoạn do biến thành than chứ không bắt lửa hoàn toàn và bị biến dạng cấu trúc.

Những nghiên cứu và phân tích cho thấy gỗ khối không chỉ đáp ứng các quy định an toàn và an toàn phòng cháy mà còn có thể vượt qua tiêu chuẩn. Trong một thử nghiệm với lửa, một bức tường thạch cao dày 7 inch (khoảng 18cm) được phủ gỗ ép chéo CLT chịu đựng đến 3 giờ 6 phút. Kết quả này dài hơn một giờ so với yêu cầu quy định hiện tại.

Hội đồng Gỗ Canada đã tiến hành thử nghiệm khả năng chịu lửa trên một tòa nhà mô phỏng bằng gỗ khối. Hình ảnh cho thấy hiện trạng của tòa nhà trước và sau thử nghiệm cháy kéo dài 4 tiếng, cho thấy khả năng bảo toàn kết cấu đáng kể.

 

Có 4 loại gỗ khối được sử dụng phổ biến trong xây dựng: Gỗ ép đinh (NLT – Nail-Laminated Timber); Gỗ ghép thanh (DLT – Dowel Laminated Timber); Gỗ dán nhiều lớp (GLT – Glulam); và được ứng dụng nhiều nhất là Gỗ ép chéo (CLT – Cross Laminated Timber). 

Mô phỏng kết cấu 4 loại gỗ khối phổ biến, hầu hết các tòa nhà bằng gỗ trên thế giới đều sử dụng chủ yếu gỗ CLT và Glulam.

Những vật liệu xây dựng chịu lực này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng kết cấu khác nhau: dầm, cột; sàn, mái và tường;… Đến thời điểm năm 2022, công nghệ gỗ khối đã được sử dụng trong 139 tòa nhà cao tầng bằng gỗ trên toàn thế giới (được tính từ 8 tầng trở lên) kể từ dự án đầu tiên là Tòa nhà Stadthaus vào năm 2009.

Chính phủ và các tổ chức quốc tế cũng đang bắt đầu thúc đẩy xu hướng này, như: Canada đã triển khai chương trình Xây dựng Xanh thông qua gỗ (GCWood), trong khi Hội đồng Quy tắc Quốc tế (ICC) cũng đã điều chỉnh quy định để cho phép xây dựng các tòa nhà gỗ cao tới 80 mét.

Từ tiềm năng đến thách thức

Xu hướng “xanh hóa” đang thúc đẩy sự phát triển của các công trình cao tầng bằng gỗ trên khắp thế giới. Việc sử dụng gỗ không chỉ đơn thuần là một giải pháp kỹ thuật. Các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng nguồn gỗ sử dụng phải đến từ các khu rừng trồng, được quản lý bền vững để tránh làm suy kiệt hệ sinh thái tự nhiên. 

Không chỉ dừng lại ở mối lo ngại vấn đề quản lý rừng, đối với các nhà sản xuất thang máy, các tòa nhà gỗ cũng mang đến những thử thách mới khi giếng thang máy thông thường được làm từ bê tông, gạch hoặc thép, cho đến nay, việc sử dụng gỗ trong giếng thang máy vẫn chưa thực sự phổ biến.

Một ví dụ điển hình là Mjøstårnet tại Brumunddal, Na Uy, được CTBUH công nhận là tòa nhà gỗ cao nhất thế giới vào thời điểm hoàn thành năm 2019 với 18 tầng, cao 85,4 m. Công trình sử dụng gỗ CLT cho trục thang máy, cầu thang, và sàn, cùng glulam cho cột, dầm và thanh chéo.

Tòa nhà Mjøstårnet được thiết kế bởi Voll Arkitekter và phát triển bởi AB Invest, với hệ thống thang máy cung cấp bởi Starlift, Na Uy.

Những tòa nhà bằng gỗ không chỉ đặt ra thách thức về mặt kết cấu mà còn yêu cầu tối ưu hóa trong thiết kế hệ thống thang máy. Với trọng lượng nhẹ hơn bê tông, gỗ có thể làm tăng độ rung lắc, đòi hỏi các nhà sản xuất thang máy phải đảm bảo độ ổn định và an toàn. Để kiểm soát độ rung, các trục thang máy bằng gỗ thường cần có kích thước lớn hơn so với các trục thang máy bê tông thông thường.

Giếng thang máy bằng gỗ tại công trình Bệnh viện Budakeszi, Hungary

Để đáp ứng xu hướng sử dụng gỗ trong các công trình hiện đại, nhiều hãng thang máy cũng đã phát triển các giải pháp như phát triển tiêu chuẩn cho trục thang máy bằng gỗ, kết hợp với các công ty gỗ sản xuất giếng thang máy đúc sẵn,… Hay để gia tăng khả năng chống cháy cho giếng thang máy bằng gỗ, một số công ty đã tiến hành thi công thêm các tấm thạch cao sợi thủy tinh chống cháy, lắp đặt thêm máy phát hiện khói trong trục thang máy,…

Tương lai của các thành phố bằng gỗ không chỉ là một viễn cảnh đầy hứa hẹn mà còn là một giải pháp tất yếu để ứng phó với biến đổi khí hậu toàn cầu.

Những nỗ lực này không chỉ giúp các tòa nhà gỗ đáp ứng tiêu chuẩn an toàn mà còn góp phần khẳng định vai trò của gỗ trong ngành thang máy như một vật liệu bền vững, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về công trình thân thiện với môi trường, tạo nên bước ngoặt mới trong cả công nghệ và thiết kế kiến trúc. 

Nội dung: Phương Linh