Tiềm năng của tre và gỗ trong ngành xây dựng - Cuộc phỏng vấn với Pablo van der Lugt

Pablo van der Lugt đã tổng hợp kết quả nghiên cứu của mình trong 2 cuốn sách dành cho các nhà thiết kế và các kiến trúc sư về tiềm năng của tre – “Booming Bamboo”, về gỗ kỹ thuật – “Tomorrow’s Timber”. Những cuốn sách với mong muốn xoá tan những lầm tưởng và cho thấy tiềm năng đáng kinh ngạc của thế hệ vật liệu xây dựng sinh học mới nhất trong bối cảnh đáp ứng nhu cầu chuyển đổi sang môi trường xây dựng tuần hoàn, lành mạnh và trung tính carbon (carbon neutral). Gần đây Archdaily đã có cơ hội nói chuyện với ông về chủ đề này.

Pablo van der Lugt

PV: Hãy cho chúng tôi biết một chút về tiềm năng chưa được khai thác của tre. Ông thấy tre đóng góp như thế nào cho một tương lai bền vững hơn?

Pablo van der Lugt: Tre là một tài nguyên vô cùng tuyệt vời, chúng phát triển nhanh hơn các loài thực vật khác (gần 1m/ngày, tre giữ kỷ lục Guiness với danh hiệu loại thực vật phát triển nhanh nhất) và có rất nhiều công dụng, gần đây nhất là giấy làm từ tre, ứng dụng tre trong ngành dệt may và quan trọng nhất đối với các nhà thiết kế và kiến trúc sư – các sản phẩm xây dựng bằng tre còn phù hợp với rất nhiều ứng dụng nội thất (sàn, tường, trần, đồ nội thất) và ngoại thất (bàn, tấm ốp, đồ ngoại thất, đồ gỗ).

Tre phát triển nhanh hơn các loài thực vật khác và có rất nhiều công dụng

Có hơn 1600 loài tre khác nhau, trong đó những loài tre khổng lồ ( cao tới 30 – 40m, đường kính 10 – 20cm) như Guadua (Mỹ Latin), Asper and Moso ( Đông Nam châu Á), là những loài phù hợp nhất để chế tạo các sản phẩm từ tre. Hơn nữa, rất nhiều loài tre phù hợp với việc trồng lại rừng ngay cả ở vùng đất cực kỳ bạc màu, đất ven biển. Kết hợp với đặc tính phát triển nhân của chúng, một số loài tre khổng lồ trở thành loài thực vật tiên phong thích hợp để ngăn chặn xói mòn và khôi phục lại mực nước ngầm cũng như đa dạng sinh học ở những vùng đất khô cằn. Đương nhiên việc canh tác tre không bao giờ gây ra tổn hại đến những khu rừng bản địa (bi kịch dầu cọ) nhưng đó không phải vấn đề với 40 triệu hecta tre trên toàn thế giới (ở Trung Quốc đã có hơn 7 triệu ha và đang mở rộng mỗi năm qua việc tái trồng rừng).

Vì tre là một giống cỏ khổng lồ, các cây kết nối với nhau qua bộ rễ và mỗi năm những thân tre mới lại mọc lên. Sau 4 – 5 năm, các thân tre đã sẵn sàng để thu hoạch. Vì mỗi năm những thân tre mới đều mọc lên, điều này có nghĩa các khu rừng sản xuất tre được thu hoạch như một vụ nông nghiệp; mỗi năm có khoảng 20 – 25% cây tre trưởng thành được thu hoạch, thúc đẩy sự phát triển của cây tre mẹ. Điều này có nghĩa tre không bị ảnh hưởng bởi nạn phá rừng (chặt phá có nghĩa là cây chết, dẫn đến nguồn thu nhập không ổn định cho nông dân).

Các sản phẩm xây dựng bằng tre phù hợp với nhiều ứng dụng nội thất và ngoại thất

Do sinh trưởng nhanh nên tre cũng là nhân tố hấp thụ carbon tốt, không chỉ ở trong những cánh rừng tre mà còn trong rất nhiều mét vuông trên các sản phẩm được làm từ tre. Trong trường hợp những sản phẩm này được sử dụng thay thế cho các chất liệu không thể tái tạo, tạo ra nhiều khí Co2, thường là kim loại, nhựa hoặc gốm sứ, cũng đều tránh được khí thải Co2. Nhìn chung, trong trường hợp trồng lại rừng đồng cỏ bị thoái hoá bằng những cây tre khổng lồ, tổng lượng khí Co2 sẽ vượt qua 1000 tấn Co2/ ha (1.5 sân bóng đá).

Có hơn 7 triệu ha rừng tre ở Trung Quốc, mỗi năm lại mở rộng diện tích ra vài phần trăm.

PV: Điều gì là cần thiết để tre được ứng dụng và được chấp nhận như một vật liệu xây dựng trên toàn thế giới? Có bất cứ hạn chế nào trong việc sử dụng chúng không?

Pablo van der Lugt: Tập trung vào những ứng dụng trong ngành kiến trúc, có 2 lựa chọn cơ bản khi dùng tre. 

Đầu tiên, thân tre là một vật liệu xây dựng cực kỳ thân thiện với môi trường (không có loại vật liệu xây dựng nào khác có thể được thu hoạch, phơi khô và sử dụng trực tiếp làm vật liệu xây dựng có cấu trúc tốt). Mặc dù hình dạng và cấu trúc của tre – đối với khí hậu phương tây thì chúng rất dễ bị gãy – chắc chắn đã đưa ra những thách thức. Các kiến trúc sư thạo nghề có thể ứng dụng sự nhẹ nhàng và linh hoạt của thân cây để thiết kế những kiểu dáng đẹp như trong truyện cổ tích, ví dụ cấu trúc của công ty kiến trúc Ibuku ở Indonesia.

Công trình Arc in Green School của Ibuku ở Indonesia

Rõ ràng nhiều công trình kiến trúc cao cấp có thể được xây dựng bằng thân tre, nhưng ở một số khu vực (như Mỹ Latin) tre thường được gọi là “gỗ dành cho người nghèo”, đặc biệt là khi được dùng để xây dựng nhà cho hộ gia đình có thu nhập thấp.

Thứ hai, những tấm ván và dầm bằng tre có tiềm năng trở thành vật liệu cuối cùng rất cứng, ổn định và có tính thẩm mỹ cho cả trong nhà và ngoài trời.

Những tấm ván bằng tre có thể ứng dụng cho công trình ngoài trời

Tuy nhiên, mỗi thân tre là độc nhất, điều đó gây khó khăn trong việc phân loại độ bền của tre và khiến chúng đáp ứng quy chuẩn xây dựng của phương Tây.

Ở một mức độ thấp hơn, điều này cũng áp dụng cho tre kỹ thuật, mặc dù hiệu xuất nhất quán thấp hơn nhiều, tre được chế tạo như một vật liệu xây dựng và ngành công nghiệp tương đối mới (những sàn nhà bằng tre đầu tiên được phát minh khoảng 25 năm trước), điều đó có nghĩa là không có hệ thống phân loại rõ ràng tuân theo các quy chuẩn xây dựng. ĐIều này đặc biệt được áp dụng cho các cấu trúc sử dụng tre đã qua xử lý kỹ thuật, mặc dù trong một số trường hợp cụ thể, có những ngoại lệ nhỏ, ví dụ như trạm xe năng lượng mặt trời làm từ tre của BMW.

Điều này tạo ra nhiều hạn chế cho tre kỹ thuật (engineered bamboo) vào thời điểm hiện tại trở thành vật liệu cứng, bền vững và có phần bề mặt đẹp ở các nước phương Tây, điều này phù hợp với các cấu trúc bằng gỗ.

Với những thế hệ sản phẩm gỗ mới nhất, có thể đúc sẵn và xây dựng công trình trong thời gian rất ngắn

PV: Chuyển sang bàn luận về gỗ, gỗ tác động đến lĩnh vực xây dựng dân dụng như thế nào trong những năm tới?

Pablo van der Lugt: Kết luận là lý do chính dẫn đến việc tôi lựa chọn chuyên về gỗ đại trà (tên gọi chung dành cho các thành phần gỗ kỹ thuật với hiệu suất nhất quán cao như gỗ lát chéo (CLT), tấm gỗ, dầm glulam, dầm và tấm gỗ lạng nhiều lớp (LVL)). Với những thế hệ sản phẩm gỗ mới nhất, có thể đúc sẵn dựa trên quy trình chuyển hồ sơ đến nhà máy, các toà nhà gỗ từ trung bình đến cao lên đến 20 tầng (toà nhà bằng gỗ cao nhất trên thế giới Mjorstarnet ở Na Uy cao 86m) có thể được xây dựng trong thời gian rất ngắn, giảm thời gian thi công xuống 50% so với xây dựng truyền thống. Đương nhiêu điều này cũng ứng dụng cho các căn nhà độc lập dựa trên sản xuất công nghiệp.

Toà nhà Mjorstarnet

Nguồn cung cấp vật liệu là vân sam và thông từ những khu rừng bền vững được quản lý chặt chẽ (ví dụ như ở châu Âu, trữ lượng gỗ ròng trong những khu rừng là 200 – 300 triệu m3 mỗi năm), chúng không chỉ dự trữ carbon trong rừng (các khu rừng ở châu Âu giảm nhẹ khoảng 10% lượng khí thải EU GHG mỗi năm, điều này có thể tăng khoảng 23% vào năm 2030 trong trường hợp tăng cường thực hiện chương trình Climate Smart Forestry). 

Trong môi trường xây dựng, trong khi thay thế những vật liệu xây dựng truyền thống tạo ra nhiều khí Co2, lượng khí Co2 khoảng hơn 5000 tấn đối với các toà nhà kích thước trung bình (tương đương lượng khí thải khi lái xe ô tô cỡ vừa 1000 vòng xung quanh xích đạo).

Các toà nhà bằng gỗ thông thường có thể được xây dựng với các khớp nối có thể tháo dỡ

PV: Ngoài yếu tố thay đổi khí hậu, các yếu tố khác như sự lưu thông và tính chắc chắn mà các toà nhà bằng gỗ mang lại. Ông có thể xây dựng trên các yếu tố này?

Pablo van der Lugt: Mô hình xây dựng tuần hoàn là một từ xu hướng, bất cứ nhà sản xuất vật liệu nào ngày nay đều muốn tạo ra vòng tròn xây dựng, tuy nhiên trong thực tế, tỷ lệ tái chế trên toàn thế giới dưới 9% (theo báo cáo của Circularity Gap), không có nơi nào có đủ nguyên liệu thứ cấp để đáp ứng nhu cầu.

Xây dựng bằng vật liệu sinh học từ các nguồn được quản lý bền vững là vòng tròn kép. Bởi vì trọng lượng nhẹ và khả năng thi công dễ dàng, các toà nhà bằng gỗ thông thường có thể được xây dựng với các khớp nối có thể tháo dỡ (thay vì đúc bê tông), giúp công trình có tuổi thọ cao hơn do gỗ vẫn giữ nguyên giá trị và hiệu suất kỹ thuật. Ở vòng đời thứ 3 và thứ 4, các chi tiết từ gỗ có thể sứt mẻ để sản xuất bảng vật liệu, luôn giữ lại cacbon dự trữ trong vật liệu (còn được gọi là carbon dự trữ trong xây dựng – một chỉ số về khí hậu thú vị được phát triển bởi Climate Cleanup và ASN bank). Có rất nhiều công trình thú vị có thiết kế tháo rời kiểu này, cả đồ cao cấp (ví dụ Triodos bank office) và rẻ tiền (ví dụ Epos modular school ở Rotterdam). Những cây gỗ mềm phát triển lại ít nhất 2 lần trong những khu rừng bền vững được quản lý cung cấp thặng dư vật liệu với nhiều ứng dụng (như giấy, dệt may, năng lượng, hoá sinh,…).

Bên cạnh những ảnh hưởng tích cực, tính ứng dụng của vật liệu tự nhiên như tre và gỗ rất phù hợp với các thiết kế sinh học trong thực tiễn, cho thấy khả năng sản xuất cao cũng như lợi ích sức khoẻ (giảm mức độ căng thẳng) cho người sử dụng. Đây là một ngành nghiên cứu mới có thể ứng dụng cho những toà nhà văn phòng, giáo dục, nhà dân và cả những toà nhà chăm sóc sức khoẻ. Để chiến thắng cuộc chiến, rất nhiều công ty đa quốc gia lớn lựa chọn các cấu trúc sinh học và phù hợp.

Epos modular school ở Rotterdam

PV: Làm cách nào mà gỗ và các vật liệu hữu cơ có thể giải quyết vấn đề thay đổi khí hậu chúng ta đang đối mặt?

Pablo van der Lugt: Có 3 đòn bẩy liên quan đến thay đổi khí hậu mà chuỗi giá trị thiên về (gỗ, tre và những sợi tái tạo như lanh, gai dầu, sậy,…), kết hợp chúng có thể giúp ngăn chặn nạn phá rừng nhiệt đới; xây dựng sự trữ carbon và thay thế vật liệu hoá thạch. Nếu được thực hiện trên quy mô lớn (Ví dụ như 90% các toà nhà sinh học vào năm 2050 thay vì vật liệu hoá thạch ở các thành phố toàn cầu), điều này sẽ có lợi cho khí hậu 100Gt (ngoại trừ khí cacborn trong các khu rừng mới), gần 15% nhu cầu giảm thiểu sẽ chạm mốc 1.5 độ.

Để thực hiện những điều này cần có sự chỉ đạo của địa phương, chẳng hạn như chính phủ Pháp (50% sử dụng sản phẩm sinh học trong các toà nhà công cộng năm 2023) và Metropole Region của Amsterdam đã cam kết 20% các toà nhà bằng gỗ vào năm 2025.