Giải pháp mới cho lượng rác thải ngày càng lớn
Tại thành phố Pokhara thuộc dãy Himalaya, những gói mì và vỏ bánh quy bị vứt bỏ đang có vòng đời thứ hai bất ngờ dưới bánh xe ô tô qua lại. Nepal đang thử nghiệm phương pháp nghiền rác thải nhựa giá trị thấp rồi trộn vào nhựa đường, tạo ra mặt đường kết hợp mà những người ủng hộ hy vọng sẽ giúp giảm chi phí xây dựng đồng thời làm sạch đường phố. Sáng kiến do Green Road Waste Management dẫn đầu là một nỗ lực tuy nhỏ nhưng ngày càng phát triển nhằm giải quyết cùng lúc hai vấn đề dai dẳng: rác thải nhựa làm tắc nghẽn bãi chôn lấp và sông ngòi, cùng những con đường xuống cấp dưới những trận mưa gió mùa lớn. Ô tô đã lưu thông trên những mặt đường thử nghiệm này ở Pokhara, nơi mỗi ngày phát sinh khoảng 201 tấn rác theo số liệu của Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc. Hình ảnh bao bì đồ ăn vặt trở thành mặt đường thu hút sự chú ý toàn cầu chính vì ý tưởng này có vẻ đơn giản một cách khéo léo. Thế giới sản xuất hơn 440 triệu tấn nhựa mỗi năm, còn các thành phố ở khắp nơi đều cần những con đường bằng phẳng hơn. Kết nối hai thách thức này có vẻ hợp lý. Bimal Bastola, nhà sáng lập Green Road Waste Management, cho rằng phương pháp này có thể tiếp nhận các loại nhựa mà hoạt động tái chế truyền thống bỏ qua, đem lại mục đích sử dụng cho những vật liệu khó tái chế. Các dự án thí điểm ban đầu trong giai đoạn 2018-2020 đã làm khoảng 8.200 feet đường nhựa pha nhựa và sử dụng hơn 6.600 pound nhựa giá trị thấp. Những con số này còn khiêm tốn, nhưng cho thấy sự sẵn sàng thử nghiệm trong bối cảnh các thị trường tái chế chính thức chưa giải quyết được vấn đề. Tuy nhiên, các nhà khoa học và hoạch định chính sách cảnh báo giải pháp này cần được nghiên cứu kỹ trước khi có thể mở rộng từ dự án thí điểm thành chính sách cấp quốc gia.
Nội dung
Các bãi rác quá tải, tình trạng đốt rác ngoài trời và cống rãnh bị nhựa làm tắc nghẽn là những vấn đề thường nhật khắp Nam Á. Tại Nepal, áp lực đặc biệt nghiêm trọng ở các đô thị phát triển nhanh, nơi hệ thống thu gom của chính quyền địa phương khó theo kịp mức tiêu dùng. Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc lưu ý rằng Pokhara mở rộng nhanh chóng đã làm gia tăng áp lực lên các hồ, vùng đất ngập nước và khu dân cư. Với sự hỗ trợ của UNDP, Green Road Waste Management đã đưa nhựa tái chế vào xây dựng đường sá, nhằm giảm tác hại môi trường đồng thời tạo việc làm tại địa phương. Bastola nói với UNDP rằng mục tiêu của ông là xây dựng một đất nước sạch hơn bằng cách kết nối cộng đồng, doanh nghiệp và công nghệ trong các giải pháp xử lý rác thải. Ý tưởng này không chỉ có ở Nepal. Ấn Độ đã xây gần 24.855 dặm đường nông thôn bằng rác thải nhựa trong khuôn khổ chương trình Pradhan Mantri Gram Sadak Yojana, trong đó khoảng 8.078 dặm được hoàn thành chỉ trong hai năm trước tháng 10/2024. Quy mô đó cho thấy mô hình có thể vượt khỏi tính mới lạ để trở thành chương trình được chính phủ hậu thuẫn, dù Nepal có những hạn chế địa lý và kinh tế riêng, đòi hỏi cách tiếp cận phù hợp.
Rác thải trở thành mặt đường như thế nào
Quá trình biến rác thành mặt đường diễn ra theo một trình tự cụ thể. Công nhân thu gom bao bì mì, bánh quy và các loại đồ ăn vặt khác đã bị vứt bỏ, sau đó phân loại và nghiền thành những mảnh nhỏ. Nhựa nghiền được dùng để phủ lên cốt liệu nóng trước khi cho bitum, chất kết dính nhựa đường thông thường, vào. Nhựa không thay thế hoàn toàn bitum. Thay vào đó, nó giúp giảm lượng nguyên liệu mới cần dùng, đồng thời tận dụng loại rác không có giá trị thương mại. Một nghiên cứu năm 2024 đăng trên International Journal For Multidisciplinary Research cho thấy việc bổ sung một số loại rác thải nhựa ở mức khoảng 8% giúp giảm nhu cầu bitum nguyên sinh và cải thiện các đặc tính trong phòng thí nghiệm như khả năng chống ẩm, độ ổn định Marshall và mật độ. Độ ổn định Marshall đo độ bền của hỗn hợp nhựa đường dưới tải trọng, một yếu tố then chốt ở những khu vực mà xe hạng nặng và biến động nhiệt độ lớn gây áp lực lên mặt đường. Trên thực tế, độ ổn định Marshall tốt hơn đồng nghĩa với việc mặt đường ít có khả năng biến dạng hoặc nứt vỡ khi chịu lực.
Nghiên cứu bổ sung được công bố trên Nature Scientific Reports, sử dụng các phương pháp học máy, đã phân tích 210 mẫu nhựa đường biến tính bằng nhựa và xác định các khoảng tối ưu: kích thước hạt nhựa từ 2,5 đến 4 mm, hàm lượng bitum gần 5,3-5,5% và hàm lượng nhựa từ 20 đến 30%. Những phát hiện này cho thấy khi các thông số trộn được kiểm soát chặt chẽ, nhựa tái chế có thể hoạt động như vật liệu gia cường polymer, giúp tăng độ kết dính và tính đàn hồi của chất kết dính. Đồng thời, các nghiên cứu cũng nêu những thách thức quan trọng khi triển khai, như khả năng phân tán và tương thích giữa bitum với nhựa, độ ổn định khi lưu trữ và nguy cơ giòn ở nhiệt độ thấp. Nếu không được kiểm soát, các vấn đề này có thể triệt tiêu lợi ích. Vì vậy, nên xem nhựa tái chế là chất biến tính có lợi trong những điều kiện nhất định; hiệu quả của chúng chỉ phát huy khi các thách thức kỹ thuật được xử lý phù hợp.
Lợi ích kỳ vọng về độ bền và tiết kiệm chi phí
Những người ủng hộ cho rằng đường nhựa pha nhựa mang lại lợi ích kỹ thuật có thể đo lường được, ngoài việc giảm lượng rác thải. Bimal Bastola nói với Agence France Presse rằng phương pháp này giảm chi phí, ngăn nước thấm và kéo dài tuổi thọ đường. Nhận định đó có ý nghĩa tại Nepal, nơi những trận mưa gió mùa trút xuống thường xuyên biến mặt đường xuống cấp thành mạng lưới ổ gà. Bằng chứng trong phòng thí nghiệm ủng hộ một số khẳng định này. Nghiên cứu cho thấy việc đưa polyethylene thải vào có thể tăng độ cứng của hỗn hợp ở nhiệt độ cao, giúp mặt đường chống biến dạng vĩnh viễn dưới tải trọng. Các nghiên cứu cũng ghi nhận khả năng chống hằn lún và mỏi tốt hơn, vốn là những dạng hư hỏng phổ biến trên các tuyến đường đông đúc. Tại Bangladesh, nơi Ngân hàng Thế giới hỗ trợ các dự án thí điểm ở tám đơn vị hành chính, kết quả ban đầu đầy hứa hẹn. Một đoạn đường thí điểm ở Gazipur chịu được ngập lụt, chống chảy nhựa bitum trong đợt nắng nóng mùa hè khắc nghiệt và có chi phí xây dựng thấp hơn mặt đường chỉ dùng bitum thông thường.
Sahadat Hossain, nhà nghiên cứu hàng đầu tại Đại học Texas ở Arlington, người đã xây dựng đường nhựa pha nhựa tại Texas và Bangladesh, cho biết loại đường này có thể giảm nứt và hư hại do ổ gà tới 75% khi pha tối đa 10% nhựa tái chế. Nhóm của ông nhận thấy trong mùa hè nóng nhất tại Bangladesh trong vòng 50 năm, nhựa đường thông thường mềm ra và nóng chảy, trong khi các đoạn đường liền kề được biến tính bằng nhựa không có dấu hiệu hư hại nhìn thấy được. Độ ổn định nhiệt và khả năng chống ẩm là những đặc tính hấp dẫn đối với mọi quốc gia có thời tiết khắc nghiệt. Hossain giải thích rằng việc đưa các loại nhựa như LDPE, HDPE và PP vào hỗn hợp nhựa đường giúp giảm nhu cầu sử dụng vật liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ nguyên sinh, qua đó giảm lượng khí thải carbon trong xây dựng đường sá. Vật liệu này cũng cải thiện độ bền và tuổi thọ của đường, giảm nhu cầu sửa chữa và lượng tài nguyên cần cho công tác bảo trì theo thời gian.
Câu hỏi về vi nhựa
Bất chấp sự lạc quan về kỹ thuật, các nhà khoa học môi trường đang nêu những lo ngại nghiêm trọng về điều xảy ra sau khi trải mặt đường. Ngân hàng Thế giới cảnh báo đường nhựa pha nhựa chưa được đánh giá khoa học đầy đủ để xác định dấu chân môi trường. Mối lo chính là vi nhựa, những mảnh nhỏ có thể bong ra khi lốp xe mài mòn mặt đường sau nhiều năm sử dụng. Một nghiên cứu đăng trên Science of the Total Environment mô phỏng giao thông trên các mẫu nhựa đường biến tính bằng nhựa và lần đầu tiên định lượng lượng vi nhựa phát tán. Các nhà nghiên cứu phát hiện nhựa đường biến tính bằng LDPE, LLDPE và ABS tái chế thải ra các hạt vi nhựa có kích thước từ 2 đến 40 micromet. Nhiệt độ lạnh và điều kiện axit làm tăng tốc độ phát tán. Nghiên cứu cũng phát hiện việc dùng nhựa tái chế làm chất biến tính polymer trong nền bitum khiến vi nhựa phát tán sớm hơn so với khi bổ sung nhựa dưới dạng cốt liệu tổng hợp thay thế.
Ngân hàng Thế giới đã tóm lược rõ sự bất định xoay quanh cách tiếp cận hạ tầng này.
Việc sử dụng nhựa tái chế trong xây dựng đường sá vẫn chưa trải qua quá trình đánh giá nghiêm ngặt đầy đủ về các yếu tố môi trường, và vẫn chưa rõ liệu đường nhựa pha nhựa có thể được tái chế khi hết vòng đời hay không.
Những phát hiện này cho thấy các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến lượng nhựa thoát ra đất và nước xung quanh. Một ẩn số lớn khác là việc xử lý khi công trình hết vòng đời. Báo cáo của Ngân hàng Thế giới đặt câu hỏi liệu đường nhựa pha nhựa có thể được tái chế khi cuối cùng bị đào lên hay giải pháp hiện nay sẽ tạo ra một dòng rác thải ô nhiễm. Nhựa đường thông thường có khả năng tái chế cao, thường được nghiền thành vật liệu mặt đường nhựa thu hồi để dùng cho dự án mới. Việc bổ sung nhựa có thể khiến tính tuần hoàn đó trở nên phức tạp. Một bài tổng quan tài liệu riêng trên Frontiers in Built Environment cảnh báo rằng việc sử dụng rác thải nhựa như vậy có thể là một nỗ lực liên tục nhằm đánh bóng hình ảnh xanh, làm trì hoãn và phân tán sự chú ý khỏi việc tìm kiếm giải pháp thực sự cho khủng hoảng ô nhiễm nhựa. Bài tổng quan lưu ý những cách làm này có thể làm trầm trọng thêm tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và gia tăng nhu cầu tiếp tục sản xuất nhựa nguyên sinh mới bằng cách tạo ra thị trường mới cho vật liệu phế thải.
Sức khỏe, tiêu chuẩn và nguy cơ đánh bóng hình ảnh xanh
Ngoài hao mòn vật lý, các chuyên gia lo ngại về hiện tượng thôi nhiễm hóa chất và an toàn lao động. Một bài tổng quan đăng trên Frontiers in Built Environment xem xét việc sử dụng rác thải nhựa trong các ứng dụng xây dựng và nhận thấy nhiều nghiên cứu đã bỏ qua những chi phí tiềm tàng đối với sức khỏe. Nhựa chứa hàng nghìn chất phụ gia hóa học, trong đó khoảng một phần tư có đặc tính nguy hại đã được xác định. Khi rác thải nhựa được nung nóng trong quá trình xây dựng đường, công nhân có thể hít phải các hạt hoặc khói, nhưng hướng dẫn bảo vệ người lao động vẫn chưa được xây dựng đầy đủ. Erica Cirino, giám đốc truyền thông của Plastic Pollution Coalition và tác giả chính của bài tổng quan, nói với Grist rằng một số nghiên cứu bà xem xét được tài trợ bởi các nhà sản xuất hóa chất và nhựa thay vì các nhà nghiên cứu độc lập, tạo ra nguy cơ thiên lệch theo hướng tích cực.
Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ kết luận trong một báo cáo lớn rằng gần như chưa có nghiên cứu đáng kể nào tại nước này chứng minh các tuyên bố của ngành về lợi ích của đường nhựa pha nhựa. Báo cáo ghi nhận chi phí vật liệu và lắp đặt cao, đồng thời nêu những điểm chưa rõ về hiệu quả dài hạn. David Dzombak, giáo sư danh dự tại Đại học Carnegie Mellon và chủ tịch ủy ban biên soạn báo cáo, giải thích rằng ngay cả khi đường nhựa pha nhựa chứng minh được tính khả thi, chúng khó có thể trở thành nơi tiêu thụ lượng lớn rác thải nhựa. Theo tổng quan tài liệu của Viện Hàn lâm Quốc gia, mặt đường nhựa chỉ có thể tiếp nhận tối đa khoảng 0,5% nhựa thải tính theo trọng lượng khô. Ngay cả trong những kịch bản lạc quan, việc thay thế toàn bộ nhựa nguyên sinh trong chất kết dính nhựa đường cũng chỉ tiêu thụ một phần rất nhỏ lượng rác thải nhựa phát sinh trên toàn quốc. Dzombak nhấn mạnh hạ tầng không phải là nơi đổ rác nhựa hỗn hợp, đồng thời nhu cầu đối với polyethylene sạch, chất lượng cao có thể chỉ chuyển hướng vật liệu khỏi các dòng tái chế khác thay vì khỏi bãi chôn lấp.
Xây dựng lộ trình cho Nepal
Nepal phải cân nhắc lợi ích và rủi ro này dựa trên điều kiện địa lý và thể chế của riêng mình. Địa hình đồi núi, sạt lở đất theo mùa và ngân sách hạn chế của chính quyền địa phương khiến việc bảo trì đường sá tốn kém và khó khăn về hậu cần. Việc đơn giản sao chép chương trình đường nông thôn của Ấn Độ, vốn đã xây hàng nghìn dặm đường nhựa pha nhựa, có thể không khả thi nếu thiếu chuỗi cung ứng và cơ chế kiểm soát chất lượng phù hợp. Green Road Waste Management và các đối tác hiểu rõ điều này. Bastola tập trung vào nhựa giá trị thấp bị các cơ sở tái chế thông thường từ chối, với mục tiêu tạo ra một thị trường địa phương vốn chưa tồn tại. Tuy nhiên, để mở rộng quy mô cần có hướng dẫn tiêu chuẩn về hàm lượng nhựa, nhiệt độ trộn và các chuẩn đánh giá hiệu quả. Nếu không có tiêu chuẩn quốc gia, chất lượng vật liệu không đồng đều có thể khiến đường xuống cấp sớm, làm suy giảm niềm tin của công chúng.
Sahadat Hossain chỉ ra rằng đào tạo công nhân nhà máy nhựa đường là điều cần thiết để công nghệ mới thành công. Việc trộn nhựa đòi hỏi điều chỉnh nhiệt độ và thời gian vì các loại nhựa khác nhau có điểm nóng chảy và mức độ tương thích với bitum khác nhau. Nếu nhiệt độ quá cao, có nguy cơ phát thải dioxin và các hợp chất có hại khác, nên việc duy trì ngưỡng vận hành an toàn là thiết yếu. Viện Chất thải rắn vì Phát triển bền vững tại Đại học Texas ở Arlington hiện đang phối hợp với các cơ quan giao thông để xây dựng hướng dẫn thiết kế có thể áp dụng ở cấp quốc gia hoặc thậm chí toàn cầu. Đối với Nepal, áp dụng những quy trình này có thể giúp thu hẹp khoảng cách giữa các dự án thí điểm đầy triển vọng và chính sách hạ tầng đáng tin cậy. Hệ thống giám sát rõ ràng sẽ giúp kỹ sư theo dõi hiệu quả đường sá qua các mùa và điều chỉnh tiêu chuẩn trước khi vấn đề lan rộng.
Động lực khu vực và bối cảnh toàn cầu
Nam Á nói chung đang quan tâm theo dõi thử nghiệm đường nhựa pha nhựa. Bangladesh hợp tác với Ngân hàng Thế giới để nghiên cứu xem đường nhựa pha nhựa có chống chịu thiên tai tốt hơn hay không, đồng thời giám sát dòng vi nhựa chảy tràn. Bang Odisha của Ấn Độ gần đây đề nghị Cơ quan Đường cao tốc Quốc gia Ấn Độ hỗ trợ chuyên môn để triển khai các dự án thí điểm đô thị, sử dụng nhựa nghiền trộn với bitum ở nhiệt độ 170-180 độ C. Các nhà nghiên cứu Đại học Stanford, với nguồn tài trợ từ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, đã tìm hiểu những ứng dụng rộng hơn, bao gồm tấm xây dựng composite nhựa và vật liệu lát đường, đồng thời nhấn mạnh sự cần thiết phải cải thiện khâu phân loại rác và cơ sở dữ liệu về hiệu quả. Nghiên cứu của họ cho thấy tái chế toàn bộ các tòa nhà làm từ composite polymer có thể tạo ra dòng rác đồng nhất hơn, giúp việc tái sử dụng ở các khâu sau dễ dự đoán hơn.
Trong khi đó, khái niệm hạ cấp tái chế rộng hơn, tức chuyển đổi rác thải thành đầu vào xây dựng có giá trị thấp hơn, phù hợp với các khuôn khổ kinh tế tuần hoàn ưu tiên duy trì việc sử dụng vật liệu. Tuy nhiên, những người chỉ trích cho rằng hạ cấp tái chế có thể che đậy việc tiếp tục phụ thuộc vào sản xuất nhựa nguyên sinh. Plastic Pollution Coalition và các nhóm vận động khác lưu ý rằng những giải pháp xử lý từ đầu nguồn, chẳng hạn hạn chế sản xuất nhựa không cần thiết, tốt hơn các phương án quản lý cuối vòng đời có thể kéo dài nền kinh tế nhựa. Nepal đang đứng ở ngã rẽ này. Nước này có thể học hỏi quy mô của Ấn Độ, các thử nghiệm về khả năng chống lũ ở Bangladesh và nghiên cứu học thuật của Mỹ, đồng thời xây dựng chính sách phù hợp với bối cảnh Himalaya. Mục tiêu cuối cùng không chỉ là những tuyến đường cao tốc bằng phẳng hơn, mà còn là một hệ thống quản lý rác thải giảm tác hại môi trường mà không tạo ra những chi phí tiềm ẩn cho các thế hệ tương lai.
Kết luận chính
- Nepal đang thử nghiệm đường nhựa pha nhựa tại Pokhara và một số khu vực thí điểm khác nhằm đồng thời xử lý rác thải nhựa và cải thiện độ bền đường sá.
- Green Road Waste Management đã sử dụng hơn 6.600 pound nhựa giá trị thấp trong các dự án thí điểm ban đầu, theo phương pháp phủ cốt liệu bằng rác thải đã nghiền trước khi bổ sung bitum.
- Các nước láng giềng trong khu vực, đặc biệt là Ấn Độ và Bangladesh, đã triển khai các chương trình đường nhựa pha nhựa quy mô lớn hơn, tạo mô hình tham khảo cho các quốc gia Nam Á.
- Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy độ ổn định Marshall, khả năng chống ẩm và hiệu quả nhiệt được cải thiện, nhưng dữ liệu thực địa trong nhiều thập kỷ vẫn còn hạn chế.
- Ngân hàng Thế giới và các nhà khoa học độc lập cảnh báo cần nghiên cứu dài hạn nghiêm ngặt về phát thải vi nhựa, hiện tượng thôi nhiễm hóa chất và khả năng tái chế khi hết vòng đời.
- Các chuyên gia nhấn mạnh đường nhựa pha nhựa không phải giải pháp toàn diện cho ô nhiễm nhựa, vì xây dựng chỉ có thể hấp thụ một phần nhỏ tổng lượng rác thải.
- Cần có tiêu chuẩn quốc gia rõ ràng, quy trình an toàn cho người lao động và hệ thống giám sát trước khi Nepal có thể mở rộng an toàn từ các dự án thí điểm thành chính sách.
