Khi mà ngành xây dựng vẫn đang tiêu tốn một lượng tài nguyên khổng lồ cho xây dựng công trình thì “Thiết kế tháo dỡ” – Design for Disassembly là một chiến lược thiết kế đảm bảo giảm thiểu sự lãng phí tài nguyên xây dựng cho công trình bằng việc quan tâm đến các tiêu chí 3R gồm giảm thiểu – reduce, tái chế – recycle, tái sử dụng – reuse.

Khái niệm Design for Disassembly (tạm dịch: Thiết kế tháo dỡ, viết tắt là DfD) đã được quan tâm đến nhiều hơn trong thời gian gần đây, vì nó giải quyết mối lo ngại ngày một gia tăng xung quanh vấn đề tiêu thụ nguồn tài nguyên lớn trong khi tỉ lệ tái chế thấp trong ngành xây dựng. Bài viết sau đây đi vào chi tiết về phương pháp và các hướng dẫn về quy trình thiết kế tạo điều kiện cho việc tháo dỡ các tòa nhà trong tương lai, trong phạm vi cung cấp làm mở rộng sự hiểu biết về nguyên tắc này trong khuôn khổ rộng hơn của thực tiễn hiện nay và nền kinh tế tuần hoàn.

DfD là gì?

Theo định nghĩa, DfD là việc thiết kế công trình để tạo điều kiện cho những thay đổi và tháo dỡ trong tương lai (một phần hoặc toàn bộ) để phục hồi các hệ thống, các bộ phận và vật liệu, từ đó đảm bảo tòa nhà có thể được tái chế một cách hiệu quả nhất có thể khi hết tuổi thọ. Chiến lược này được xây dựng dựa trên sự thừa nhận ngày càng tăng về thực tế rằng phần lớn công trình xây dựng có tuổi thọ hạn chế và mọi tòa nhà đều thể hiện sự lưu trữ tài nguyên và thay vì kết thúc tại bãi rác, tài nguyên đó nên tìm đường quay trở lại vòng lặp 3R “reduce, reuse, recycle” (giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế). Do đó, DfD liên quan đến việc tìm hiểu vòng đời hoàn chỉnh của kết cấu và đưa ra các quy định cho việc tái sử dụng các bộ phận của nó, nhằm giảm cả việc tiêu thụ tài nguyên lẫn sự ô nhiễm.

Được định nghĩa lần đầu tiên vào những năm 1990, khái niệm này còn tương đối mới, do đó, rất ít dự án đã được thiết kế với ý định tháo gỡ và thậm chí còn ít hơn nữa đã thử nghiệm được kết quả của chiến lược. Tuy nhiên, việc theo đuổi này hiện đang đi vào thực tiễn chính thống, một ví dụ có thể kể đến là the new London Plan, với yêu cầu các ứng dụng lập hoạch định để chứng minh làm thế nào các thành phần tòa nhà có thể được tháo rời và tái sử dụng. Ngoài ra, cả hai tòa nhà của dự án EU là Material Banks (BAMB) và EPA (Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ) đã đưa ra các hướng dẫn cho quy trình thiết kế này, trong khi một số chứng nhận bền vững đã tính điểm cho các thiết kế giải cấu trúc.

Cơ hội và thách thức

Ngành công nghiệp xây dựng là nguồn tiêu thụ lớn nhất thế giới về vật liệu thô, và hầu hết nguyên liệu không bao giờ quay lại vòng lặp vật liệu. Việc kết hợp DfD vào trong quá trình làm kiến trúc sẽ giảm thiểu năng lượng và khí thải carbon của ngành xây dựng, vì nó sẽ giảm đáng kể việc tiêu thụ vật liệu sử dụng lần đầu (first use material). Tuy nhiên, quá trình DfD không phải là không có thách thức của nó. Việc thiếu vắng các qui định liên quan đến vật liệu tái chế và sự không chắc chắn xung quanh chất lượng và số lượng vật liệu được sử dụng vẫn không phù hợp với phương pháp DfD. Một thách thức đáng kể khác đó là, ở thời điểm hiện tại, chi phí và tốc độ của qui trình, khi việc phá hủy vẫn được xem là rẻ hơn và nhanh hơn so với việc xây dựng từng thành phần một. Tuy nhiên, nghiên cứu của EPA đã chứng minh rằng việc dỡ bỏ hoàn toàn có thể cạnh tranh về chi phí so với việc phá hủy nếu có đủ vật liệu có khả năng phục hồi với giá thị trường hợp lí để bù đắp cho chi phí lao động cao.

Nguyên tắc thiết kế

Quy trình thiết kế DfD đòi hỏi một số lượng đáng kể các kế hoạch ban đầu trong giai đoạn thiết kế, và có các chiến lược và nguyên tắc để cân nhắc, đảm bảo cho đối tượng kiến trúc giữ được giá trị cho đến hết tuổi thọ. Sau đây là một số hướng dẫn bao quát cần tuân thủ khi thiết kế tháo dỡ.

Lập kế hoạch tháo dỡ kết cấu

DfD yêu cầu tạo lập kế hoạch giải tỏa kết cấu một cách chi tiết, bao gồm các hướng dẫn cho việc tháo dỡ các cấu kiện, cũng như xem xét các thành phần và vật liệu của công trình và cái cách mà những thành phần đó nên được tái sử dụng, tái chế hoặc khai thác. Rotor Deconstruction, một nhà tiên phong của Bỉ trong lĩnh vực phục hồi các thành phần xây dựng đã tháo rời, các điều kiện và bán vật liệu, trong khi Arup, trong một nghiên cứu về kinh tế tuần hoàn trong môi trường xây dựng, đã thấy được việc sử dụng các mô hình BIM dựa trên đám mây để ghi lại và theo dõi các vật liệu và các thành phần thông qua vòng đời của chúng, cũng như một tiêu chuẩn trong việc sử dụng các hợp đồng vòng đời đầy đủ từ thiết kế cho đến tháo dỡ.

Đánh giá vật liệu

DfD đòi hỏi những nghiên cứu sâu rộng về vật liệu xây dựng để lựa chọn những vật liệu không độc hại, có chất lượng cao (để chịu được công đoạn lắp ráp và tháo dỡ) và có tiềm năng tái chế tốt. Quá trình lựa chọn vật liệu trong phương pháp thiết kế này xoay quanh các câu hỏi như: Điều gì sẽ xảy ra với các bộ phận khi nó ở cuối vòng đời của mình? Nó có thể được tái sử dụng như thế nào? hay liệu có thể trả nó lại cho nhà cung cấp không? Có một phần mềm có thể hỗ trợ thực hiện đánh giá này, bằng cách tạo Life Cycle Assessment (LCA – tạm dịch: Đánh giá vòng đời) của các nguyên liệu đầu vào cụ thể.

Lựa chọn chi tiết liên kết

Một nguyên tắc cơ bản của DfD là tạo ra các liên kết có khả năng điều chỉnh và lựa chọn mối nối phù hợp để dễ dàng tháo dỡ đồng thời tránh sử dụng những thiết bị nặng nề hoặc quá nhiều công cụ. Cần tập trung vào các mối nối cơ học, sử dụng các liên kết bu lông, bắt vít hoặc đóng đinh, trái ngược với các loại hóa chất không thể tháo rời như chất kết dính, keo hoặc mối hàn, những loại khiến cho vật liệu khó phân tách và tái chế.

Thiết kế thích ứng

Mặc dù DfD tập trung vào vòng đời của một tòa nhà, phương pháp này dường như là một chiến lược tuyệt vời để mở rộng khả năng sử dụng một công trình. Do đó, việc phân chia những hệ thống các công trình khác nhau và làm cho sự thay thế của chúng ít gây gián đoạn đến tổng thể công trình, tạo ra cơ hội lớn cho việc cải tạo trong tương lai. Đây có thể là trường hợp của các hệ thống MEP, vốn có tuổi thọ ngắn hơn nhiều so với các hệ thống khác trong công trình và là nơi mà DfD có thể giúp loại bỏ có chọn lọc các yếu tố cụ thể dễ dàng hơn, dẫn đến ít lãng phí hơn. Ưu tiên vào mô đun hóa và tiêu chuẩn hóa trong quá trình thiết kế lắp ráp và các bộ phận cũng được tạo điều kiện tái sử dụng.

Hiện nay, thiết kế tháo dỡ không phải là một nỗ lực dễ dàng, DfD mang thêm một lớp trách nhiệm và đòi hỏi một nỗ lực to lớn từ tất cả các bên tham gia vào quá trình xây dựng, bao gồm cả các kiến trúc sư. Vì DfD vẫn còn trong giai đoạn trứng nước, kết quả cuối cùng vẫn chưa được nhìn thấy và kết luận còn nằm ở nhiều thập kỉ trong tương lai. Tuy nhiên, khi mà ngành công nghiệp xây dựng đã nhấn chìm quá nhiều tài nguyên và các vật liệu sử dụng lần đầu hàng năm, mà không bỏ ra bất kì nỗ lực nào thì thiết kế DfD nên được cân nhắc để giảm thiểu sự lãng phí.

Theo Anh Tuấn/ DESIGNS.VN