Sinh thái Công nghiệp với Quy hoạch xây dựng kiến trúc Công nghiệp bền vững

    Hệ sinh thái công nghiệp (Industrial ecosystem) là một tư tưởng mới, nó mô phỏng hệ thống sản xuất công nghiệp bắt chước hệ sinh thái tự nhiên. Trong thế giới tự nhiên, rất ít thứ bị bỏ phí, thực vật chuyển hóa nước, cacbonic, ánh sáng mặt trời thành đường và đường lại trở thành thức ăn cho các loài khác và trải qua khoảng hàng tỉ năm hệ thống này vẫn hoạt động rất hiệu quả – một hệ thống chu trình tự nhiên khép kín và phát triển.

    Năm 1989, khái niệm hệ sinh thái công nghiệp đã thu hút được sự chú ý mạnh mẽ khi tờ Scientific American xuất bản hai tờ báo của hai nhà nghiên cứu thuộc công ty General Motors là: Frosch và Gallopoulos. Từ đó tới nay hệ sinh thái công nghiệp đã được nhiều người trên thế giới quan tâm. Về nguyên tắc cơ bản, hệ sinh thái công nghiệp mô tả như một hệ thống trong đó chất phế thải sau quá trình sản xuất của cơ sở công nghiệp này sẽ trở thành nguyên liệu của một cơ sở sản xuất công nghiệp khác. Trong vòng luân chuyển đó rất ít các chất thải có ích bị bỏ phí, vì vậy nó sẽ đưa đến cho chúng ta nguồn lợi rất lớn là tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thực tế có nhiều ngành công nghiệp từ lâu đã có những mối quan hệ cộng sinh này, trong đó nguyên liệu và chất thải có thể trao đổi hỗ trợ cho nhau. Ví dụ: ngành luyện kim, ngành hóa chất, hóa dầu đã sử dụng các phế liệu của chúng để tái chế thành sản phẩm. Ngoài ra các ngành tái chế cao su, nhựa, thủy tinh, giấy vụn… cũng đã áp dụng quan hệ cộng sinh này.

    Có thể nói rằng hệ sinh thái công nghiệp là nền tảng, hình mẫu cho việc chuyển đổi của hệ thống sản xuất công nghiệp truyền thống. Đó là sự thay đổi từ mô hình sản xuất hở (riêng biệt từng nhà máy) sang mô hình sản xuất khép kín (liên hoàn nhiều nhà máy), giống như chu trình của hệ sinh thái tự nhiên.

    Tiên đề của hệ sinh thái công nghiệp chính là nền kinh tế công nghiệp – một hệ thống bao gồm việc sử dụng các nguyên vật liệu, nhiên liệu, qua các quá trình sản xuất, sử dụng sản phẩm, xử lý chất thải – cần phải đi theo xu hướng tái sinh của vật chất như hệ sinh thái tự nhiên. Chúng ta biết rằng sản xuất công nghiệp truyền thống sau một quá trình sản xuất riêng biệt nguyên, vật liệu được đưa vào để tạo ra các sản phẩm, chất thải thì được loại bỏ, hiệu quả là vừa gây lãng phí tài nguyên thiên nhiên vừa gây ô nhiễm môi trường, nếu muốn chuyển sang một mô hình thống nhất hơn: một hệ sinh thái công nghiệp thì cần phải tiến hành tổ chức hợp tác chặt chẽ về nguồn nguyên vật liệu, năng lượng và chất phế thải giữa các cơ sở sản xuất công nghiệp.

    Sự hoạt động của con người và các cơ sở sản xuất công nghiệp được xem là có những điểm chung giống hệ sinh thái tự nhiên xét về mặt các luồng năng lượng và nguyên liệu. Quan sát một cơ sở sản xuất công nghiệp và phân tích các luồng luân chuyển năng lượng đến các hoạt động sản xuất, tiêu thụ và tạo ra các chất thải chúng ta thấy cần phải cơ cấu và hợp nhất lại với nhau và làm thế nào để có thể tăng tính hiệu quả trong việc sử dụng các nguồn lực, tái sử dụng và phục hồi được các luồng năng lượng và nguyên liệu như các quá trình của thế giới tự nhiên. Làm như vậy, chúng ta có thể giảm thiểu tác động bất lợi của sản xuất công nghiệp tới môi trường.

    Xét về mặt sinh thái học, khi các cơ sở sản xuất công nghiệp tiến hành hợp tác sẽ tiến tới mối quan hệ cộng sinh. Cộng sinh là mối quan hệ trong đó hai hay nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp, thậm chí chí các KCN khác nhau cùng sản xuất hoặc hợp tác với nhau theo cách mà đôi bên cùng có lợi. Mối quan hệ cộng sinh giữa các cơ sở sản xuất công nghiệp thường được đề cập tới là sự cộng sinh công nghiệp. Kalundborg, một  KCN ở Đan Mạch, là một ví dụ điển hình nhất của hệ sinh thái công nghiệp trên thế giới. Mối quan hệ cộng sinh trong KCN này bắt đầu phát triển từ năm 1970 khi có một số cơ sở sản xuất công nghiệp chính cố gắng giảm chi phí và tìm một số phương án cải tiến để tận dụng chất thải. Trong suốt 15 năm, các cơ sở sản xuất công nghiệp ở trong KCN này đã tiến hành tận dụng các chất phế thải của nhau để làm nguyên liệu cho các hoạt động của mình. Các nguyên liệu được tái sử dụng đó là dầu, than, nước, cacbonic, tro bụi, sunpha, thạch cao, nitơ và phốt pho…

    Ngày càng có nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp trên thế giới đã bắt đầu nhận ra rằng việc loại bỏ, tái sử dụng và tái chế năng lượng và nguyên liệu phế thải có thể tiết kiệm được chi phí. Trong khi việc chi phí xử lý ô nhiễm môi trường và chi phí cho việc loại bỏ chất phế thải có thể làm ảnh hưởng đáng kể đến chi phí hoạt động của các cơ sở sản xuất công nghiệp, các phế thải được tận dụng là nguyên liệu tái sản xuất có thể trở thành một nguồn lực mới tạo ra lợi nhuận mà không chịu các phí tổn chi phí để loại bỏ chúng. Điều này có thể đạt được thông qua một hệ thống tái chế kiểu vòng tròn khép kín trong KCN mà các cơ sở sản xuất công nghiệp đang hoạt động. Mục tiêu là tái sử dụng với khối lượng tối đa các chất thải và các sản phẩm phụ đầu vào tiềm năng đối với các thành phần khác trong hệ sinh thái công nghiệp.

    Một trong những đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái tự nhiên là sự tồn tại và duy trì sự cân bằng của các mắt xích và mạng lưới thức ăn. Trong một hệ sinh thái công nghiệp việc gắn kết các mắt xích của hệ thống sản xuất và đưa ra các quyết định kịp thời cũng đóng vai trò rất quan trọng. Các chính sách và cơ chế cần phải được thông qua để tạo điều kiện thuận lợi cho các mắt xích này hoạt động. Tầm quan trọng của những mắt xích này đã được thừa nhận bởi sự phát triển của các công cụ hỗ trợ cho quá trình ra quyết định lựa chọn các cơ sở sản xuất công nghiệp đưa vào hệ thống để chúng có thể liên kết và cộng sinh tận dụng tối đa chất phế thải của nhau, sản xuất ra nhiều sản phẩm giúp cho các cơ sở sản xuất công nghiệp tăng doanh thu và giúp môi trường được trong lành. Việc thực hiện chức năng một cách có hiệu quả của hệ sinh thái công nghiệp sẽ phụ thuộc vào luồng luân chuyển nguyên vật liệu, năng lượng trong các cơ sở sản xuất công nghiệp và cộng đồng xung quanh.

     Công tác tuyên truyền hiệu quả của hệ sinh thái công nghiệp để tạo lập uy tín cho nó là rất cần thiết. Bởi vì phần lớn các cơ sở sản xuất công nghiệp đều không quan tâm đến khái niệm hệ sinh thái công nghiệp. Hầu hết họ chỉ tập trung vào sản xuất để có nhiều lợi nhuận và thường họ quá bận rộn không thể theo đuổi một chương trình môi trường nào được trừ khi họ phải nhìn thấy được nguồn lợi ích từ hệ sinh thái công nghiệp mang lại. Khái niệm hệ sinh thái công nghiệp sẽ đẩy nhanh việc giảm thiểu chất thải, bằng phương pháp này các cơ sở sản xuất công nghiệp có thể tiết kiệm được chi phí và làm giảm các tác động đến môi trường. Cần phải trình bày các khái niệm này để cho các cơ sở sản xuất công nghiệp hiểu đây là một cơ hội kinh doanh chứ không phải chỉ là một cơ hội “cứu vãn môi trường”. Cần tạo được sự quan tâm tích cực của họ, để họ tự nguyện tham gia vào hệ thống.

   Ở nước ta thời gian gần đây khái niệm hệ sinh thái công nghiệp cũng đã được quan tâm, tuy nhiên khái niệm này còn rất mới mẻ và cũng chưa được phổ biến rộng rãi. Mong rằng vì lợi ích to lớn của nó trong lĩnh vực kinh tế cũng như bảo vệ môi trường trong thời gian tới vấn đề này sẽ được các cấp, các ngành, các nhà quản lý, các cơ sở sản xuất công nghiệp… quan tâm hơn nữa. Đề nghị Chính phủ ban hành các biện pháp để quản lý các nguyên vật liệu mà các cơ sở sản xuất công nghiệp đang sử dụng và các phế thải mà họ sẽ loại bỏ. Phải có những quy định chặt chẽ hơn việc thải bỏ nguyên vật liệu và phải cấm đưa các loại chất phế thải còn có thể tái sản xuất được ra bãi thải. Điều này sẽ làm tăng nguồn nguyên vật liệu luân chuyển giữa các cơ sở sản xuất công nghiệp và tái sử dụng các phế thải làm đầu vào sản xuất nhiều hơn. Mặt khác cần tuyên truyền giáo dục cho mọi người hiểu tầm quan trọng và ích lợi của hệ sinh thái công nghiệp mang lại, đặc biệt là sinh viên các trường đại học chuyên ngành cần phải được đào tạo để họ có tư duy về giảm thiểu chất thải, sản xuất sạch và hệ sinh thái công nghiệp bởi họ là những người sẽ quy hoạch, xây dựng và tham gia điều hành các KCN trong tương lai.

PGS.TS.KTS Ngô Thám
Phòng Khoa học Công nghệ

ĐTPT Số 23/2009
(ảnh sưu tầm)