Cầu đường và kinh tế tuần hoàn: Khi hạ tầng cũ trở thành “ngân hàng vật liệu” cho tương lai

Ó Tai

20-04-2025

As he trains in different genres, his skills surely grow beyond the hobby realm. He is fluent in practice as well as theories, truly second to none in every regard.

Trích “Miracle”; Wild Wise Weird [1]

Cầu không chỉ là các tuyến giao thông thiết yếu—chúng còn là “kho tài nguyên vật liệu” khổng lồ có thể được thu hồi để phục vụ cho một nền kinh tế tuần hoàn [2,3]. Trong một nghiên cứu tiên phong, Lange, Abdelshafy và Walther [4] đã giới thiệu khung phân tích dòng chảy vật liệu theo thời gian và không gian (dynamic-locational material flow analysis – DL-MFA), nhằm mô hình hóa số lượng, tuổi thọ và phân bố địa lý của kết cấu cầu. Phương pháp này cho phép dự báo chính xác các dòng vật liệu phát sinh từ việc tháo dỡ, cung cấp thông tin quan trọng cho quy hoạch đô thị bền vững.

Nghiên cứu tập trung vào hơn 12.000 cây cầu tại bang North Rhine–Westphalia (NRW), Đức. Các dữ liệu đa dạng—bao gồm năm xây dựng, loại vật liệu, tình trạng kết cấu, và lưu lượng giao thông—được tích hợp vào mô hình cây quyết định (decision-tree model) nhằm ước tính tuổi thọ còn lại của từng cây cầu. Khác với các mô hình truyền thống áp dụng tuổi thọ trung bình cho toàn bộ công trình, DL-MFA tính đến quy luật suy giảm riêng biệt của từng cầu, từ đó đưa ra dự báo sát thực tế hơn [5,6].

Kết quả thu được rất đáng chú ý. Khoảng 20% số cầu được phân tích—tương đương 40% tổng diện tích bề mặt cầu—sẽ kết thúc vòng đời sử dụng trong hai thập kỷ tới. Quá trình này sẽ giải phóng một khối lượng lớn thép và bê tông, tập trung ở cả khu đô thị (ví dụ: Duisburg) lẫn các huyện ngoại vi (ví dụ: Hochsauerlandkreis). Phân tích không–thời gian cho thấy sự biến thiên rõ rệt trong dòng vật liệu, nhấn mạnh sự cần thiết của các chiến lược tái chế phù hợp theo vùng.

Nghiên cứu cũng chỉ ra hạn chế của các giả định quy hoạch tĩnh. Mô hình DL-MFA cho thấy nhiều cầu xuống cấp nhanh hơn so với ước tính tuổi thọ tiêu chuẩn. Điều này đặt ra yêu cầu cấp bách trong công tác quản lý hạ tầng: vừa phải tăng cường bảo trì sớm, vừa cần lập kế hoạch dài hạn cho thu hồi và tái sử dụng tài nguyên.

Công trình nghiên cứu mang đến góc nhìn hệ thống về mối quan hệ giữa hạ tầng xây dựng và chu trình tài nguyên thiên nhiên. Thông qua việc dự báo khi nào và ở đâu vật liệu sẽ trở nên sẵn có, mô hình DL-MFA giúp tối ưu hóa phân bổ nguồn lực tháo dỡ và tái chế. Đây là ví dụ tiêu biểu cho cách tư duy hệ thống và tích hợp dữ liệu có thể thúc đẩy mục tiêu kinh tế tuần hoàn—biến kết cấu hạ tầng già cỗi hôm nay thành ngân hàng vật liệu cho ngày mai [7,8].

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Fick D, Bell M. (2022). Development of deterioration curves for bridge elements in Montana. Montana Department of Transportation.

[3] Bender AP, Bilotta P. (2020). Circular economy and urban mining: resource efficiency in the construction sector for sustainable cities. In W Leal Filho, A Marisa Azul, L Brandli, P Gökçin Özuyar, T Wall. (Eds.). Encyclopedia of the UN Sustainable Development Goals (pp. 68-81). Springer International Publishing.

[4] Lange S, et al. (2025). Modeling the urban stock and lifecycles of bridges: An integrated framework for dynamic-locational material flow analysis. Resources, Conservation and Recycling, 218, 108232. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2025.108232

[5] Abdelshafy A, Walther G. (2023). Using dynamic-locational material flow analysis to model the development of urban stock. Building Research & Information, 51, 5-20. https://doi.org/10.1080/09613218.2022.2142495 

[6] Heeren N,  Hellweg S. (2019). Tracking construction material over space and time: prospective and geo-referenced modeling of building stocks and construction material flows. Journal of Industrial Ecology, 23, 253-267. https://doi.org/10.1111/jiec.12739 

[7] Vuong QH, Nguyen MH. (2024). Exploring the role of rejection in scholarly knowledge production: Insights from granular interaction thinking and information theory. Learned Publishing, 37, e1636. https://doi.org/10.1002/leap.1636 

[8] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267