» Nhu cầu xi măng tại Châu Phi được dự báo tăng khoảng 230% đến năm 2050, trong khi số doanh nghiệp khởi nghiệp và dự án công nghệ tập trung vào xi măng/bê tông ít carbon gần như chưa xuất hiện đáng kể. Điều này cho thấy thị trường còn bỏ ngỏ, mở ra cơ hội lớn cho các mô hình sản xuất mới, công nghệ tối ưu hóa, vật liệu thay thế (SCMs) và các loại xi măng xanh khác. Nếu được triển khai đúng hướng, Châu Phi không chỉ đáp ứng nhu cầu xây dựng khổng lồ, mà còn có thể giảm đáng kể lượng phát thải CO₂ toàn cầu.
Xi măng và bê tông đóng vai trò trung tâm trong quá trình đô thị hoá nhanh tại Châu Phi. Bài viết này phân tích chi tiết cơ hội thương mại và môi trường cho xi măng xanh, các hướng đổi mới công nghệ hợp lý cho thị trường châu lục, cùng lộ trình để các doanh nghiệp khởi nghiệp và nhà sản xuất quy mô lớn đưa giải pháp ít carbon vào sản xuất hàng loạt.
Cơ hội
Tốc độ tăng trưởng nhu cầu và áp lực về nhà ở
Châu Phi đang chuẩn bị cho một làn sóng xây dựng lớn: khoảng 80% lượng công trình dự kiến tới năm 2050 vẫn chưa được xây dựng, trong khi lục địa này đang thiếu ít nhất 50 triệu căn nhà giá rẻ, con số có thể tăng tới 130 triệu vào năm 2030. Kết hợp các yếu tố này khiến nhu cầu xi măng tại Châu Phi dự báo sẽ bùng nổ, tạo áp lực lớn lên chuỗi cung ứng và phát thải nếu sản xuất theo phương thức hiện tại.
Những động lực thúc đẩy xi măng xanh
- Nhu cầu thị trường lớn: Số lượng xây dựng khổng lồ đòi hỏi nguồn vật liệu đáng kể, tạo thị trường tiềm năng cho giải pháp xanh.
- Ngành sản xuất xi măng và bê tông tại Châu Phi còn khá non trẻ, với nhiều nhà máy mới xây dựng hoặc đang mở rộng. Điều này cho phép các kỹ sư, nhà sản xuất dễ dàng tiếp thu những công nghệ và thực hành tiên tiến toàn cầu, thay vì phải gánh nặng cải tạo từ hạ tầng cũ.
- Chuỗi cung ứng mang tính địa phương: Xi măng thường được phân phối trong bán kính ~150 - 250 km. Điều này tạo ưu thế khi phát triển nguồn SCM và đơn vị sản xuất thay thế tại chỗ.
- Thiếu đá vôi nhưng dồi dào nguyên liệu thay thế: Nhiều khu vực thiếu nguồn đá vôi lớn; ngược lại, vùng này có nhiều tài nguyên như đất sét kaolinitic, tro núi lửa, xỉ công nghiệp, tro sinh khối phù hợp để chế tạo SCM hoặc sản xuất xi măng thay thế.
Tác động khí thải nếu không thay đổi
Nếu tiêu chuẩn sản xuất không đổi, nhu cầu xi măng tăng có thể tạo ra khoảng 4,6 tỷ tấn CO₂/năm, tương đương với tổng phát thải CO₂ của một nền kinh tế lớn (tham chiếu so sánh với Hoa Kỳ năm 2024). Hiện khoảng 2/3 phát thải từ sản xuất xi măng đến từ phản ứng hoá học nung đá vôi (calcination); phần còn lại đến từ năng lượng nhiệt và điện cần để nung lò (nhiệt độ ~1.300°C), mà hiện nay chủ yếu dùng than hoặc nhiên liệu hóa thạch.
Dự báo nhu cầu xi măng tại Châu Phi đến năm 2050, tăng gấp hơn 2 lần so với hiện nay.
Nhu cầu năng lượng cho nhà máy xi măng "mới" và cơ hội năng lượng sạch
Những nhà máy được xây để đáp ứng tăng trưởng sẽ cần nguồn điện lớn từ 100 - 1.000 GWh/năm tùy quy mô. Nếu kết hợp với quy hoạch năng lượng tái tạo (gió, mặt trời), các dự án năng lượng có thể giảm rủi ro doanh thu bằng cách có hợp đồng mua bán năng lượng dài hạn với nhà máy xi măng (cement as anchor offtaker), từ đó dễ tiếp cận tài chính tốt hơn. Điểm quan trọng: lò xi măng điện hoá (electric kilns) cần 5 - 10 lần lượng điện so với tiêu thụ năng lượng của quy trình truyền thống, một nhu cầu lớn, nhưng cũng là động lực để mở rộng năng lượng sạch quy mô lớn, đem lợi ích cho cả cộng đồng.
Các hướng đổi mới đầy tiềm năng
Giảm chi phí và phát thải bê tông nên theo thứ tự: giảm tổng lượng bê tông cần thi công → giảm tỷ lệ xi măng trong mỗi m³ bê tông → chuyển sang xi măng thay thế.
Phần mềm tối ưu hóa và đào tạo
Ứng dụng AI/ML và phần mềm thiết kế có thể giảm lượng vật liệu cần cho kết cấu: công cụ thiết kế kết cấu hiện đại có thể giảm 24 - 40% lượng bê tông bằng cách tối ưu hình dạng và bố trí cốt thép. Sau khi giảm tổng lượng bê tông, tiếp tục tối ưu phối trộn bê tông để chỉ dùng đúng lượng xi măng cần thiết.
Tình trạng hiện nay: khoảng 42% lượng xi măng toàn cầu được bán dưới dạng bao và trộn tại công trường việc này tạo biến thiên chất lượng lớn, thường dẫn tới lạm dụng xi măng. Chỉ cần chuyển từ trộn tại hiện trường sang bê tông thương phẩm ready-mix hoặc bao trộn sẵn có tỷ lệ chính xác đã có thể giảm lãng phí 20 - 30%. Những giải pháp như Concrete.ai còn có thể tối ưu thêm công thức, cắt giảm ~30% xi măng trong nhiều trường hợp thực tế.
• Thách thức triển khai:
- Nhiều công trường ở Lagos, Nairobi, Pretoria vẫn trộn thủ công cần đầu tư huấn luyện và thay đổi chuỗi cung ứng.
- Chi phí đầu tư ban đầu cho thiết bị ready-mix và phần mềm cần gói tài chính phù hợp.
• Hành động đề xuất: thúc đẩy chương trình đào tạo kỹ thuật viên bê tông, hỗ trợ tài chính cho doanh nghiệp nhỏ mua thiết bị ready-mix, khuyến khích pilot ứng dụng phần mềm tối ưu tại các dự án công trình mẫu.
Các hướng đổi mới trong xi măng và bê tông xanh tại Châu Phi từ phần mềm tối ưu, vật liệu thay thế đến xi măng ít phát thải.
Vật liệu thay thế xi măng (SCMs)
Vật liệu thay thế một phần xi măng (SCMs) là nhóm nguyên liệu có thể dùng để giảm bớt lượng clinker trong phối trộn bê tông mà vẫn đảm bảo chất lượng. Ưu điểm lớn nhất của chúng là vừa tiết kiệm chi phí, vừa cắt giảm đáng kể lượng khí CO₂ thải ra trong quá trình sản xuất.
Một số loại SCM phổ biến hiện nay gồm:
- Tro bay: phụ phẩm thu được từ các nhà máy nhiệt điện than.
- Xỉ lò cao nghiền mịn: sản phẩm phụ của quá trình luyện thép.
- Pozzolan tự nhiên: các loại tro núi lửa hoặc đá núi lửa có tính chất kết dính.
- Đất sét nung hoạt hóa: đất sét giàu kaolinit được nung ở nhiệt độ trung bình để kích hoạt khả năng kết dính.
Các loại vật liệu này đã được nhiều tiêu chuẩn xây dựng quốc tế chấp nhận sử dụng trong một tỷ lệ nhất định để thay thế clinker. Điều đó giúp giảm chi phí, hạ giá thành bê tông và đồng thời góp phần cắt giảm phát thải carbon trong lĩnh vực xi măng, bê tông.
• Quy mô tác động: SCMs có thể cắt giảm 22% phát thải bê tông toàn cầu vào 2050; đối với các quốc gia Châu Phi con số này ước tính 26–29% nhờ nguồn nguyên liệu địa phương phong phú.
• Ví dụ thực tế:
- Afrisam (Nam Phi) phát triển Eco Readymix là một loại bê tông hòa trộn giảm được khoảng 50% phát thải so với bê tông thông thường bằng cách sử dụng xi măng hiệu suất cao kết hợp thành phần khoáng trung hòa carbon.
- Eco Concrete (Uganda) là doanh nghiệp khởi nghiệp nghiên cứu SCM mới; còn rất nhiều cơ hội cho các nhà sáng tạo khác khai thác tro nông nghiệp, tro núi lửa, đất lateritic giàu kaolinit.
• Rào cản: Chuỗi cung ứng SCM cần được chuẩn hoá, cải thiện kiểm soát chất lượng. Một số SCM phụ thuộc vào các ngành công nghiệp khác (ví dụ xỉ thép), do đó vùng không có công nghiệp phụ trợ sẽ cần phát triển nguồn nguyên liệu mới (tro sinh khối, calcined clay).
• Cơ hội kinh doanh: Doanh nghiệp sản xuất SCM địa phương có thể bán với khối lượng lớn cho các nhà sản xuất xi măng/bê tông lớn, tạo lợi nhuận và giảm chi phí cho người tiêu dùng cuối.
Xi măng thay thế
Các xi măng thay thế gồm geopolymer, xi măng sinh học, xi măng dựa trên khoáng khác (ví dụ dùng đá bazan thay cho đá vôi). Ưu điểm: khả năng đạt carbon trung tính hoặc lưu trữ carbon. Nhược điểm: lộ trình thương mại dài hơn (thử nghiệm, tiêu chuẩn, chấp nhận thị trường).
• Ví dụ: Theseus Development (Ghana) sản xuất gạch geopolymer từ nguyên liệu aluminosilicate địa phương (đất sét, feldspar), sản phẩm có cường độ vượt yêu cầu nhưng giảm 80% embodied carbon và có giá thành cạnh tranh so với gạch bê tông truyền thống.
• Thách thức thương mại hóa: cần chuỗi thử nghiệm, tiêu chuẩn hiệu năng, tính nhất quán nguồn nguyên liệu, và thuyết phục nhà thầu/chủ đầu tư chấp nhận sản phẩm mới. Tuy nhiên, nếu đầu tư sớm, Châu Phi có thể tránh việc “khóa” vào các nhà máy xi măng truyền thống có phát thải cao.
Con đường mở rộng quy mô
Do xi măng nặng và khó vận chuyển, giải pháp là xây dựng nhà máy ngay tại địa phương. Tuy nhiên, các startup khó tự huy động vốn và công nghệ để thương mại hóa. Đây là lúc các tập đoàn lớn như Heidelberg Materials hay Holcim đóng vai trò then chốt trong hợp tác, thử nghiệm và chuyển giao công nghệ.
Ví dụ, Heidelberg Materials đã đầu tư vào EnviCore để cùng xây dựng nhà máy thí điểm sản xuất SCM; Holcim hợp tác với SaltX phát triển công nghệ điện khí hóa toàn bộ quy trình sản xuất xi măng.
Chính sách và quy chuẩn
Nhiều nước Châu Phi đang áp dụng tiêu chuẩn châu Âu/Mỹ, vốn đôi khi dẫn đến thiết kế dư thừa và sử dụng xi măng quá mức. Các nước có thể thiết kế tiêu chuẩn hiệu năng (performance-based standards) phù hợp, cho phép sản phẩm mới chỉ cần chứng minh hiệu năng (cường độ, độ bền) thay vì phải tương đương về hoá học với PC (Portland cement). Điều này sẽ giảm rào cản cho doanh nghiệp khởi nghiệp và vật liệu thay thế.
• Khuyến nghị chính sách:
- Ưu tiên tiêu chuẩn dựa trên hiệu năng.
- Thiết lập quy trình cấp phép thử nghiệm nhanh cho các pilot dự án.
- Kết hợp hỗ trợ kỹ thuật để cập nhật thiết kế cấu kiện và mã luyện công trình.
Sức mạnh từ đầu tư công và doanh nghiệp
Đầu từ công chiếm 15 - 30% GDP ở nhiều quốc gia châu Phi con số này cho thấy nếu Chính phủ ưu tiên mua vật liệu ít carbon cho nhà ở xã hội và hạ tầng, thị trường sẽ bật lớn. Doanh nghiệp lớn và nhà phát triển bất động sản cũng có thể tạo cú hích qua cam kết mua hàng tiên tiến (advanced market commitments) hoặc thực hiện dự án thí điểm.
• Ví dụ: Thỏa thuận mua 622.500 tấn xi măng ít phát thải carbon giữa Microsoft và doanh nghiệp khởi nghiệp Sublime cho thấy sức mạnh của những hợp đồng bao tiêu quy mô lớn. Các cam kết như vậy giúp doanh nghiệp khởi nghiệp yên tâm về đầu ra sản phẩm, giảm rủi ro trong quá trình kinh doanh, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để huy động vốn và mở rộng sản xuất.
• Yếu tố then chốt: Giá thành. Thị trường sẽ ưa chuộng giải pháp ở mức chi phí tương đương hoặc thấp hơn. Biện pháp khuyến khích tạm thời (thuế, trợ giá, ưu đãi hợp đồng) có thể đẩy nhanh đường cong giảm chi phí.
Phát triển nguồn vật liệu thay thế xi măng và chuỗi cung ứng địa phương
Xi măng là loại vật liệu nặng, chi phí vận chuyển cao, thường chỉ cung ứng hiệu quả trong phạm vi bán kính 150 - 250 km quanh nhà máy. Vì vậy, việc phát triển sản xuất ngay tại chỗ, bao gồm cả vật liệu thay thế xi măng (SCM) và các loại xi măng ít phát thải khác, sẽ giúp giảm chi phí cũng như hạn chế phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu.
Hiện nay, nhiều doanh nghiệp xi măng lớn tại Châu Phi như Lafarge Africa, Heidelberg, Suez Cement đã bắt đầu tung ra thị trường các sản phẩm xi măng pha trộn có sử dụng vật liệu thay thế, chẳng hạn như xi măng phối trộn đất sét nung, xi măng sử dụng xỉ luyện kim hay xi măng pozzolan.
Các hướng hợp tác để mở rộng:
Doanh nghiệp khởi nghiệp và tập đoàn lớn: Những doanh nghiệp mới có công nghệ sản xuất vật liệu thay thế hoặc xi măng ít phát thải có thể hợp tác với các nhà máy xi măng quy mô lớn để thử nghiệm, đánh giá và mở rộng quy mô sản xuất. Chẳng hạn, Heidelberg Materials đã đầu tư vào một công ty khởi nghiệp phát triển vật liệu thay thế, triển khai xây dựng nhà máy thử nghiệm ngay gần trung tâm tái chế; hay tập đoàn Holcim đã rót vốn vào một công ty đang nghiên cứu công nghệ điện hóa lò nung xi măng.
Chuỗi cung ứng nguyên liệu: Việc phát triển hệ thống thu gom và xử lý nguyên liệu địa phương như tro từ phụ phẩm nông nghiệp, xỉ luyện kim hay đất sét được nung hoạt hóa sẽ là một bước then chốt để bảo đảm nguồn cung ổn định và đạt tiêu chuẩn chất lượng.
Kết luận và khuyến nghị
Châu Phi đang hội đủ điều kiện để trở thành một trung tâm sản xuất xi măng và bê tông ít phát thải trong tương lai: nhu cầu xây dựng khổng lồ, nguồn vật liệu thay thế phong phú, và cơ hội xây dựng những tiêu chuẩn tiên tiến ngay từ đầu. Để nắm bắt cơ hội này, cần triển khai đồng bộ các hướng đi sau:
- Chính sách: Ban hành các quy chuẩn dựa trên hiệu năng công trình, khuyến khích thử nghiệm ở quy mô thí điểm.
- Mua sắm công và doanh nghiệp: Ưu tiên sử dụng vật liệu xây dựng phát thải thấp trong các dự án hạ tầng, nhà ở xã hội và các công trình tư nhân lớn.
- Hợp tác công – tư: Khuyến khích tập đoàn lớn đầu tư vào doanh nghiệp khởi nghiệp trong các lĩnh vực vật liệu thay thế, xi măng ít phát thải và công nghệ điện hóa lò nung.
- Phát triển chuỗi cung ứng địa phương: Xây dựng mạng lưới thu gom, xử lý và thương mại hóa vật liệu thay thế ở quy mô vùng.
- Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Nâng cao năng lực thi công, vận hành bê tông trộn sẵn và ứng dụng các phần mềm tối ưu trong thiết kế, thi công.
Nếu ngành Xi măng, các nhà đầu tư và nhà hoạch định chính sách cùng hành động, Châu Phi không chỉ đáp ứng được nhu cầu nhà ở và hạ tầng ngày càng tăng, mà còn có thể thực hiện điều đó theo hướng giảm mạnh phát thải khí nhà kính, tạo ra giá trị phát triển bền vững cho nhiều thế hệ sau.
Cem.Info
