Con người sử dụng cát trong xây dựng ít nhất 60.000 năm. Đây là tài nguyên được sử dụng nhiều thứ hai trên Trái đất, chỉ sau nước. Tuy nhiên, sự gia tăng dân số nhanh chóng và quá trình đô thị hóa trong những thập kỷ gần đây đã đẩy nhanh quá trình cạn kiệt nguồn cát tự nhiên.
Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) ước tính rằng 50 tỷ tấn cát và sỏi được khai thác cho xây dựng mỗi năm, đủ để xây một bức tường rộng 27 m và cao 27 m xung quanh hành tinh.
Khoảng 80% cát mà Trung Quốc sử dụng để xây dựng được sản xuất từ sỏi đá và chất thải khai thác mỏ. (Ảnh: Shutterstock Images)
Trung Quốc, nơi tỷ lệ đô thị hóa đã tăng vọt từ 17% lên 58% trong bốn thập kỷ qua, đặc biệt "khát" cát. Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) đã cảnh báo rằng thế giới có thể sớm cạn kiệt nguồn cát do nhu cầu khổng lồ từ nền kinh tế thứ 2 thế giới này và các quốc gia đang phát triển nhanh chóng khác.
Nhà nghiên cứu Pascal Peduzzi của UNEP nói với BBC : "Chúng ta không thể khai thác 50 tỷ tấn bất kỳ loại vật liệu nào mỗi năm mà không dẫn đến những tác động lớn đối với hành tinh".
Tuy nhiên, theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Geoscience vào tháng 7, nguồn cung cấp cát tổng thể của Trung Quốc - tăng khoảng năm lần từ năm 1995 đến năm 2020 - chủ yếu đến từ cát nhân tạo, được sản xuất bằng cách nghiền và sàng đá hoặc chất thải từ mỏ.
Nghiên cứu này là kết quả hợp tác giữa các nhà nghiên cứu quốc tế từ các viện bao gồm Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Môi trường Sinh thái thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Đại học Leiden ở Hà Lan và Đại học Cambridge ở Anh.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một hệ thống giám sát động, được gọi là "phân tích dòng chảy vật liệu", và phát hiện ra rằng các mô hình cung cấp cát của Trung Quốc "đã thay đổi cơ bản" trong suốt thời gian theo dõi, với nguồn chủ yếu chuyển từ cát tự nhiên sang cát nhân tạo. Sự chuyển đổi này tăng nhanh với tốc độ trung bình hàng năm là 13% và vượt qua cát tự nhiên sau năm 2011.
Ngược lại, nguồn cung cát tự nhiên tăng nhanh từ năm 2000, đạt đỉnh vào năm 2010 và giảm dần kể từ đó. Năm 2020, tỷ lệ cát tự nhiên so với tổng nguồn cung cát chỉ ở mức khoảng 21%, giảm so với mức khoảng 80% vào năm 1995.
Sự kiện này đánh dấu một cột mốc trong lịch sử kỹ thuật xây dựng của loài người, đặc biệt khi xét đến việc lượng cát tiêu thụ của Trung Quốc chiếm tỷ lệ cực cao so với tổng lượng cát sử dụng trên toàn cầu.
Giáo sư Song Shaomin tại Đại học Xây dựng và Kiến trúc Bắc Kinh, người không tham gia vào nghiên cứu, nói rằng ông không quá ngạc nhiên trước những phát hiện này. Ông cho biết tỷ lệ cát nhân tạo trên thị trường Trung Quốc hiện có thể đạt gần 90%.
Ông Song cho biết thêm, do quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế chóng mặt của Trung Quốc, đặc biệt là kể từ năm 2010, trữ lượng cát tự nhiên của nước này đã cạn kiệt và giá cát tăng cao, thúc đẩy ngành xây dựng tìm kiếm nguồn thay thế, chính là cát nhân tạo.
Sản xuất cát bằng máy bắt đầu phát triển mạnh khi chính phủ Trung Quốc thắt chặt quy định về khai thác cát trên sông vào năm 2016. Cùng năm đó, một nhóm thanh tra bảo vệ môi trường do các quan chức cấp bộ trưởng đứng đầu được thành lập, nhắm kiểm tra và ngăn chặn hoạt động khai thác cát trái phép.
Từ đó, các quy định và chính sách nghiêm ngặt đã được áp dụng để hạn chế khai thác cát tự nhiên. Các dây chuyền sản xuất cốt liệu xây dựng vừa và lớn đã mọc lên để đáp ứng nhu cầu thị trường theo cách xanh hơn và rẻ hơn, ông Song cho biết.
Hiện nay, 2 - 3 nhà cung cấp cát nhân tạo dọc theo sông Dương Tử có công suất sản xuất hàng năm đạt 70 triệu tấn trở lên, được xếp hạng trong năm công suất hàng đầu thế giới.
"Việc chuyển đổi từ cát tự nhiên sang cát nhân tạo là một kỳ tích với một quốc gia xây dựng cơ sở hạ tầng lớn như vậy, và là điều cần thiết cho sự phát triển chất lượng cao của Trung Quốc" , ông Song nói.
Việc sử dụng bền vững cát đã trở thành mối quan tâm toàn cầu trong những năm gần đây, vì đây không chỉ là một vấn đề tài nguyên, mà khai thác cát còn có thể gây ra các mối đe dọa về môi trường như xói mòn bờ sông, mất đa dạng sinh học và suy giảm chất lượng nước nếu không được quản lý chặt chẽ.
"Cách làm của Trung Quốc ví dụ đáng tham khảo cho việc chuyển đổi sang các nguồn cung cấp cát thay thế cho thế giới" , các tác giả của nghiên cứu cho biết, đồng thời khẳng định việc giảm thiểu tác động đến tài nguyên cát tự nhiên trong quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa là hoàn toàn khả thi.