Công nghệ hỗ trợ phát triển bền vững trên những phương diện nào?

Cảm biến, Internet vạn vật, trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn, điện toán đám mây, năng lượng tái tạo, công nghệ lưu trữ và vật liệu mới tạo thành một hệ thống hỗ trợ ra quyết định. Hệ thống này giúp tổ chức biết tài nguyên đang được sử dụng ở đâu, tổn thất phát sinh vào thời điểm nào, hoạt động nào tạo nhiều phát thải và phương án can thiệp nào mang lại hiệu quả lớn nhất.

Tuy nhiên, công nghệ không tự động đồng nghĩa với bền vững. Một giải pháp chỉ thực sự có giá trị khi tổng lượng tài nguyên và phát thải giảm trong toàn bộ vòng đời, thay vì chỉ chuyển tác động từ khâu vận hành sang khai thác nguyên liệu, sản xuất thiết bị, trung tâm dữ liệu hoặc xử lý chất thải điện tử. IPCC cũng nhấn mạnh rằng đổi mới công nghệ có thể hỗ trợ chuyển đổi hệ thống nhưng đồng thời phát sinh các đánh đổi về môi trường và xã hội nếu thiếu điều kiện quản trị phù hợp.

Công nghệ tạo nền tảng đo lường cho phát triển bền vững

Muốn quản lý bền vững, trước hết phải xác định được tài nguyên đang được khai thác, sử dụng và thất thoát như thế nào. Các phương pháp quản lý truyền thống thường phụ thuộc vào báo cáo định kỳ, lấy mẫu thủ công hoặc dữ liệu tổng hợp. Cách tiếp cận này có độ trễ cao và khó phát hiện biến động tại từng thời điểm, vị trí hoặc công đoạn.

Cảm biến và thiết bị IoT có thể thu thập liên tục các thông số như điện năng, lưu lượng nước, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, chất lượng không khí, nồng độ chất ô nhiễm hoặc trạng thái vận hành của máy móc. Dữ liệu sau đó được truyền tới nền tảng phân tích để xác định mức tiêu thụ bất thường, dự báo nhu cầu và phát hiện nguy cơ sự cố.

Cơ chế tạo ra giá trị bền vững diễn ra theo chuỗi:

1.    Hoạt động vật lý được chuyển thành dữ liệu

2.    Dữ liệu được so sánh với định mức hoặc ngưỡng vận hành

3.    Thuật toán phát hiện sai lệch và nguyên nhân tiềm ẩn

4.    Hệ thống hoặc người vận hành thực hiện điều chỉnh

5.    Kết quả được đo lại để đánh giá hiệu quả

Nhờ vòng phản hồi này, doanh nghiệp không chỉ biết tổng lượng tài nguyên đã sử dụng mà còn xác định được thiết bị, dây chuyền hoặc thời điểm gây lãng phí. Chẳng hạn, đồng hồ nước thông minh có thể phát hiện rò rỉ; cảm biến trong nhà máy có thể nhận diện máy móc tiêu thụ điện bất thường; ảnh vệ tinh có thể theo dõi biến động rừng, mặt nước và sử dụng đất.

Dữ liệu còn hỗ trợ xây dựng kiểm kê phát thải, đánh giá vòng đời sản phẩm và báo cáo chỉ tiêu môi trường. Khi nguồn dữ liệu được chuẩn hóa và có khả năng truy xuất, tổ chức có thể chuyển từ tuyên bố định tính như “sử dụng tài nguyên hiệu quả” sang các chỉ số cụ thể như mức tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị sản phẩm, tỷ lệ nước tuần hoàn hoặc lượng phát thải trên một đơn vị doanh thu.

Giới hạn quan trọng là chất lượng quyết định phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng dữ liệu. Cảm biến đặt sai vị trí, thiếu hiệu chuẩn, dữ liệu không đồng nhất hoặc mô hình phân tích thiếu đại diện có thể tạo ra kết luận sai. Vì vậy, số hóa hoạt động giám sát phải đi kèm quy trình kiểm định thiết bị, quản trị dữ liệu, bảo mật và phân định trách nhiệm rõ ràng.

Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tài nguyên

Sau khi tạo được khả năng đo lường, công nghệ giúp tối ưu cách phân bổ tài nguyên theo nhu cầu thực tế. Thay vì vận hành thiết bị với một mức cố định hoặc dựa trên lịch trình cứng, hệ thống có thể điều chỉnh công suất theo tải, điều kiện môi trường và trạng thái sản xuất.

Trong tòa nhà, hệ thống quản lý năng lượng có thể kết hợp dữ liệu về số người sử dụng, nhiệt độ bên ngoài, chất lượng không khí và giá điện để điều khiển điều hòa, thông gió và chiếu sáng. Trong công nghiệp, cảm biến và thuật toán có thể cân bằng tải, tối ưu nhiệt độ, áp suất, tốc độ động cơ hoặc thời điểm vận hành thiết bị. Cơ chế này giảm phần năng lượng tiêu thụ nhưng không tạo thêm giá trị cho sản phẩm.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế xác định số hóa có thể cải thiện hiệu quả năng lượng thông qua việc thu thập, phân tích dữ liệu và chuyển kết quả phân tích thành những thay đổi trong môi trường vật lý. Cảm biến, phân tích thời gian thực và hệ thống điều khiển còn giúp lưới điện linh hoạt hơn, hỗ trợ tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo phân tán.

Công nghệ cũng cải thiện hiệu quả sử dụng vật liệu. Phần mềm thiết kế và mô phỏng có thể thử nghiệm nhiều phương án trước khi sản xuất, qua đó giảm số lượng mẫu thử vật lý. Hệ thống hoạch định sản xuất có thể tối ưu kích thước lô hàng, cách cắt vật liệu và lịch vận hành để hạn chế phế phẩm. Công nghệ in bồi đắp có thể tạo cấu kiện theo hình học cần thiết, giảm lượng vật liệu bị loại bỏ trong một số ứng dụng phù hợp.

Tuy nhiên, tối ưu tại một công đoạn chưa chắc làm giảm tác động của toàn hệ thống. Khi một quy trình trở nên rẻ hơn hoặc hiệu quả hơn, nhu cầu sử dụng có thể tăng và bù lại phần tài nguyên đã tiết kiệm. Đây là hiệu ứng dội ngược. Ví dụ, thiết bị tiết kiệm điện không mang lại mức giảm tương ứng nếu thời gian sử dụng tăng mạnh hoặc số lượng thiết bị tiếp tục mở rộng.

Vì vậy, hiệu quả bền vững cần được đánh giá bằng mức tiêu thụ tuyệt đối và cường độ sử dụng tài nguyên. Cường độ cho biết lượng tài nguyên trên một đơn vị sản phẩm, còn mức tuyệt đối cho biết tổng áp lực thực tế lên môi trường. Một doanh nghiệp có thể giảm điện năng trên mỗi sản phẩm nhưng vẫn tăng tổng điện năng nếu sản lượng tăng nhanh hơn mức cải thiện hiệu suất.

Giảm phát thải trong năng lượng, sản xuất và giao thông

Công nghệ tác động đến phát thải theo ba cơ chế chính: thay thế nguồn phát thải cao, nâng cao hiệu suất và thay đổi cách tổ chức hệ thống.

Ở cơ chế thay thế, điện mặt trời, điện gió, phương tiện điện, bơm nhiệt và nhiên liệu phát thải thấp có thể thay thế các thiết bị sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Liên Hợp Quốc xác định việc chuyển hệ thống năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn tái tạo như điện mặt trời và điện gió là một hướng trực tiếp để giảm lượng phát thải gây biến đổi khí hậu.

Ở cơ chế nâng cao hiệu suất, công nghệ giúp cùng một nhu cầu được đáp ứng với ít năng lượng hơn. Động cơ hiệu suất cao, biến tần, hệ thống thu hồi nhiệt, tự động hóa và bảo trì dự báo có thể giảm tổn thất trong nhà máy. Trong tòa nhà, thiết kế thụ động, vật liệu cách nhiệt, điều khiển thông minh và thiết bị hiệu suất cao giúp giảm nhu cầu làm mát, sưởi ấm và chiếu sáng.

Điều này đặc biệt quan trọng vì lĩnh vực tòa nhà tạo ra khoảng 12 gigaton CO₂ tương đương trong năm 2019, tương ứng khoảng 21% tổng phát thải khí nhà kính toàn cầu theo đánh giá của IPCC. Phần lớn tác động đến từ năng lượng sử dụng trong quá trình vận hành và nguồn điện cung cấp cho công trình.

Ở cơ chế tổ chức lại hệ thống, nền tảng dữ liệu có thể đồng bộ cung và cầu năng lượng, vận tải hoặc hàng hóa. Lưới điện thông minh điều chỉnh phụ tải theo khả năng phát điện; phần mềm logistics tối ưu tuyến đường và hệ số tải; hệ thống giao thông thông minh giảm thời gian chờ và quãng đường không cần thiết; họp trực tuyến có thể thay thế một phần hoạt động di chuyển.

Trí tuệ nhân tạo có thể hỗ trợ dự báo phụ tải, sản lượng năng lượng tái tạo, nhu cầu vận chuyển và nguy cơ hỏng hóc. Khi dự báo chính xác hơn, hệ thống cần ít công suất dự phòng hơn, giảm vận hành không tải và hạn chế tổn thất do kế hoạch thiếu đồng bộ. Một báo cáo được Liên Hợp Quốc dẫn lại cho rằng công nghệ số có tiềm năng hỗ trợ giảm khoảng 17% lượng phát thải carbon toàn cầu, nhưng đây là tiềm năng kỹ thuật chứ không phải mức giảm tự động đạt được trong thực tế.

Điều kiện quyết định là điện năng sử dụng cho thiết bị số phải ngày càng sạch. Nếu trung tâm dữ liệu, mạng truyền dẫn, phương tiện điện hoặc hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào điện có cường độ carbon cao, một phần lợi ích giảm phát thải sẽ bị triệt tiêu. Phạm vi đánh giá cũng phải bao gồm sản xuất pin, khai thác khoáng sản, chế tạo thiết bị và xử lý cuối vòng đời.

Hỗ trợ kinh tế tuần hoàn và quản lý chất thải

Mô hình kinh tế tuyến tính vận hành theo chuỗi khai thác, sản xuất, sử dụng và thải bỏ. Công nghệ hỗ trợ chuyển sang kinh tế tuần hoàn bằng cách kéo dài tuổi thọ sản phẩm, tăng khả năng sửa chữa, nâng cao tỷ lệ thu hồi và giữ vật liệu trong chu trình sử dụng lâu hơn.

Mã định danh, cảm biến và hộ chiếu sản phẩm số có thể lưu trữ thông tin về thành phần vật liệu, lịch sử sử dụng, hướng dẫn sửa chữa và phương án tái chế. Khi thông tin đi cùng sản phẩm trong toàn bộ vòng đời, đơn vị bảo trì có thể xác định linh kiện cần thay thế, còn cơ sở tái chế biết cách phân tách vật liệu an toàn hơn.

Bảo trì dự báo là một cơ chế quan trọng. Thay vì chờ thiết bị hỏng hoặc thay linh kiện theo lịch cố định, hệ thống phân tích rung động, nhiệt độ, âm thanh và dòng điện để nhận diện dấu hiệu suy giảm. Việc sửa chữa đúng thời điểm giúp tránh hỏng lan truyền, giảm thời gian dừng máy và kéo dài thời gian sử dụng của tài sản.

Trong quản lý chất thải, thị giác máy tính và robot có thể nhận dạng, phân loại các loại vật liệu trên dây chuyền. Nền tảng số có thể kết nối nguồn phát sinh phụ phẩm với doanh nghiệp có khả năng sử dụng chúng làm nguyên liệu đầu vào. Nhờ đó, vật liệu trước đây bị xem là chất thải có thể trở thành nguồn lực cho một quy trình khác.

Công nghệ truy xuất nguồn gốc còn hỗ trợ xác minh hàm lượng tái chế, nguồn gốc nguyên liệu và quá trình xử lý. Điều này làm giảm bất cân xứng thông tin giữa nhà sản xuất, người tiêu dùng và cơ quan quản lý, đồng thời tạo cơ sở cho trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất.

Tuy vậy, số hóa cũng tạo ra một dòng chất thải mới. Thiết bị điện tử cần kim loại, khoáng sản, nước và năng lượng để sản xuất; thời gian sử dụng ngắn làm tăng tốc độ thay thế; thiết kế khó sửa chữa làm giảm khả năng thu hồi giá trị. Dữ liệu của Liên Hợp Quốc cho thấy điện năng tiêu thụ của 13 nhà vận hành trung tâm dữ liệu lớn đã tăng hơn gấp đôi trong giai đoạn 2018–2022, cho thấy hạ tầng số có dấu chân năng lượng đáng kể.

Vì vậy, một hệ thống tuần hoàn không thể chỉ dùng công nghệ để quản lý chất thải của các ngành khác. Bản thân thiết bị số cũng phải được thiết kế bền, dễ nâng cấp, dễ sửa chữa, tiết kiệm năng lượng và có khả năng thu hồi vật liệu. Global Digital Compact của Liên Hợp Quốc nhấn mạnh yêu cầu thúc đẩy tính bền vững trong toàn bộ vòng đời công nghệ số, bao gồm thiết kế hạ tầng và thiết bị theo hướng sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn.

Nâng cao hiệu quả quản lý nước, nông nghiệp và hệ sinh thái

Trong nông nghiệp, tài nguyên được phân bố không đồng đều theo vị trí và thời gian. Độ ẩm đất, dinh dưỡng, sâu bệnh, vi khí hậu và nhu cầu nước có thể khác nhau ngay trong cùng một cánh đồng. Nếu áp dụng cùng một lượng nước, phân bón hoặc thuốc bảo vệ thực vật cho toàn bộ diện tích, một số khu vực sẽ thiếu đầu vào trong khi khu vực khác bị dư thừa.

Nông nghiệp chính xác giải quyết vấn đề này bằng dữ liệu từ cảm biến đất, trạm thời tiết, máy bay không người lái, ảnh vệ tinh và hệ thống định vị. Thuật toán phân tích dữ liệu để xác định nhu cầu tại từng khu vực, sau đó thiết bị tưới hoặc bón phân điều chỉnh lượng đầu vào theo vị trí.

FAO định nghĩa nông nghiệp chính xác là phương thức quản lý theo địa điểm, trong đó hạt giống, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và nước được phân bổ phù hợp với sự biến đổi của đất, vi khí hậu và cây trồng. Cách tiếp cận này có thể đồng thời giảm chi phí, cải thiện năng suất, nâng cao kết quả môi trường và tăng khả năng chống chịu khí hậu.

Trong quản lý nước, cảm biến độ ẩm và dự báo thời tiết giúp hệ thống chỉ tưới khi cây thực sự cần. Đồng hồ thông minh và mô hình thủy lực hỗ trợ phát hiện rò rỉ trong mạng cấp nước. Dữ liệu vệ tinh có thể theo dõi hạn hán, chất lượng lưu vực, diện tích mặt nước và sự thay đổi của tầng phủ thực vật.

Đối với rừng và hệ sinh thái, ảnh viễn thám giúp phát hiện sớm mất rừng, cháy rừng hoặc thay đổi sử dụng đất. Thiết bị âm thanh, camera tự động và công nghệ nhận dạng có thể hỗ trợ giám sát đa dạng sinh học ở quy mô lớn hơn phương pháp khảo sát thủ công. Khi dữ liệu được cập nhật thường xuyên, cơ quan quản lý có thể ưu tiên kiểm tra những khu vực có rủi ro cao.

Lợi ích thực tế vẫn phụ thuộc vào khả năng tiếp cận. Chi phí thiết bị, kết nối internet, kỹ năng số, quyền sở hữu dữ liệu và khả năng bảo trì có thể khiến nông hộ nhỏ hoặc cộng đồng xa trung tâm không được hưởng lợi tương xứng. Liên Hợp Quốc lưu ý rằng việc ứng dụng công nghệ cho nông hộ nhỏ cần đi cùng hạ tầng, năng lực số, dịch vụ khuyến nông thế hệ mới và nền tảng thân thiện với người sử dụng.

Công nghệ vì thế nên bổ trợ cho tri thức địa phương và chuyên môn sinh thái, không thay thế hoàn toàn hoạt động quan sát thực địa. Ảnh vệ tinh có thể cho biết thảm thực vật thay đổi nhưng không phải lúc nào cũng giải thích được nguyên nhân; mô hình có thể dự báo nhu cầu tưới nhưng vẫn cần dữ liệu đất và cây trồng được hiệu chỉnh tại địa phương.

Tăng tính minh bạch và năng lực quản trị bền vững

Phát triển bền vững không chỉ là bài toán kỹ thuật mà còn là bài toán quản trị. Một tổ chức có thể sở hữu thiết bị hiệu suất cao nhưng vẫn không giảm được tác động môi trường nếu mục tiêu, trách nhiệm và cơ chế ra quyết định không thay đổi.

Nền tảng dữ liệu giúp tập hợp thông tin từ nhiều bộ phận và cơ sở sản xuất, tạo thành một hệ thống theo dõi thống nhất. Ban quản lý có thể xem chỉ số năng lượng, nước, vật liệu, chất thải và phát thải theo thời gian thực hoặc theo chu kỳ báo cáo. Cơ quan quản lý có thể phát hiện bất thường và tập trung nguồn lực kiểm tra vào các khu vực có rủi ro cao.

Truy xuất nguồn gốc hỗ trợ xác minh nguyên liệu đến từ đâu, được sản xuất theo điều kiện nào và đi qua những đơn vị nào trong chuỗi cung ứng. Thông tin này đặc biệt quan trọng đối với khoáng sản, gỗ, nông sản, thủy sản và các sản phẩm có nguy cơ liên quan đến suy thoái môi trường.

Mô hình số và công cụ mô phỏng còn giúp đánh giá các kịch bản trước khi đầu tư. Doanh nghiệp có thể so sánh tác động của việc thay đổi nguồn năng lượng, thiết kế sản phẩm, tuyến vận chuyển hoặc công nghệ xử lý. Chính quyền có thể mô phỏng nhu cầu điện, giao thông, nước và sử dụng đất trong những điều kiện tăng trưởng khác nhau.

Tuy nhiên, minh bạch không đồng nghĩa với việc thu thập càng nhiều dữ liệu càng tốt. Hệ thống phải trả lời rõ bốn câu hỏi:

·         Dữ liệu nào thực sự cần cho quyết định

·         Ai chịu trách nhiệm về độ chính xác

·         Ai được quyền truy cập và sử dụng

·         Kết quả được kiểm chứng bằng cơ chế nào

Nếu thiếu các điều kiện này, công nghệ có thể tạo ra “ảo giác kiểm soát”: tổ chức có bảng điều khiển đẹp và nhiều chỉ số nhưng không thay đổi được hành vi vận hành. Dữ liệu cũng có thể bị chọn lọc để làm nổi bật kết quả tích cực và che khuất các tác động bất lợi.

Quản trị công nghệ bền vững còn phải xử lý quyền riêng tư, an ninh mạng, thiên lệch thuật toán và khoảng cách số. Một hệ thống tối ưu tài nguyên nhưng làm suy giảm quyền lợi người lao động, loại trừ nhóm yếu thế hoặc tập trung quyền kiểm soát dữ liệu quá mức không đáp ứng đầy đủ ba trụ cột môi trường, kinh tế và xã hội của phát triển bền vững.

Điều kiện để công nghệ thực sự tạo ra tác động bền vững

Hiệu quả của công nghệ không nên được đánh giá bằng số lượng thiết bị đã lắp đặt hoặc mức độ hiện đại của phần mềm. Tiêu chí quan trọng là tác động ròng đối với tài nguyên, phát thải, chi phí, khả năng chống chịu và lợi ích xã hội.

Một lộ trình triển khai phù hợp nên bắt đầu từ vấn đề cần giải quyết, thay vì bắt đầu từ công nghệ đang thịnh hành.

Xác định đường cơ sở

Tổ chức cần đo mức tiêu thụ năng lượng, nước, nguyên liệu và phát thải trước khi can thiệp. Nếu không có đường cơ sở, rất khó xác định thay đổi sau triển khai đến từ công nghệ hay từ biến động sản lượng, thời tiết hoặc hành vi vận hành.

Chọn chỉ số gắn với tác động thực

Chỉ số nên phản ánh cả hiệu suất và quy mô tuyệt đối, chẳng hạn:

·         Điện năng trên một đơn vị sản phẩm

·         Tổng điện năng tiêu thụ

·         Lượng nước cấp mới và tỷ lệ nước tái sử dụng

·         Khối lượng vật liệu nguyên sinh được thay thế

·         Phát thải khí nhà kính theo phạm vi phù hợp

·         Tuổi thọ thiết bị và tỷ lệ vật liệu được thu hồi

Đánh giá toàn bộ vòng đời

Cần tính đến khai thác nguyên liệu, chế tạo, vận chuyển, vận hành, bảo trì và xử lý cuối vòng đời. Một thiết bị có thể giảm điện trong quá trình sử dụng nhưng không đem lại lợi ích ròng nếu tuổi thọ quá ngắn hoặc quá trình sản xuất tạo tác động lớn.

Thử nghiệm trước khi mở rộng

Thử nghiệm ở quy mô giới hạn giúp xác định chất lượng dữ liệu, khả năng tích hợp, năng lực vận hành và mức tiết kiệm thực tế. Chỉ nên mở rộng khi kết quả được đo lường và kiểm chứng trong điều kiện vận hành đại diện.

Kết hợp công nghệ với thay đổi tổ chức

Dữ liệu chỉ tạo ra tác động khi có người chịu trách nhiệm xử lý. Quy trình cần quy định ngưỡng cảnh báo, thời gian phản hồi, thẩm quyền điều chỉnh và cách đánh giá kết quả. Nhân sự vận hành cũng cần hiểu cơ chế của hệ thống thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào thuật toán.

Kiểm soát tác động của chính hạ tầng số

Trung tâm dữ liệu, thiết bị đầu cuối và mạng truyền dẫn tiêu thụ năng lượng, nước và vật liệu. Vì vậy, tổ chức cần lựa chọn thiết bị có tuổi thọ phù hợp, tối ưu khối lượng tính toán, ưu tiên nguồn điện phát thải thấp, kéo dài chu kỳ thay thế và xây dựng phương án thu hồi thiết bị.

Đổi mới công nghệ có thể thúc đẩy chuyển dịch sang các hệ thống phát thải thấp, nhưng IPCC lưu ý rằng hiệu quả phụ thuộc vào chính sách đổi mới, hạ tầng, năng lực tài chính và khả năng xử lý các tác động phân phối, môi trường và xã hội.

Công nghệ hỗ trợ phát triển bền vững trên nhiều phương diện: tạo dữ liệu để nhận diện lãng phí, tối ưu năng lượng và tài nguyên, thay thế công nghệ phát thải cao, thúc đẩy kinh tế tuần hoàn, quản lý nước và hệ sinh thái, đồng thời nâng cao tính minh bạch trong quản trị.

Điểm quyết định không nằm ở bản thân cảm biến, thuật toán, nền tảng dữ liệu hay thiết bị năng lượng sạch, mà nằm ở cách các công cụ đó được tích hợp vào một hệ thống mục tiêu, chỉ số và trách nhiệm rõ ràng. Công nghệ chỉ tạo ra tác động bền vững khi giúp giảm áp lực môi trường một cách có thể đo lường, không chuyển gánh nặng sang công đoạn khác và không làm gia tăng bất bình đẳng xã hội.

Do đó, quan hệ giữa công nghệ và phát triển bền vững cần được tiếp cận theo nguyên tắc “tác động trước, công cụ sau”: xác định vấn đề, đo đường cơ sở, lựa chọn giải pháp phù hợp, kiểm chứng kết quả và đánh giá toàn bộ vòng đời. Đây là cách biến tiềm năng kỹ thuật thành lợi ích môi trường, kinh tế và xã hội thực chất.