Giới thiệu dự án Carbon T.A.P (Tunnel Algae Park) của nhóm kiến trúc sư Andrew Moddrell và Christopher Marcinkoski của công ty kiến trúc PORT. Đây là một dự án rất sáng tạo, dựa trên kết hợp ý tưởng khoa học xanh với ý tưởng kiến trúc. Đây là dự án đạt giải nhất cuộc thi WPA 2.0 năm 2009 (WPA 2.0 – Working Public Architecture là một cuộc thi thiết kế nhằm tìm kiếm những đề xuất sáng tạo và có tính ứng dụng liên quan đến cơ sở hạ tầng trong đô thị của Hoa Kỳ.)
Về cơ bản, dự án sử dụng ý tưởng công nghệ: khai thác khí CO2 từ khí thải động cơ/nhà máy để nuôi tảo – một nguyên liệu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó ý nghĩa nhất hiện nay là để sản xuất ra nhiên liệu sinh học.
Và hệ thống khai thác đó được triển khai tại đoạn đường ngầm Brookly-Battery – khu Hạ Manhattan – thành phố New York – Hoa Kỳ.
Ở một đất nước công nghiệp phát triển mạnh mẽ như Hoa Kỳ, đất nước góp tới 1/5 lượng khí thải CO2 toàn cầu, nhóm tác giả đặt ra câu hỏi: thứ khí thải độc hại đang tàn phá môi trường đó có thể được ứng dụng vào việc gì không? Hay nói cách khác, Moddrell và Marcinkoski đang muốn nhìn nhận khí CO2 như một nguồn năng lượng, một tài nguyên mới, dồi dào và dễ kiếm, để sử dụng cho một thời đại mới.
Hãy điểm qua nguyên lý hoạt động của ý tưởng nền tảng cho dự án Carbon T.A.P, trước khi đi vào tìm hiểu cách họ ứng dụng nó vào dự án:
1/. Tảo là một trong những dạng sống phát triển mạnh mẽ nhất trên trái đất. Có mặt trên mọi lục địa, tảo đẽ dàng thích nghi vào mọi môi trường vật lí nơi chúng có thể thu năng lượng từ quang học và quá trình hấp thụ carbon hữu cơ, đặc biệt là khí CO2. Tảo được sử dụng đa dạng, từ chế biến thực phẩm đến làm phân bón, và hấp dẫn nhất là dùng chế tạo nhiên liệu sinh học.
2/. Sự tập trung khí CO2 trong khí quyển là không đủ cao cho quy trình nuôi tảo ở quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, các nguồn khí CO2 tập trung như từ các nhà máy điện chạy than/khí hay các cơ sở sản xuất cung cấp các nguồn khí CO2 tập trung cao. Đặc biệt các đường ống giao thông còn có thể sản sinh ra hàng chục nghìn m khối khí CO2 mỗi năm.
3/. Thu một phần nhỏ lượng thải CO2 này cũng đủ cung cấp một lượng thức ăn lớn cho quy trình nuôi tảo. Tuy nhiên, thách thức ở đây là việc giữ lượng CO2 này trước khi chuyển nó tới các khoang nuôi tảo.
4/. Dự án CarbonT.A.P sử dụng một hệ thống gồm hai phần để thu khí CO2 và cung cấp một cách có kiểm soát lượng khí này cho các lò phản ứng sinh học nuôi tảo theo quy mô công nghiệp. Trong hệ thống này, khí thải CO2 được thu và giữ trong một khoang khổng lồ để phân phối tới một chuỗi các lò phản ứng sinh học dành cho quy trình nuôi tảo.
5/. Nhiều nguồn khí CO2 tập trung được đặt gần mặt nước, cho phép các khoang chứa CO2 có chức năng như những cầu tàu hay phần mở rộng ra mặt nước. Khi đó, những cầu tàu nuôi tảo này sẽ là một loại thức không gian mở/công cộng mới, vừa tiếp cận mặt nước vừa cung cấp cơ sở hạ tầng theo tiêu chí Xanh.
Có thể dễ dàng nhận thấy ý tưởng này vô cùng hứa hẹn, nhất là với những quốc gia phát triển. Các cường quốc công nghiệp là nơi thải ra lượng khí thải vô cùng lớn, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ý tưởng trên khi đi vào ứng dụng, không chỉ giảm thiểu sự phát tán khí thải, mà còn tận thu chúng như một dạng tài nguyên mới, xoay vòng để phục vụ chính nhu cầu của loài người. Xét riêng về khía cạnh khoa học công nghệ, dự án đã cho thấy tính “Xanh” và “Bền vững” nổi bật.
Sơ đồ hoạt động thu khí CO2 từ phương tiện cơ giới để nuôi tảo
Trở lại với dự án, Carbon T.A.P trước hết vẫn là một dự án kiến trúc, với mục đích xây 2 cầu nổi: một ở đảo Thống đốc, và một ở phía cực nam đảo Manhattan – còn gọi là khu Hạ Manhattan. 2 cầu nổi này có trụ xoay, có thể kết nối linh hoạt với nhau, liên kết giao thông giữa 2 đảo và khu Redhook, Brooklyn.
Là một khu vực đông đúc dân cư, từ năm 1936, Robert Moses – nhà quy hoạch nổi tiếng của New York – đã muốn xây một cây cầu nối khu Redhook và khu Hạ Manhattan. Tuy nhiên rất nhiều ý kiến phản đối cây cầu này, vì cho rằng nó sẽ phá vỡ cảnh quan của khu Manhattan. Moses rất cứng rắn với phương án của mình, và ra sức phản đối ý tưởng về một đường hầm chạy dưới lòng sông thay vì cây cầu. Sau cùng, với chỉ thị của Tổng thống hồi đó là Franklin D.Roosevelt, do các lí do an ninh và quân sự, dự án hầm ngầm được tiến hành, và cây cầu của Moses không bao giờ được xây dựng.
14 năm sau, giải pháp giao thông kết nối Manhattan và Brooklyn ra đời. Tuyến đường hầm Brooklyn-Battery (nối quận Brooklyn và công viên Battery) đi vào hoạt động năm 1950, nằm trong tuyến đường liên bang 478, có 4 làn xe, dài 2,7km và cao 3,7m. Với mức phí 6,5$/lượt, hàng ngày có 51.064 lượt xe đi qua đây, theo số liệu năm 2008.
Tuyến đường ngầm Brooklyn-Battery
Cây cầu của Moses là một cây cầu đơn giản của kỷ nguyên ô tô, Giờ đây, trong thời đại mới, khi mà nhu cầu đi lại bằng xe hơi đã được đáp ứng bằng đường hầm Brooklyn-Battery, nhóm tác giả của Carbon T.A.P muốn có một cây cầu mang nhiều ý nghĩa thẩm mỹ hơn, phục vụ cho con người và hoạt động đi bộ. Và không chỉ vậy, đó còn là tham vọng tận thu những gì mà luồng xe cộ trong đường hầm thải ra hàng ngày, để tạo nên một cây cầu của thời đại mới, trong kỷ nguyên sinh thái.
Cây cầu mới thực ra là 2 cây cầu nổi ghép lại và có thể linh hoạt thay đổi vị trí. Là những cây cầu cho khách bộ hành, một cây cầu ở phía Nam công viên Battery dài 600m và một cây cầu ở phía Đông Bắc đảo Thống Đốc dài 760m. Cả 2 đều có một trụ xoay ở điểm gần bờ, giúp chúng có thể xoay quanh các trục này nhờ sự hỗ trợ của các chân vịt ở phía đầu mút. 2 cầu nổi này khi kết nối lại sẽ tạo thành một cây cầu nối Hạ Manhattan với đảo Thống Đốc, du khách sẽ đi hết hành trình khoảng 1200m này trong khoảng 20 phút. Ngoài ra cầu nổi phía Nam còn có thể nối sang bờ khu Redhook, quận Brooklyn. Khi đi vào hoạt động, 2 cầu này sẽ được tính toán thời điểm lắp ghép-kết nối để đảm bảo giao thông đường thủy qua khu vực, trong khi vẫn phục vụ du khách tham quan qua lại 3 khu vực trên.
Tổng thể
Mặt cắt
Điểm dễ nhận thấy ở hệ thống này đó là những khoang nuôi tảo, nhìn như những lồng kính nổi trên mặt nước. Được bố trí xen kẽ theo chiều dọc cầu, những lồng kính này đóng vai trò thẩm mỹ-trang trí không khác các tiểu cảnh được bố trí ở đây. Chạy dài theo tuyến dạo chính là các không gian mở, quảng trường len lỏi, cung cấp những góc nhìn đa dạng cho khách bộ hành ra cảnh quan thoáng đãng của đoạn sông này. Nhóm thiết kế đã tạo nên những cảnh quan đa dạng, từ bể cá, bể bơi, bể nuôi sò, vườn cây, vườn cảnh…Ngoài ra còn có các đoạn khán đài nhìn xuôi ra sông, các đài cao ngắm cảnh, tạo nên nhiều bất ngờ thị giác cho khách bộ hành. Thậm chí có cả những đầm lầy nhân tạo dành cho các loài chim trên đường di trú qua đây.
Nhưng ngay bên dưới những cảnh quan đẹp đẽ và nên thơ ấy, là một hệ thống khép kín, khoa học, chặt chẽ và tự động cao. Sâu dưới lòng sông là tuyến đường hầm Brooklyn-Battery với hàng trăm xe hơi nối đuôi nhau hoạt động. Và ngay trên chúng là một hệ thống thu khí CO2 hiện đại, được phủ lớp vỏ thơ mộng mà chúng ta thấy ở trên.
Nhìn kĩ vào những mặt cắt, ta nhận ra 2 trụ xoay của 2 cầu nổi còn đóng vai trò là nơi thông khí trời cho đường hầm và cũng nơi tập trung các đường ống thu khí CO2. Còn ngay dưới những con đường dạo và vườn cây là những khoang trữ khí CO2 khổng lồ (khoảng hơn 200.000m3 khí). Từ các khoang chứa này, khí CO2 sẽ được phân phối đến các khoang kính nuôi tảo. Tại đây, cùng với ánh sáng mặt trời tập trung qua vòm kính, quá trình quang hợp diễn ra. Khi tảo có thức ăn của chúng (CO2), chúng giả cho chúng ta khí oxy (O2).
Với 51.000 lượt xe một ngày, mỗi lượt xe sản sinh ra 0,6kg khí CO2, trong một năm tuyến đường hầm Brooklyn-Battery thải ra 11793 tấn khí CO2. Cũng trong một năm, 1m2 tảo tiêu thụ 48kg khí CO2, như vậy để tiêu thụ hết lượng khí CO2 trong một năm cần có 24,5ha diện tích tảo. Mỗi khoang chứa tảo được thiết kế có diện tích bề mặt tảo là 1 acre (đơn vị phổ biến theo hệ Mỹ) hay 4046m2, và với 7 khoang như trong thiết kế, diện tích bề mặt tảo của dự án là 2,9ha. Nói dông dài như vậy để thấy lượng khí CO2 sản sinh ra nhiều đến mức nào và dư dả ra sao với việc cung cấp thức ăn cho đám tảo này, hiện tại và cho cả nhu cầu mở rộng nâng cấp mai sau.
Luôn thú vị khi hình dung về những gì tốt đẹp chúng ta sẽ có được. Cảnh quan đẹp, không khí trong lành, khí oxy cho chúng ta và CO2 cho tảo. Giao thông được mở rộng, hai bờ Manhattan và Brooklyn được kết nối. Còn 7 khoang tảo kia sẽ được dùng làm phân bón, làm nhiên liệu sinh học, hay thậm chí cả thức ăn nữa.
Được đánh giá là một dạng thức cơ sở hạ tầng mới – tiên tiến, dự án Carbon T.A.P độc đáo không chỉ bởi sự giới thiệu một dạng cơ sở hạ tầng xanh với quy mô lớn trong phạm vi đô thị, mà còn là việc sử dụng nó như một tiện nghi có tính thẩm mỹ trong thành phố. Thay vì những quan niệm cũ kĩ rằng cơ sở hạ tầng là những gì cần thiết nhưng xấu xí và cần giấu đi , nhóm tác giả đưa ra một cách nhìn mới. Đó là việc tái tạo và tái hình dung về những khái niệm, những hệ thống để biến đổi cảnh quan đô thị, trước hết là ở Hoa Kỳ.
Và họ, Moddrell và Marcinkoski, như bản thân dự án Carbon T.A.P, còn tự tin và tham vọng khi đưa ra phát ngôn: “Phải chăng sắp đến sự kết thúc của (khái niệm) cơ sở hạ tầng (truyền thống)?“.
Vũ Minh Nhật (tổng hợp từ tài liệu của WPA và các thông tin liên quan trên internet)
