Tre vốn là một trong những nguyên vật liệu truyền thống được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước châu Á. Tuy nhiên đến thời kỳ hiện đại, con người dần có xu hướng lựa chọn những nguyên vật liệu “vững chắc” hơn như gạch, đá hay sắt thép. Nhưng hiện nay, sau khi các vấn đề về nóng lên toàn cầu và các xu hướng về tính bền vững nổi lên, việc tái sử dụng tre làm nguyên vật liệu lại được xem xét. Một số kiến ​​trúc sư và nhà xây dựng ngày nay có xu hướng chọn tre làm vật liệu xây dựng. Vậy thực sự tre liệu có phải một nguyên vật liệu thích hợp? Những tiềm năng của tre trong xây dựng và kiến trúc cụ thể ra sao? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này.

                              Tre là một trong những loại thực vật phát triển nhanh nhất trên thế giới – Ảnh: Getty Images

Những đặc tính của tre khi làm vật liệu xây dựng

Tre thực chất là một loại cỏ khổng lồ thuộc phân họ Bambusoideae và họ Poaceae hoặc Gramineae. Phân họ Bambusoideae bao gồm cả tre thân gỗ và tre thân thảo với tổng cộng 1575 loài. Tre tự nhiên mọc thành từng cụm. Đặc điểm tăng trưởng của tre có thể chia thành hai loại: monopodial và sympodial. Tre monopodial có rễ lan theo chiều ngang ở độ sâu nông của đất và măng mọc ở khoảng cách khá xa so với cây mẹ. Loại này chủ yếu được tìm thấy ở khí hậu ôn đới như Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc. Trong khi đó, tre sympodial có rễ mọc gần cây mẹ, tạo thành cụm nhiều thân, thường thấy ở khí hậu nhiệt đới như Đông Nam Á và Nam Mỹ.

Thân tre có đặc điểm hình tròn, phân đốt, có khớp nối và rỗng. Phần thân tre bao gồm các đoạn gọi là đốt, được ngăn cách bởi màng chắn. Chiều dài và độ dày của các đốt thay đổi tùy thuộc vào loài và môi trường. Cấu trúc giải phẫu của đốt được xác định bởi hình dạng, kích thước và bó mạch của thân tre. Ở lớp vỏ ngoài, các bó mạch nhỏ hơn, trong khi ở lớp bên trong, chúng lớn hơn và ít hơn.

 Tre là một trong những vật liệu có độ bền lớn nhất trên thế giới, thậm chí ở vài khía cạnh còn vượt xa cả sắt thép – Ảnh: Guada Bamboo

Tre có độ bền nén cao gấp hai lần bê tông, trong khi độ bền kéo gần tương đương thép. Sợi tre có khả năng chịu ứng suất trượt cao hơn gỗ. Tre cũng có thể uốn cong mà không bị gãy. Tre được xem là một trong những vật liệu xây dựng rất bền, với độ bền kéo khoảng 28.000 N/inch vuông, so với thép là 23.000 N/inch vuông.

Để sử dụng tre làm vật liệu xây dựng, cần phải trải qua quá trình bảo quản vì tre dễ bị tấn công bởi mối mọt và nấm mốc. Trong xây dựng, tre thường được bảo quản bằng dung dịch axit boric và borax thông qua các kỹ thuật như ngâm, thẩm thấu trọng lực hoặc tiêm bằng máy nén. Phương pháp này đã chứng minh hiệu quả và có thể kéo dài tuổi thọ của tre. Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất trong quá trình bảo quản đặt ra nhiều câu hỏi và tranh cãi về tác động của nước thải đến môi trường. Vì vậy, một số nghiên cứu đã sử dụng nguyên liệu hữu cơ để bảo quản tre nhằm tìm ra phương pháp thân thiện với môi trường hơn.

Những chia sẻ của Lucas Loo – nhà sáng lập Sead Industries – về tiềm năng của tre trong ứng dụng xây dựng

Giống như nhiều người khác, Lucas Loo, kiến trúc sư, người sáng lập và giám đốc điều hành của Sead Industries, ban đầu nghi ngờ về danh tiếng của tre như một vật liệu xây dựng. Loo tin rằng tre chủ yếu chỉ là một giải pháp thay thế gỗ giá rẻ, không bền và nhanh xuống cấp. Tuy nhiên, quan điểm của anh đã thay đổi khi anh nghiên cứu sâu hơn về tre và phát hiện ra những công dụng tuyệt vời của nó.

“Đến một thời điểm, tôi quyết định thử sử dụng tre và rất ấn tượng với tính linh hoạt của nó. Đây là một trong những vật liệu xây dựng bền vững nhất hiện nay. Nó có độ bền kéo vượt trội, thậm chí hơn cả một số loại thép, và có thể chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt,” anh chia sẻ.

    Lucas Loo – nhà đồng sáng lập Sead Industries – người với mong muốn khám phá sâu hơn những tiềm năng của tre trong xây dựng                                                                                                           Ảnh: Li-Ann Lim

Hiện nay, ngày càng có nhiều kiến trúc sư đã nhận ra các lợi ích thẩm mỹ và thực tiễn của tre với tư cách một loại vật liệu xây dựng. Nhiều người thậm chí đã trở nên nổi tiếng nhờ tích hợp tre vào các thiết kế của mình.

Riêng bán đảo Malaysia có khoảng 400.000 hecta tre tự nhiên trong các khu rừng. Một cụm tre trưởng thành có chiều cao từ 15 đến 30 mét và có thể tăng trưởng đến 1 mét trong một ngày. “Ở nơi đây, tre xuất hiện bạt ngàn. Chúng tôi có thể khai thác nó thoải mái mà không phá vỡ cấu trúc của rừng, đồng thời tăng cường khả năng hấp thụ carbon của rừng. Tiếp xúc với tre càng lâu, bạn càng hiểu rõ về những hạn chế và những khả năng tuyệt vời của nó,” Loo cho biết.

Loại cỏ mạnh mẽ này có thể thay thế các vật liệu thải nhiều khí thải như bê tông và thép tại các công trường xây dựng trên toàn thế giới. Không ảnh hưởng đến môi trường nhiều như việc đốn hạ rừng để lấy gỗ, trồng và thu hoạch tre thậm chí còn giúp hấp thụ nhiều cacbon hơn lượng thải ra.

                           Teja Luna – một trong những công trình từ tre tiêu biểu của Sead Industries – Ảnh: Sead Build

Mặc dù sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, tre cũng có một hạn chế lớn. Nó chứa tinh bột, đường và carbohydrate, khiến tre trở thành mục tiêu hàng đầu của côn trùng và nấm mốc, làm cho cây bị hư hỏng và không thích hợp để làm vật liệu xây dựng. Để giải quyết vấn đề này, Sead Industries đã phát minh ra quy trình xử lý bằng dung dịch muối tự nhiên để bảo vệ tre khỏi sự xuống cấp và côn trùng. Đột phá này cho phép Sead Industries xây dựng các công trình bền vững, đẹp mắt từ các cột và dầm tre có tuổi thọ lên đến 100 năm – tức là gấp 10 lần so với tre không được xử lý.

Một số công trình tiêu biểu sử dụng tre

“Việc chuẩn hóa một loại vật liệu xây dựng không hề dễ dàng,” Loo nói. “Chúng tôi muốn cho mọi người thấy rằng hoàn toàn có thể tạo ra những công trình tuyệt vời từ tre.” Để đạt được mục tiêu này, Sead Industries đã thực hiện nhiều dự án nhằm chứng minh sự độc đáo mà tre có thể mang lại.

Một ví dụ điển hình là Teja Luna tại Ipoh, Perak, Malaysia. Tòa nhà với diện tích gần 170m2 này lấy cảm hứng từ các đường cong của hồ liền kề. Một trong những điểm nổi bật của dự án là sáng kiến tiền chế các cấu trúc tre tại nhà máy, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí lao động, đồng thời tiên phong cho phương pháp xây dựng hiệu quả hơn với tre. Cấu trúc tre được lắp ráp bằng khung portal, hỗ trợ sàn gỗ tái chế ở tầng trên và tạo thành một mặt bằng hình bán nguyệt.

                                                            Teja Luna được xây dựng 100% từ tre – Ảnh: Sead Build

Ngoài Sead Industries, có nhiều công ty khác cũng đã bắt đầu hướng đến việc ứng dụng tre nhiều hơn trong xây dựng. Một công trình tiêu biểu khác sử dụng tre làm vật liệu xây dựng có thể kể đến là Green School ở Bali, Indonesia. Được khởi xướng bởi John Hardy, khu phức hợp trường học này đã giành được giải thưởng Aga Khan vào năm 2010. Green School được thiết kế vào năm 2006 và hoàn thành vào năm 2007. Đây được coi là điểm khởi đầu cho việc tái sử dụng tre làm vật liệu xây dựng ở Indonesia. Mặc dù tre là vật liệu xây dựng phổ biến ở Indonesia, nhưng do quan niệm rằng tre là vật liệu rẻ tiền và được gọi là “gỗ của người nghèo”, tiềm năng và sức hút của tre trong việc tạo ra các công trình độc đáo đã bị lãng quên. Vì vậy, khi một công trình xây dựng bằng tre nhận được giải thưởng từ tổ chức quốc tế và được các chuyên gia thảo luận, tre đã thu hút lại sự chú ý của công chúng.

                                Green School là một trong những công trình tiêu biểu nhất làm từ tre – Ảnh: levistrauss

Thiết kế của Green School đã trải qua nhiều giai đoạn khám phá về hình dạng công trình, hệ thống cấu trúc và quy trình xây dựng. Khu phức hợp trường học này bao gồm nhiều khối công trình, mỗi khối phục vụ các chức năng khác nhau như phòng học, phòng thí nghiệm, hội trường đa năng, văn phòng, ký túc xá cho học sinh và giáo viên, v.v. Phần mái là yếu tố nổi bật nhất, mỗi khối công trình có một hình dạng mái khác nhau và đều mang hình dạng hữu cơ. Hội trường chính có mái hình vòm, nằm gần cổng vào. Công trình chính nằm ở trung tâm là tòa nhà cao hai đến ba tầng, với ba hình tròn xoắn ốc giống như vỏ sò Nautilus. Ba mái vòm xoắn ốc này được xếp cạnh nhau, tạo thành không gian rộng lớn bên dưới. Trong khi đó, các khối nhỏ hơn có nhiều hình dạng và kiểu dáng mái khác nhau.

       Phần mái với kết cấu ấn tượng của Green School, cho thấy tiềm năng tuyệt vời của tre trong xây dựng – Ảnh: Inti Raymi Fund

Sau Green School, nhiều công trình sử dụng tre làm vật liệu xây dựng đã được thiết kế và xây dựng. Nếu ban đầu tre chỉ được sử dụng trong các kết cấu khung đơn giản, thì ngày nay tre đã được đẩy đến giới hạn với các hệ thống cấu trúc mới được đề xuất. OBI Great Hall, nằm tại Jatiluhur, tỉnh Tây Java, Indonesia, là một trong những công trình nổi bật sử dụng tre. Được thiết kế bởi Andry Widyowijatnoko, OBI Great Hall là một ví dụ điển hình về công trình có kết cấu lớn làm từ tre. Mặt bằng hình oval được bao phủ bởi sự kết hợp giữa mái vòm và mái hypar. Phần mở trên đỉnh mái tạo ra một giếng trời ấn tượng và nổi bật.

                                  Phần mái có kết cấu chặt chẽ của OBI Great Hall – Ảnh: Andry Widyowijatnoko

Cùng với sự gia tăng phổ biến của tre trong cộng đồng, đặc biệt là giới thiết kế, việc sử dụng tre làm vật liệu xây dựng bắt đầu được triển khai trong các công trình thương mại như các khu nghỉ dưỡng và nhà hàng cao cấp, đắt đỏ. Ví dụ, nhà hàng Bamboe Koening tại Lodtunduh, Bali đã nhận được giải thưởng từ FuturArc nhờ sử dụng vật liệu và nhân công địa phương. Được thiết kế bởi kiến trúc sư trẻ Effan Adhiwira, nhà hàng này có mặt bằng hình tròn với một sân khấu ở trung tâm, nơi chủ nhà hàng có thể biểu diễn các điệu múa truyền thống Bali. Mái nhà của nhà hàng cũng có hình dạng tròn và động, khiến công trình trông giống như một con rắn khổng lồ.

   Nhà hàng Bamboe Koening gây ấn tượng với thực khách nhờ cấu trúc đẹp mắt và làm hoàn toàn từ tre – Ảnh: Royal Casa Ganesha

Một công trình tre khác có hình dạng hữu cơ do Effan Adhiwira thiết kế là tòa nhà cộng đồng thuộc dự án phát triển cộng đồng tại Poso, tỉnh Trung Sulawesi, Indonesia, có tên là Dodoha Mosintuwu. Công trình độc đáo này được xây dựng trên khu đất thường xuyên bị ngập lụt vào mùa mưa, nên quá trình xây dựng chỉ được thực hiện vào mùa khô. Công trình có mái với hình dạng động và xoắn, là sự kết hợp giữa đường cong đồng tâm và đường cong phản tâm. Phần mái đồng tâm bao bọc khu vực hội trường đa năng, trong khi phần mái phản tâm dành cho các không gian sinh hoạt hàng ngày như văn phòng và thư viện.

                                                   Thư viện bên trong tòa nhà Dodoha Mosintuwu – Ảnh: Collin Key

Những công trình trên là minh chứng cho việc tre có thể được sử dụng để xây dựng các tòa nhà ấn tượng và đồng thời đóng vai trò như một bể chứa carbon. Tre, thường được gọi là “loài thực vật phát triển nhanh nhất thế giới”, hấp thụ CO2 từ khí quyển một cách nhanh chóng nhờ vào tốc độ phát triển nhanh của nó. Hệ thống rễ rộng lớn và phức tạp của tre đóng vai trò quan trọng trong việc lưu giữ carbon. Khi tre phát triển, nó hút CO2 trong quá trình quang hợp, chuyển hóa thành chất hữu cơ.

Hơn nữa, tre không chỉ hấp thụ CO2 mà còn sản sinh ra nhiều oxy hơn so với nhiều loại cây khác. Một rừng tre trưởng thành tạo ra khoảng 30 đến 35% oxy nhiều hơn so với một khu rừng có cùng diện tích. Việc sản sinh oxy này giúp cân bằng lượng CO2 trong khí quyển.

Hướng đi trong tương lai – sự chung tay của cộng đồng

Quay trở lại với Lucas Loo của Sead Industries, thì anh chia sẻ: “Trước đây, chúng tôi đã dạy các cộng đồng Orang Asli cách thu hoạch tre một cách bền vững, nhưng chúng tôi vẫn chưa chuẩn hóa, lập tài liệu hoặc chứng nhận các phương pháp này. Năm nay, chúng tôi đang tiến hành chứng nhận tài sản rừng theo tiêu chuẩn của Hội đồng Quản lý Rừng (FSC). Đây là một bước tiến quan trọng đối với chúng tôi, vì nhãn FSC cho thấy chúng tôi đã tuân thủ các phương pháp khai thác bền vững mang lại lợi ích cho rừng và con người. Quan trọng hơn, nó còn mở ra cơ hội tiếp cận các thị trường như Hoa Kỳ và châu Âu.”

“Chúng tôi có những mục tiêu tham vọng trong năm nay, bao gồm hợp nhất hơn 4.000 hecta tài sản rừng và tạo ra hai ‘Làng Tre’,” Loo giải thích. Mỗi tài sản rừng tre, hoặc một đơn vị làng tre, sẽ rộng 2.000 hecta và tạo ra một nền kinh tế tái tạo cho 210 hộ gia đình Orang Asli trong khu vực. Điều này bao gồm các hoạt động kinh tế bền vững như trồng, thu hoạch và bán tre.”

 Sead Industries hợp tác với những cộng đồng Orang Asli để hướng tới việc có nguồn cung cấp tre bền vững, lâu dài – Ảnh: Sead Build

Chỉ riêng sản lượng hàng tháng của một làng đã cung cấp đủ tre nguyên liệu để hấp thụ 100.000 tấn CO2 từ không khí mỗi năm. Năm nay, Sead Industries dự định thiết lập các làng tre tại Kampung Kepayang và Sungai Siput, nơi tre mọc xung quanh các ngôi làng. Tre sẽ được thu hoạch bởi những người dân Orang Asli đã qua đào tạo, sau đó Sead sẽ mua lại để sử dụng trong các dự án xây dựng và các mục đích khác.

Sead Industries cũng sẽ sớm ra mắt các nhà máy chế biến, nơi những cộng đồng Malaysia có thể tham gia vào quá trình chuyển đổi tre thành vật liệu gỗ ghép khối đa năng. Các quốc gia đang dẫn đầu mục tiêu khử carbon trên toàn cầu rất cần các giải pháp thay thế bền vững cho nguồn gỗ khan hiếm để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không. Đối với Loo, tầm nhìn rộng lớn hơn của Sead Industries rất rõ ràng: chứng minh rằng các cộng đồng vững mạnh và các vật liệu bền vững có thể phát triển hài hòa. Anh tự tin rằng tầm nhìn này có tiềm năng vươn cao – giống như cây tre vậy.