Theo tờ Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng (Hong Kong, Trung Quốc), cát đã được sử dụng trong xây dựng từ 60.000 năm trước. Đây là nguồn tài nguyên được sử dụng nhiều thứ hai trên Trái Đất, sau nước. Dân số gia tăng nhanh chóng và đô thị hóa trong những thập niên gần đây đã đẩy nhanh quá trình cạn kiệt trữ lượng cát tự nhiên.

Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) ước tính rằng mỗi năm có 50 tỷ tấn cát và sỏi được khai thác để xây dựng. Lượng cát và sỏi này đủ để xây một bức tường rộng 27 mét và cao 27 mét trên khắp hành tinh. Nhà nghiên cứu Pascal Peduzzi của UNEP vào năm 2019 quan ngại: "Việc khai thác 50 tỷ tấn/năm bất kỳ vật liệu nào cũng gây ra tác động lớn đến hành tinh và kéo theo đó là cuộc sống của con người".

Việc sử dụng cát bền vững đã trở thành trọng tâm toàn cầu trong những năm gần đây, vì đây không chỉ là vấn đề về tài nguyên mà khai thác cát không được kiểm soát còn có thể dẫn đến đe dọa lớn đối với môi trường như xói mòn bờ sông, mất đa dạng sinh học và suy giảm chất lượng nước.

UNEP cảnh báo rằng thế giới có thể sớm cạn kiệt tài nguyên cát do nhu cầu khổng lồ từ Trung Quốc và các nước đang phát triển. Trung Quốc ghi nhận tỷ lệ đô thị hóa tăng vọt từ 17% lên 58% trong bốn thập niên qua. Do đó, nước này đặc biệt cần cát.

Trong trường hợp không có dữ liệu chính xác về khai thác và sử dụng cát toàn cầu, sản xuất xi măng thường được sử dụng như một phương án ước tính thay thế, bởi nguyên liệu thô cho xây dựng là xi măng, nước, cát và sỏi. Theo dữ liệu có sẵn của UNEP, riêng Trung Quốc đã chiếm gần một nửa sản lượng xi măng toàn cầu vào năm 2012.

Tuy nhiên, theo một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Nature Geoscience vào tháng 7, nguồn cung cát nói chung của Trung Quốc – tăng khoảng năm lần từ năm 1995 đến năm 2020 – chủ yếu đến từ cát nhân tạo.

Cát nhân tạo được sản xuất bằng cách nghiền và sàng đá hoặc quặng đuôi bằng máy. Quặng đuôi là sản phẩm phụ của quá trình khai thác khoáng sản.

Các nhà khoa học từ Trung tâm nghiên cứu khoa học sinh thái - môi trường thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc, Đại học Leiden (Hà Lan) và Đại học Cambridge (Anh) đã phối hợp thực hiện nghiên cứu này.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một hệ thống giám sát mang tên "phân tích dòng 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 nghiên cứu, với nguồn cung chủ yếu chuyển từ cát tự nhiên sang cát nhân tạo. Nguồn cung cát nhân tạo tăng trưởng nhanh chóng với tốc độ trung bình hàng năm là 13% và vượt qua cát tự nhiên sau năm 2011.

Ngược lại, nguồn cung cấp 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 chỉ ở mức 21% tổng nguồn cung cát, giảm so với mức khoảng 80% của năm 1995.

Trung Quốc tập trung mạnh vào cát nhân tạo

Giáo sư Song Shaomin tại Đại học Kiến trúc và Xây dựng Bắc Kinh, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết ông không quá ngạc nhiên trước những phát hiện này. Ông đánh giá tỷ lệ cát nhân tạo trên thị trường Trung Quốc hiện có thể lên tới gần 90%.

Ông Song nhận định rằng quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế chưa từng có, đặc biệt kể từ năm 2010, khiến trữ lượng cát tự nhiên của Trung Quốc cạn kiệt và giá cát tăng mạnh. Điều này khiến ngành xây dựng tìm kiếm nguồn thay thế là sản xuất cát nhân tạo.

Sản xuất cát nhân tạo bắt đầu phát triển mạnh khi chính phủ thắt chặt quy định về khai thác cát trên sông vào năm 2016. Kể từ đó, các quy định và chính sách nghiêm ngặt đã được đưa ra để hạn chế khai thác cát tự nhiên.

Các tác giả đánh giá rằng thực tế sử dụng cát nhân tạo tại Trung Quốc cho thấy việc giảm thiểu tác động đến tài nguyên cát tự nhiên trong quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa là khả thi.