Tiếp cận tích hợp kinh tế - môi trường - xã hội và đánh giá vòng đời (LCA)

1. Đặt vấn đề

Trong những thập kỷ gần đây, quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển, đã tạo ra áp lực lớn lên hệ thống hạ tầng kỹ thuật và dịch vụ đô thị như giao thông, năng lượng, cấp thoát nước và quản lý chất thải.

Đồng thời, các thách thức môi trường, bao gồm biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí và suy giảm tài nguyên, ngày càng gia tăng, đặt ra yêu cầu cấp thiết về một mô hình phát triển đô thị hiệu quả và bền vững.

Trong bối cảnh đó, mô hình thành phố thông minh được xem là một hướng tiếp cận quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả quản lý đô thị thông qua ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), Internet vạn vật (IoT) và dữ liệu lớn. Các hệ thống thông minh cho phép thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, góp phần tối ưu hóa vận hành và nâng cao chất lượng dịch vụ đô thị.

Tuy nhiên, các cách tiếp cận ban đầu chủ yếu mang tính định hướng công nghệ, tập trung vào triển khai các giải pháp kỹ thuật mà chưa xem xét đầy đủ các tác động dài hạn đến môi trường và xã hội, dẫn đến nguy cơ gia tăng tiêu thụ năng lượng, phát sinh chất thải điện tử và bất bình đẳng trong tiếp cận công nghệ.

Trước những hạn chế đó, xu hướng nghiên cứu hiện nay đã chuyển dịch từ cách tiếp cận xây dựng thành phố thông minh từ hướng tiếp cận công nghệ sang hướng tiếp cận bền vững, trong đó công nghệ được xem là công cụ hỗ trợ nhằm đạt được các mục tiêu phát triển bền vững.

Theo định nghĩa của Ủy ban châu Âu, khái niệm đô thị thông minh được hiểu là nơi các mạng lưới và dịch vụ truyền thống được thực hiện hiệu quả hơn với việc sử dụng các công nghệ kỹ thuật số và viễn thông vì lợi ích của cư dân và doanh nghiệp; theo liên minh viễn thông thế giới (ITU- International Telecomunications Union) định nghĩa: “Thành phố thông minh bền vững là đô thị sáng tạo sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (CNTT-TT) và các phương tiện khác để cải thiện chất lượng cuộc sống, hiệu quả của hoạt động và dịch vụ đô thị và khả năng cạnh tranh, đồng thời đảm bảo đáp ứng nhu cầu của hiện tại và các thế hệ tương lai liên quan đến các khía cạnh kinh tế, xã hội, môi trường cũng như văn hóa” và theo Viện tiêu chuẩn Anh, thành phố thông minh là sự tích hợp hiệu quả sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (CNTT-TT) và các phương tiện khác để cải thiện chất lượng cuộc sống nhằm hướng tới một tương lai bền vững [1].

Các nghiên cứu ban đầu tập trung vào vai trò của ICT và IoT trong tối ưu hóa vận hành đô thị [3], [9], trong khi các nghiên cứu sau đó nhấn mạnh rằng thành phố thông minh là một hệ sinh thái phức hợp, trong đó con người và quản trị đóng vai trò trung tâm [6,2].

Đồng thời, các nghiên cứu gần đây cũng mở rộng theo hướng tích hợp các trụ cột kinh tế, môi trường và xã hội, gắn với các giải pháp như lưới điện thông minh, quản lý năng lượng và giám sát môi trường thời gian thực [8], [5], cũng như các yếu tố xã hội như chất lượng sống và khả năng tiếp cận dịch vụ [10,4] và đảm bảo an toàn thông tin [7].

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu đề cập đến thành phố thông minh và phát triển bền vững, vẫn tồn tại một khoảng trống nghiên cứu đáng kể. Cụ thể, các nghiên cứu hiện nay chủ yếu tiếp cận riêng rẽ giữa các yếu tố công nghệ và các mục tiêu phát triển bền vững, hoặc chỉ tập trung vào một khía cạnh riêng lẻ (kinh tế, môi trường hoặc xã hội), trong khi thiếu một khung tiếp cận tích hợp có khả năng đánh giá đồng thời các tác động trên toàn bộ vòng đời của các giải pháp đô thị.

Đặc biệt, việc tích hợp các công cụ đánh giá vòng đời như Life Cycle Assessment (LCA), Life Cycle Costing (LCC) và Social Life Cycle Assessment (Social LCA) trong quy hoạch và phát triển thành phố thông minh vẫn còn hạn chế, dẫn đến việc các quyết định đầu tư và lựa chọn công nghệ chưa phản ánh đầy đủ các chi phí và tác động dài hạn.

Nghiên cứu này đóng góp vào lĩnh vực thành phố thông minh bền vững ở ba khía cạnh chính. Thứ nhất, nghiên cứu hệ thống hóa xu hướng chuyển dịch từ mô hình thành phố thông minh định hướng công nghệ sang cách tiếp cận tích hợp dựa trên phát triển bền vững.

Thứ hai, nghiên cứu làm rõ mối quan hệ tương tác giữa ba trụ cột kinh tế, môi trường và xã hội trong bối cảnh ứng dụng công nghệ đô thị. Thứ ba, nghiên cứu đề xuất một khung tiếp cận tích hợp kết hợp các thành phần công nghệ với bộ công cụ đánh giá vòng đời (LCA, LCC và Social LCA), góp phần hỗ trợ ra quyết định dựa trên cách tiếp cận vòng đời.

Với các đóng góp trên, nghiên cứu không chỉ bổ sung cơ sở lý luận cho lĩnh vực thành phố thông minh bền vững mà còn cung cấp một cách tiếp cận có khả năng ứng dụng trong thực tiễn, đặc biệt trong bối cảnh các đô thị đang đối mặt với áp lực phát triển nhanh và yêu cầu chuyển đổi theo hướng bền vững.

2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 

2.1. Cách tiếp cận nghiên cứu 

Nghiên cứu này áp dụng cách tiếp cận liên ngành, kết hợp giữa lĩnh vực quy hoạch đô thị, khoa học môi trường và công nghệ thông tin nhằm phân tích xu hướng phát triển thành phố thông minh bền vững.

Trọng tâm của nghiên cứu là làm rõ mối quan hệ giữa ba trụ cột của phát triển bền vững (kinh tế, môi trường và xã hội) trong bối cảnh ứng dụng công nghệ thông minh, đồng thời tích hợp phương pháp đánh giá vòng đời (Life Cycle Assessment - LCA) như một công cụ hỗ trợ ra quyết định.

Phương pháp nghiên cứu chủ đạo là nghiên cứu định tính, thông qua tổng hợp và phân tích tài liệu khoa học, kết hợp với cách tiếp cận khung tiếp cận nhằm đề xuất một mô hình tích hợp giữa thành phố thông minh và phát triển bền vững.

2.2. Phương pháp nghiên cứu 

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng quan tài liệu có hệ thống kết hợp với phân tích và tổng hợp nhằm xây dựng khung tiếp cận tích hợp cho phát triển thành phố thông minh bền vững. Cách tiếp cận này cho phép nhận diện các xu hướng nghiên cứu chính, làm rõ khoảng trống nghiên cứu và đề xuất một mô hình lý thuyết có cơ sở khoa học.

Quá trình sàng lọc tài liệu được thực hiện theo các tiêu chí lựa chọn cụ thể nhằm đảm bảo tính phù hợp và chất lượng khoa học của các nghiên cứu được đưa vào phân tích. Cụ thể, các tài liệu được lựa chọn chủ yếu là các bài báo khoa học công bố trong giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2024, phản ánh các xu hướng nghiên cứu hiện đại về thành phố thông minh và phát triển bền vững.

Các nghiên cứu được ưu tiên bao gồm các công trình có liên quan trực tiếp đến việc tích hợp công nghệ đô thị với các mục tiêu phát triển bền vững hoặc có áp dụng các công cụ đánh giá vòng đời. 

Sau khi sàng lọc, các tài liệu được phân tích và phân loại theo các nhóm nội dung chính, bao gồm: (i) các nghiên cứu về khái niệm và mô hình thành phố thông minh; (ii) các nghiên cứu về tích hợp các trụ cột kinh tế, môi trường và xã hội trong phát triển đô thị; và (iii) các nghiên cứu về ứng dụng các công cụ đánh giá vòng đời như LCA, LCC và Social LCA. Trên cơ sở đó, nghiên cứu tiến hành tổng hợp và so sánh các cách tiếp cận khác nhau nhằm làm rõ xu hướng phát triển và xác định khoảng trống nghiên cứu.

Dựa trên kết quả tổng quan tài liệu, phương pháp phân tích tổng hợp được sử dụng để xây dựng khung tiếp cận tích hợp. Khung này được phát triển dựa trên việc kết nối ba thành phần chính, bao gồm các công nghệ đô thị (ICT, IoT và hệ thống dữ liệu), các mục tiêu phát triển bền vững (kinh tế, môi trường và xã hội) và bộ công cụ đánh giá vòng đời (LCA, LCC và Social LCA). Đồng thời, nghiên cứu cũng áp dụng phương pháp phân tích trường hợp minh họa đối với hệ thống giao thông thông minh nhằm kiểm chứng tính khả thi và khả năng ứng dụng của khung đề xuất.

Thông qua việc kết hợp giữa tổng quan tài liệu có hệ thống, phân tích tổng hợp và minh họa thực tiễn, phương pháp nghiên cứu này đảm bảo tính logic, nhất quán và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp phát triển thành phố thông minh theo hướng bền vững.

3. Kết quả nghiên cứu 

3.1. Xu hướng chuyển dịch sang thành phố thông minh bền vững

Kết quả tổng quan tài liệu cho thấy một xu hướng rõ rệt trong cả nghiên cứu và thực tiễn là sự chuyển dịch từ mô hình “thành phố thông minh dựa trên công nghệ” sang “thành phố thông minh bền vững”.

Trong giai đoạn đầu, các sáng kiến thành phố thông minh chủ yếu tập trung vào việc ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), Internet vạn vật (IoT) và dữ liệu lớn nhằm tối ưu hóa vận hành đô thị. Tuy nhiên, cách tiếp cận này bộc lộ một số hạn chế khi chưa xem xét đầy đủ các tác động dài hạn đối với môi trường và xã hội.

Các nghiên cứu gần đây nhấn mạnh rằng công nghệ chỉ đóng vai trò là công cụ hỗ trợ, trong khi mục tiêu cốt lõi của thành phố thông minh là hướng tới phát triển bền vững, bao gồm giảm phát thải khí nhà kính, sử dụng hiệu quả tài nguyên, nâng cao chất lượng sống và đảm bảo công bằng xã hội. Điều này phản ánh sự chuyển dịch trong tư duy phát triển đô thị, từ tối ưu hóa kỹ thuật sang tối ưu hóa giá trị tổng thể.

Nhìn chung, kết quả phân tích cho thấy xu hướng phát triển thành phố thông minh đang dịch chuyển từ tiếp cận thuần công nghệ sang tiếp cận tích hợp hướng tới phát triển bền vững.

3.2. Mối quan hệ giữa kinh tế - môi trường - xã hội trong thành phố thông minh

Đánh giá thành phố thông minh bền vững dựa trên chỉ số KPIs, với 3 lĩnh vực trọng tâm chính: kinh tế - môi trường - xã hội và văn hóa. Ba trụ cột kinh tế, môi trường và xã hội có mối quan hệ chặt chẽ, tương tác đa chiều trong quá trình phát triển thành phố thông minh (Hình 1)

Về khía cạnh kinh tế, việc triển khai các giải pháp thông minh như giao thông thông minh, năng lượng thông minh và quản lý đô thị số có thể nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn lực, giảm chi phí vận hành và tạo ra các cơ hội kinh tế mới, đặc biệt trong các lĩnh vực đổi mới sáng tạo và kinh tế số. Đồng thời, các thành phố thông minh có xu hướng thu hút nguồn nhân lực chất lượng cao và đầu tư quốc tế.

Về khía cạnh môi trường, các công nghệ thông minh góp phần quan trọng trong việc giảm phát thải CO₂, tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên. Ví dụ, hệ thống lưới điện thông minh cho phép cân bằng cung - cầu năng lượng, trong khi các hệ thống giám sát môi trường hỗ trợ phát hiện và kiểm soát ô nhiễm.

Về khía cạnh xã hội, thành phố thông minh tạo điều kiện cải thiện chất lượng sống thông qua các dịch vụ công thông minh như y tế điện tử, giáo dục trực tuyến và quản trị đô thị minh bạch. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nếu không được thiết kế phù hợp, các giải pháp công nghệ có thể làm gia tăng bất bình đẳng xã hội, đặc biệt liên quan đến khả năng tiếp cận công nghệ và dữ liệu.

Đáng chú ý, phân tích tương tác cho thấy tồn tại đồng thời cả tính bổ trợ và tính đánh đổi giữa ba trụ cột. Chẳng hạn, việc đầu tư vào công nghệ xanh có thể mang lại lợi ích môi trường lâu dài nhưng đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao. Ngược lại, việc tối ưu hóa kinh tế ngắn hạn có thể dẫn đến suy giảm chất lượng môi trường nếu không có các cơ chế kiểm soát phù hợp.

Điều này cho thấy việc tối ưu hóa một trụ cột đơn lẻ có thể dẫn đến các tác động tiêu cực đối với các trụ cột còn lại và cho thấy sự cần thiết của một cách tiếp cận tích hợp nhằm tránh xung đột giữa các mục tiêu phát triển. Do đó, cách tiếp cận tích hợp và cân bằng là yêu cầu then chốt trong phát triển thành phố thông minh bền vững.

3.3. Vai trò của đánh giá vòng đời trong xây dựng thành phố thông minh

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tích hợp đánh giá vòng đời (Life Cycle Assessment - LCA) là một yêu cầu quan trọng nhằm bảo đảm tính bền vững môi trường của các giải pháp trong phát triển thành phố thông minh.

Khác với các phương pháp đánh giá truyền thống thường tập trung vào giai đoạn vận hành, LCA cho phép xem xét toàn diện các tác động môi trường trong suốt vòng đời của hệ thống, bao gồm các giai đoạn: khai thác nguyên liệu, sản xuất, xây dựng, vận hành và kết thúc vòng đời.

3.3.1. Quy trình đánh giá vòng đời (LCA)

Quy trình LCA trong nghiên cứu này được xem xét theo các bước tiêu chuẩn sau:

(i) Xác định mục tiêu và phạm vi

Bước này nhằm xác định rõ mục tiêu nghiên cứu, đối tượng đánh giá và phạm vi hệ thống. Các nội dung chính bao gồm: xác định đơn vị chức năng, thiết lập ranh giới hệ thống và lựa chọn các chỉ tiêu môi trường cần đánh giá. Việc xác định chính xác mục tiêu và phạm vi là cơ sở để đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy của kết quả phân tích.

(ii) Kiểm kê vòng đời (Life Cycle Inventory - LCI)

Đây là bước thu thập và lượng hóa các dòng đầu vào và đầu ra của hệ thống trong toàn bộ vòng đời, bao gồm nguyên vật liệu, năng lượng tiêu thụ và các dạng phát thải ra môi trường. Trong bối cảnh thành phố thông minh, dữ liệu LCI liên quan đến hạ tầng kỹ thuật, thiết bị công nghệ (ICT, IoT) và hoạt động vận hành đô thị. Việc thu thập dữ liệu đầy đủ và chính xác là thách thức lớn, đặc biệt đối với các hệ thống có quy mô lớn và tính phức tạp cao.

(iii) Đánh giá tác động vòng đời (Life Cycle Impact Assessment - LCIA)

Ở bước này, các dữ liệu kiểm kê được chuyển đổi thành các chỉ số tác động môi trường thông qua các phương pháp đánh giá phù hợp. Các nhóm tác động thường được xem xét bao gồm: biến đổi khí hậu (phát thải CO₂ tương đương), suy giảm tài nguyên, axit hóa, phú dưỡng và độc tính môi trường. Kết quả LCIA giúp xác định các điểm phát sinh tác động lớn trong vòng đời, từ đó hỗ trợ đề xuất các giải pháp giảm thiểu.

(iv) Diễn giải kết quả

Bước diễn giải nhằm tổng hợp, phân tích và đánh giá kết quả LCA để đưa ra các kết luận và khuyến nghị. Trong phát triển thành phố thông minh, kết quả LCA được sử dụng để so sánh các phương án công nghệ, hỗ trợ lựa chọn giải pháp tối ưu và nâng cao hiệu quả quản lý môi trường đô thị.

3.3.2. Đánh giá chi phí vòng đời Life Cycle Costing (LCC)

Bên cạnh LCA, đánh giá chi phí vòng đời (LCC) là công cụ quan trọng để phân tích hiệu quả kinh tế dài hạn của các giải pháp thành phố thông minh. Phương pháp này xem xét toàn bộ chi phí phát sinh trong suốt vòng đời của hệ thống, bao gồm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành - bảo trì, chi phí thay thế và chi phí xử lý cuối vòng đời.

Kết quả phân tích cho thấy nhiều giải pháp công nghệ thông minh có chi phí đầu tư ban đầu cao, nhưng mang lại lợi ích kinh tế đáng kể trong dài hạn thông qua việc tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên.

Do đó, LCC góp phần khắc phục hạn chế của cách tiếp cận truyền thống chỉ tập trung vào chi phí ban đầu, đồng thời hỗ trợ ra quyết định theo hướng tối ưu hóa chi phí tổng thể trong suốt vòng đời dự án.

3.3.3. Đánh giá vòng đời xã hội (Social LCA)

Đánh giá vòng đời xã hội (Social LCA) là công cụ nhằm phân tích các tác động xã hội của các giải pháp thành phố thông minh. Nội dung đánh giá bao gồm các khía cạnh như: tạo việc làm, điều kiện lao động, sức khỏe cộng đồng, mức độ tiếp cận dịch vụ và công bằng xã hội.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ số, Social LCA còn xem xét các vấn đề liên quan đến quyền riêng tư, bảo mật dữ liệu và khả năng tiếp cận công nghệ của các nhóm dân cư khác nhau. Kết quả phân tích cho thấy, nếu không được quản lý phù hợp, các giải pháp thông minh có thể làm gia tăng bất bình đẳng xã hội, đặc biệt đối với các nhóm yếu thế có hạn chế về khả năng tiếp cận công nghệ.

Do đó, việc áp dụng Social LCA góp phần bảo đảm rằng các giải pháp thành phố thông minh không chỉ hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn hướng tới tính bao trùm và công bằng xã hội.

3.3.4. Tích hợp LCA - LCC - Social LCA trong phát triển thành phố thông minh

Việc tích hợp các công cụ LCA, LCC và Social LCA cho phép đánh giá toàn diện các giải pháp thành phố thông minh trên cả ba phương diện: môi trường, kinh tế và xã hội. Cách tiếp cận này giúp tránh các quyết định phiến diện, đồng thời hỗ trợ lựa chọn các phương án tối ưu theo hướng phát triển bền vững. Khi triển khai phát triển thành phố thông minh bền vững, thiết kế vòng đời dự án cần quan tâm đến các hoạt động tái chế, tái tạo, hiệu quả, an toàn và xã hội.

LCA không chỉ là công cụ đánh giá mà còn là cơ sở khoa học quan trọng để định hướng lựa chọn giải pháp trong phát triển thành phố thông minh bền vững.

Tuy nhiên, việc triển khai tích hợp còn gặp nhiều khó khăn như thiếu dữ liệu, hạn chế về phương pháp luận và khó khăn trong việc lượng hóa các tác động xã hội. Do đó, cần tiếp tục hoàn thiện các công cụ đánh giá và xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho quá trình phân tích, nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng trong thực tiễn phát triển thành phố thông minh bền vững. Điều này khẳng định LCA là công cụ nền tảng trong việc định hướng các giải pháp thành phố thông minh theo hướng bền vững.

3.4. Minh họa áp dụng khung tiếp cận tích hợp: Trường hợp hệ thống giao thông thông minh

Để làm rõ tính khả thi và giá trị ứng dụng của khung tiếp cận tích hợp được đề xuất, nghiên cứu tiến hành phân tích minh họa đối với hệ thống giao thông thông minh, một trong những lĩnh vực cốt lõi của thành phố thông minh với mức độ ứng dụng công nghệ cao và có tác động trực tiếp đến cả ba trụ cột kinh tế, môi trường và xã hội.

Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như điều khiển giao thông thích ứng, cảm biến và camera giám sát, nền tảng dữ liệu giao thông thời gian thực và các ứng dụng hỗ trợ người dùng, cho phép thu thập, phân tích và tối ưu hóa luồng giao thông đô thị.

Phạm vi phân tích được thiết lập theo cách tiếp cận vòng đời, bao gồm các giai đoạn từ sản xuất và lắp đặt thiết bị, vận hành và bảo trì, đến kết thúc vòng đời thông qua tái chế hoặc thải bỏ.

Kết quả phân tích cho thấy hệ thống giao thông thông minh mang lại những lợi ích đáng kể trên cả ba phương diện của phát triển bền vững. Về khía cạnh kinh tế, việc tối ưu hóa tín hiệu giao thông và quản lý lưu lượng phương tiện giúp giảm thời gian di chuyển, tiết kiệm nhiên liệu và giảm chi phí do ùn tắc, qua đó nâng cao hiệu quả vận hành và thúc đẩy hoạt động kinh tế đô thị.

Về khía cạnh môi trường, hệ thống góp phần giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng không khí thông qua việc giảm tiêu thụ nhiên liệu và hạn chế tình trạng ùn tắc kéo dài; tuy nhiên, các tác động môi trường phát sinh từ quá trình sản xuất thiết bị và tiêu thụ năng lượng trong vận hành cũng cần được xem xét một cách đầy đủ trong toàn bộ vòng đời.

Về khía cạnh xã hội, hệ thống giúp nâng cao an toàn giao thông, giảm tai nạn và cải thiện chất lượng dịch vụ đô thị, đồng thời đặt ra các thách thức liên quan đến quyền riêng tư dữ liệu và sự chênh lệch trong khả năng tiếp cận công nghệ giữa các nhóm dân cư.

Trên cơ sở đó, việc áp dụng bộ công cụ đánh giá vòng đời bao gồm Life Cycle Assessment (LCA), Life Cycle Costing (LCC) và Social Life Cycle Assessment (Social LCA) cho phép phân tích toàn diện các tác động của hệ thống.

Kết quả LCA chỉ ra rằng phần lớn tác động môi trường tập trung ở giai đoạn sản xuất thiết bị và tiêu thụ năng lượng trong quá trình vận hành, trong khi các lợi ích môi trường đạt được trong giai đoạn sử dụng có thể bù đắp đáng kể các tác động ban đầu nếu xét trong dài hạn.

Phân tích LCC cho thấy mặc dù chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao, tổng chi phí vòng đời có xu hướng giảm nhờ tiết kiệm chi phí vận hành và giảm thiệt hại do ùn tắc giao thông, qua đó khẳng định hiệu quả kinh tế của giải pháp trong dài hạn.

Đồng thời, phân tích Social LCA cho thấy hệ thống mang lại nhiều lợi ích xã hội như cải thiện an toàn và chất lượng sống, song cũng nhấn mạnh sự cần thiết của các cơ chế quản lý nhằm đảm bảo công bằng trong tiếp cận công nghệ và bảo vệ dữ liệu cá nhân.

Việc tích hợp các kết quả từ LCA, LCC và Social LCA cho phép nhận diện rõ các mối quan hệ tương tác giữa các trụ cột phát triển bền vững, trong đó tồn tại đồng thời các yếu tố bổ trợ và đánh đổi.

Chẳng hạn, lợi ích môi trường và xã hội đạt được thông qua giảm phát thải và nâng cao an toàn giao thông có thể đi kèm với chi phí đầu tư ban đầu cao, trong khi việc mở rộng hệ thống công nghệ có thể làm gia tăng rủi ro liên quan đến bảo mật dữ liệu.

Do đó, cách tiếp cận tích hợp đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ so sánh các phương án công nghệ và lựa chọn giải pháp tối ưu dựa trên tiêu chí đa mục tiêu, thay vì chỉ tập trung vào một khía cạnh riêng lẻ.

Kết quả minh họa này cho thấy khung tiếp cận tích hợp được đề xuất có khả năng kết nối hiệu quả giữa các thành phần công nghệ, các mục tiêu phát triển bền vững và các công cụ đánh giá vòng đời, qua đó hỗ trợ quá trình ra quyết định trong quy hoạch và phát triển đô thị theo hướng bền vững.

Điều này khẳng định rằng việc tích hợp LCA, LCC và Social LCA không chỉ nâng cao tính toàn diện trong đánh giá mà còn góp phần tăng cường cơ sở khoa học và tính minh bạch trong lựa chọn và triển khai các giải pháp thành phố thông minh.

3.5. Đánh giá thực tiễn và khoảng trống triển khai

Các hạng mục quan tâm chính của thành phố thông minh bền vững bao gồm: Công nghệ thông tin, trí tuệ, thông tin; Cơ sở hạ tầng và dịch vụ; Môi trường và bền vững; Con người, dân sinh và xã hội; Hành chính, quản lý và quản trị; Chất lượng cuộc sống; Kinh tế và tài chính; Giao thông.

Phân tích các trường hợp điển hình trên thế giới cho thấy nhiều thành phố đã đạt được những thành tựu đáng kể trong một số lĩnh vực như giao thông thông minh, năng lượng tái tạo và quản lý đô thị. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng chưa có thành phố nào đạt được sự “thông minh toàn diện” trên tất cả các hạng mục [11].

Một trong những nguyên nhân chính là sự thiếu tích hợp giữa các lĩnh vực và giữa các mục tiêu phát triển. Nhiều dự án vẫn được triển khai theo cách tiếp cận phân mảnh, tập trung vào từng lĩnh vực riêng lẻ mà chưa có sự liên kết tổng thể.

Ngoài ra, việc áp dụng LCA trong quy hoạch và quản lý đô thị vẫn còn hạn chế, chủ yếu do thiếu dữ liệu, năng lực kỹ thuật và khung chính sách hỗ trợ.

Các thách thức khác bao gồm chi phí đầu tư cao, rủi ro công nghệ, vấn đề bảo mật dữ liệu và sự thiếu hụt cơ chế hợp tác hiệu quả giữa khu vực công và tư. Điều này cho thấy việc phát triển thành phố thông minh bền vững không chỉ là vấn đề công nghệ, mà còn là vấn đề thể chế và quản trị.

3.6. Đề xuất khung tiếp cận tích hợp

Trên cơ sở các kết quả phân tích, nghiên cứu đề xuất một khung tiếp cận tích hợp nhằm định hướng phát triển thành phố thông minh theo hướng bền vững, trong đó nhấn mạnh sự kết hợp chặt chẽ giữa công nghệ, mục tiêu phát triển bền vững và các công cụ đánh giá vòng đời (Hình 3).

Khung tiếp cận này góp phần khắc phục những hạn chế của các mô hình phát triển thành phố thông minh truyền thống, vốn chủ yếu tập trung vào yếu tố công nghệ mà chưa xem xét đầy đủ các tác động môi trường và xã hội trong dài hạn.

3.6.1. Nguyên tắc xây dựng khung tiếp cận

Khung tiếp cận được xây dựng dựa trên một số nguyên tắc cơ bản. Trước hết, phát triển bền vững được xác định là mục tiêu trung tâm, trong đó các giải pháp thành phố thông minh cần hướng tới sự cân bằng giữa ba trụ cột kinh tế, môi trường và xã hội, thay vì chỉ tập trung vào hiệu quả công nghệ hoặc tăng trưởng kinh tế ngắn hạn.

Bên cạnh đó, cách tiếp cận lấy con người làm trung tâm được nhấn mạnh, với mục tiêu nâng cao chất lượng sống, đảm bảo công bằng xã hội và tăng cường khả năng tiếp cận các dịch vụ đô thị, đặc biệt đối với các nhóm dân cư dễ bị tổn thương.

Ngoài ra, nguyên tắc phòng ngừa và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cần được ưu tiên thông qua việc lựa chọn và triển khai các giải pháp công nghệ dựa trên khả năng giảm phát thải, sử dụng hiệu quả tài nguyên và hạn chế các tác động tiêu cực đến môi trường.

Cuối cùng, cách tiếp cận vòng đời và dài hạn đóng vai trò quan trọng, theo đó các quyết định cần dựa trên đánh giá toàn diện trong suốt vòng đời của hệ thống, nhằm tránh các giải pháp chỉ tối ưu trong ngắn hạn nhưng gây ra hệ quả bất lợi trong dài hạn.

3.6.2. Cấu trúc khung tiếp cận tích hợp

Khung tiếp cận tích hợp được đề xuất bao gồm ba hợp phần chính có mối quan hệ tương tác chặt chẽ. Thứ nhất là hợp phần công nghệ và hạ tầng thông minh, bao gồm các nền tảng công nghệ như công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), Internet vạn vật (IoT), dữ liệu lớn và các hệ thống hạ tầng thành phố thông minh như giao thông, năng lượng, cấp thoát nước và quản lý chất thải. Đây là nền tảng kỹ thuật phục vụ cho việc thu thập, phân tích dữ liệu và hỗ trợ ra quyết định.

Thứ hai là hợp phần mục tiêu phát triển bền vững, được cấu thành từ ba trụ cột chính. Trong đó, trụ cột kinh tế hướng tới nâng cao hiệu quả đầu tư, tối ưu hóa chi phí và thúc đẩy đổi mới sáng tạo; trụ cột môi trường tập trung vào giảm phát thải, tiết kiệm tài nguyên và kiểm soát ô nhiễm; và trụ cột xã hội nhằm nâng cao chất lượng sống, tạo việc làm, đảm bảo công bằng và tăng cường khả năng tiếp cận dịch vụ đô thị.

Thứ ba là hợp phần công cụ đánh giá và hỗ trợ ra quyết định, bao gồm đánh giá vòng đời (LCA) để phân tích các tác động môi trường, đánh giá chi phí vòng đời (LCC) nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế dài hạn và đánh giá vòng đời xã hội (Social LCA) để xem xét các tác động xã hội. Ba hợp phần này được liên kết thông qua hệ thống dữ liệu và cơ chế quản trị đô thị, tạo thành một hệ thống tích hợp phục vụ quá trình ra quyết định.

3.6.3. Tích hợp đánh giá môi trường và LCA trong quy hoạch và triển khai

Một nội dung trọng tâm của khung tiếp cận là việc tích hợp đánh giá tác động môi trường (EIA) và đánh giá vòng đời (LCA) trong toàn bộ quá trình quy hoạch, thiết kế và triển khai các dự án thành phố thông minh.

Ở giai đoạn quy hoạch, cần xem xét và so sánh các kịch bản phát triển khác nhau dựa trên các chỉ tiêu về tác động môi trường và chi phí vòng đời. Trong giai đoạn thiết kế, việc lựa chọn công nghệ và vật liệu cần dựa trên kết quả phân tích LCA nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường.

Trong giai đoạn vận hành, các hệ thống dữ liệu thời gian thực có thể được sử dụng để giám sát và tối ưu hóa hiệu quả môi trường và kinh tế của hệ thống. Đối với giai đoạn kết thúc vòng đời, cần xem xét khả năng tái sử dụng, tái chế và xử lý chất thải nhằm giảm thiểu tác động môi trường.

Việc tích hợp LCA trong toàn bộ vòng đời giúp hạn chế hiện tượng chuyển dịch tác động giữa các giai đoạn, đồng thời đảm bảo các giải pháp được lựa chọn là tối ưu về môi trường trong dài hạn.

3.6.4. Lồng ghép các yếu tố xã hội và lao động việc làm

Khung tiếp cận đề xuất cũng nhấn mạnh vai trò của việc lồng ghép các yếu tố xã hội trong phát triển thành phố thông minh. Trước hết, các giải pháp công nghệ, đặc biệt là tự động hóa và số hóa, có thể làm thay đổi cấu trúc thị trường lao động, do đó cần có các chính sách phù hợp nhằm hỗ trợ đào tạo lại và chuyển đổi nghề nghiệp cho người lao động.

Đồng thời, cần đảm bảo tính công bằng trong tiếp cận công nghệ và dịch vụ đô thị, giúp mọi nhóm dân cư, đặc biệt là các nhóm yếu thế, có thể thụ hưởng lợi ích từ các giải pháp thông minh.

Bên cạnh đó, các giải pháp thành phố thông minh cần góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng và nâng cao chất lượng sống thông qua việc giảm ô nhiễm và cải thiện môi trường sống. Vấn đề bảo vệ quyền riêng tư và an toàn dữ liệu cũng cần được đặc biệt quan tâm trong bối cảnh gia tăng sử dụng dữ liệu và các nền tảng số.

Việc áp dụng đánh giá vòng đời xã hội (Social LCA) cho phép lượng hóa và đánh giá các tác động này một cách có hệ thống, từ đó hỗ trợ xây dựng các chính sách phù hợp.

3.6.5. Chính sách và quản lý

Từ khung tiếp cận tích hợp được đề xuất, nghiên cứu đưa ra một số đề xuất về chính sách và quản lý nhằm thúc đẩy phát triển thành phố thông minh bền vững. Trước hết, cần tích hợp các công cụ đánh giá như LCA, LCC và Social LCA vào quy trình lập, thẩm định và triển khai các dự án đô thị. Đồng thời, việc xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá vòng đời là cần thiết nhằm nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của quá trình phân tích.

Bên cạnh đó, cần ban hành các tiêu chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật liên quan đến phát triển thành phố thông minh bền vững, tạo cơ sở pháp lý cho việc triển khai trong thực tiễn. Việc thúc đẩy hợp tác giữa khu vực công, khu vực tư nhân và các tổ chức nghiên cứu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới sáng tạo và chia sẻ nguồn lực. Cuối cùng, cần tăng cường năng lực cho các cơ quan quản lý trong việc áp dụng các công cụ đánh giá hiện đại, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và ra quyết định trong phát triển đô thị.

3.6.6. Thảo luận

Khung tiếp cận đề xuất là đóng góp chính của nghiên cứu, cho phép tích hợp đồng thời các yếu tố công nghệ, phát triển bền vững và đánh giá vòng đời, qua đó hỗ trợ hiệu quả cho quá trình ra quyết định trong quy hoạch và quản lý đô thị.

Khung tiếp cận tích hợp được đề xuất cho thấy rằng việc xây dựng thành phố thông minh không thể tách rời khỏi mục tiêu phát triển bền vững. Công nghệ chỉ thực sự phát huy hiệu quả khi được đặt trong một hệ thống quản trị phù hợp và được đánh giá dựa trên các tiêu chí toàn diện về môi trường, kinh tế và xã hội. Việc quá nhấn mạnh vào công nghệ có thể dẫn đến những giải pháp thiếu bền vững nếu không xem xét đầy đủ các yếu tố kinh tế, môi trường và xã hội.

Trong bối cảnh đó, việc tích hợp LCA vào quá trình quy hoạch và phát triển đô thị là một hướng đi cần thiết nhằm đảm bảo các quyết định được đưa ra dựa trên đánh giá toàn diện và dài hạn. Đồng thời, cần có các chính sách hỗ trợ và khung pháp lý phù hợp để thúc đẩy việc áp dụng các công cụ này trong thực tiễn, góp phần định hướng phát triển đô thị theo hướng bền vững, thích ứng với các thách thức dài hạn như biến đổi khí hậu và chuyển đổi kinh tế - xã hội.

Cuối cùng, nghiên cứu cũng mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo, bao gồm việc áp dụng khung đề xuất vào các trường hợp cụ thể, đặc biệt trong bối cảnh các quốc gia đang phát triển, nhằm kiểm chứng và hoàn thiện mô hình thành phố thông minh bền vững.

4. Kết luận và kiến nghị 

Nghiên cứu khẳng định rằng thành phố thông minh chỉ thực sự có ý nghĩa khi được phát triển trên nền tảng bền vững, trong đó công nghệ đóng vai trò công cụ thay vì mục tiêu. Công nghệ chỉ đóng vai trò là công cụ hỗ trợ nhằm đạt được các mục tiêu phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường và đảm bảo công bằng xã hội. Kết quả phân tích cho thấy mối quan hệ giữa ba trụ cột kinh tế - môi trường - xã hội mang tính tương tác phức tạp, đòi hỏi cách tiếp cận tích hợp trong quá trình quy hoạch và quản lý đô thị.

Việc tích hợp LCA, LCC và Social LCA cho phép đánh giá toàn diện các tác động trong suốt vòng đời, góp phần nâng cao chất lượng ra quyết định. Trên cơ sở đó, nghiên cứu đã đề xuất khung tiếp cận tích hợp, góp phần định hướng phát triển thành phố thông minh theo hướng bền vững, thích ứng với các thách thức về môi trường và xã hội.

Khung tiếp cận đề xuất không chỉ có ý nghĩa lý luận mà còn có khả năng ứng dụng trong thực tiễn, đặc biệt trong bối cảnh các đô thị đang đối mặt với áp lực phát triển nhanh và các thách thức môi trường ngày càng gia tăng.

Khung tiếp cận đề xuất có thể được sử dụng như một công cụ tham chiếu trong quá trình quy hoạch và phát triển các thành phố thông minh tại Việt Nam.

Trong thời gian tới, cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng khung tiếp cận này vào các trường hợp cụ thể, đặc biệt trong bối cảnh các đô thị đang phát triển, nhằm kiểm chứng và hoàn thiện mô hình, hướng tới xây dựng các thành phố thông minh thực sự bền vững.

* Tiêu đề do Tòa soạn đặt - Mời xem fiel PDF tại đây

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] British Standards Institute, Smart city framework. Guide to establishing strategies for smart cities and communities. PAS 181:2014. BSI, London, 2014. 
[2] Caragliu A, Del Bo C, Nijkamp P. Smart cities in Europe. J Urban Technol 18(2):65-82, 2011.
[3] Chen T. Smart grids, smart cities need better networks [Editor’s note]. IEEE Netw 24(2):2-3, 2010.
[4] Dameri RP. Smart city implementation. Springer Heidelberg, 2017.
[5] Galati SR. Funding a smart city: from concept to actuality. In: Smart cities. Springer, Cham, pp 17-39, 2018.
[6] Giffinger R, Fertner C, Kramar H, Kalasek R, Pichler-Milanović N, Meijers E (2007) Smart cities ranking of European medium-sized cities, 2007. Internet: http://www.smart-cities.eu/download/smart_cities_final_report.pdf (Truy cập tháng 03/2026).
[7] Jimenez J. Smart transportation systems. In: Smart cities. Springer, Cham, pp 123-133, 2018.
[8] Koutitas G. The smart grid: anchor of the smart city. In: Smart cities. Springer, Cham, pp 53-74, 2018.
[9] Lee JH, Phaal R, Lee S. An integrated service-device-technology roadmap for smart city develop-ment. Technol Forecast Soc Chang 80(2):286-306, 2013.
[10] Lehr T. Smart cities: vision on-the-ground. In: Smart cities. Springer, Cham, pp 3-15, 2018.
[11] Sanseverino ER, Sanseverino RR, Vaccaro V, Macaione I, Anello E. Smart cities: case studies. In: Smart cities atlas. Springer, Cham, pp 47-140, 2017.