Số hóa để chuyển đổi sang kinh tế tuần hoàn

Chuyển đổi số đã được công nhận là cách thức giúp cho việc tăng trưởng một cách toàn diện và bền vững cũng như nâng cao phúc lợi xã hội. Trong bối cảnh môi trường số hóa có thể góp phần tách rời hoạt động kinh tế khỏi việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên và các tác động môi trường của chúng. Các công nghệ trong công nghiệp 4.0 như  AI (trí tuệ nhân) tạo, Block chain (chuỗi khối), IoT (internet vạn vật) và cloud computing (điện toán đám mây) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn và tiết kiệm tài nguyên hơn.

Công nghệ số tận dụng cơ hội của nền kinh tế tuần hoàn

Mô hình kinh tế tuần hoàn (KTTH) giúp cho việc tách hoạt động kinh tế khỏi việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên và các tác động đến môi trường của nó. Cung ứng tuần hoàn, phục hồi tài nguyên, kéo dài tuổi thọ sản phẩm, chia sẻ hệ thống sản phẩm dịch vụ cho phép các doanh nghiệp tạo ra và phân phối giá trị thông qua những thay đổi cơ bản trong mô hình sản xuất và tiêu dùng.

Tuy nhiên, KTTH vẫn còn hạn chế trong việc tái chế, chia sẻ năng lực dự phòng và cung cấp dịch vụ, sản phẩm tuần hoàn chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng sản lượng. Công nghệ số giúp khắc phục một số trở ngại, hạn chế nhằm tận dụng cơ hội của nền KTTH thông qua khả năng giám sát, kết nối và quản lý các đối tượng trong mô hình KTTH và giải phóng tiềm năng của nó.

Các luồng thông tin được tạo ra bởi công nghệ kỹ thuật số: AI, Block chain, cloud computing, Phân tích dữ liệu lớn… có thể coi là động lực chính của quá trình chuyển đổi tuần hoàn kỹ thuật số. Nó cho phép thu thập, quản lý và xử lý dữ liệu, thông tin về toàn bộ hoạt động (thành phần nguyên liệu của sản phẩm, nguồn gốc, tính chất, vị trí, tình trạng, tính sẵn có cũng như các điều kiện về sản xuất, bảo trì, tháo dỡ và tái chế…), công nghệ cũng có thể cho phép đưa ra quyết định tự động, chia sẻ, tối ưu hóa nguồn lực… Qua đó giúp vượt qua rào cản của việc mở rộng nền KTTH.

Vai trò của số hóa trong giải quyết trở ngại cho quá trình chuyển đổi sang nền KTTH và tiết kiệm tài nguyên:

• Tạo ra dữ liệu và tạo ra kiến thức: Công nghệ số cho phép các vật thể vật lý cảm nhận, ghi lại và truyền thông tin của bản thân chúng cũng như môi trường xung quanh. Thông qua khả năng giám sát, kết nối và quản lý các thiết bị nó cho phép thu thập, quản lý và xử lý dữ liệu, thông tin. Các luồng thông tin được tạo ra bởi các tài sản thông minh được coi là một trong những động lực chính của quá trình chuyển đổi số. Nó hỗ trợ việc ra quyết định dựa trên dữ liệu và cho phép tối ưu hóa hệ thống cũng như quy trình, đồng thời giúp tạo ra và nắm bắt giá trị theo những cách mới trong suốt vòng đời của tài sản.
• Việc tiếp cận dữ liệu, thông tin và kiến thức giúp giải phóng tiềm năng KTTH: Sự sẵn có và luồng thông tin xuyên suốt các chuỗi giá trị chính là công cụ để mở ra các cơ hội cho nền KTTH. Việc thu thập dữ liệu, quản lý thông tin và chia sẻ kiến thức được hỗ trợ bởi chuyển đổi kỹ thuật số giúp các mô hình kinh doanh tuần hoàn đi vào hoạt động, cho phép phát triển các phương thức kinh doanh mới và cải tiến hoạt động KTTH hiện có. Ngược lại, các mô hình kinh doanh tuần hoàn cho phép các công ty tạo ra, nắm bắt và phân phối giá trị thông qua những thay đổi cơ bản trong mô hình sản xuất và tiêu dùng. Do đó, chúng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi sang nền KTTH và tiết kiệm tài nguyên hơn.

Dưới đây là 5 mô hình kinh doanh chính có thể cung cấp giải pháp kinh doanh cho các hoạt động tuần hoàn:

+ Cung ứng tuần hoàn: các mô hình cung ứng tuần hoàn chủ yếu được điều khiển bởi dữ liệu về nguồn gốc và thành phần của sản phẩm và nguyên liệu, kèm theo thông tin về quy trình xử lý, hướng dẫn sửa chữa và điều kiện tái chế. Nó cho phép truy tìm nguồn gốc vật liệu từ thiết kế, thông qua tìm nguồn cung ứng, đến sản xuất và thải bỏ, từ đó giảm thiểu khoảng cách thông tin giữa các bên liên quan ở thượng nguồn và hạ nguồn.

+ Phục hồi tài nguyên: các mô hình phục hồi tài nguyên nắm bắt quá trình sản xuất nguyên liệu thô thứ cấp từ chất thải, phế liệu thông qua tái chế. Để thực hiện, chúng ta cần có dữ liệu về số lượng được thu thập và phân loại cũng như về tính sẵn có và khả năng tái sử dụng của vật liệu, thông tin về các thành phần và khả năng tái chế của chúng. Những thứ này có thể được lấy từ các thùng thu gom được trang bị IoT và hệ thống điều khiển bằng AI.

+ Kéo dài tuổi thọ sản phẩm: Các mô hình mở rộng vòng đời sản phẩm (mở rộng phạm vi của các mô hình chia sẻ để bao gồm cả các giai đoạn sản xuất và cuối vòng đời của sản phẩm) yêu cầu dữ liệu về tình trạng và vòng đời cuối của sản phẩm, bộ phận và thiết bị cũng như thông tin về vật liệu độ bền và khả năng sửa chữa, nhằm giúp các sản phẩm, linh kiện và vật liệu tồn tại lâu hơn. Trong khi IoT, dữ liệu lớn và AI cho phép cùng nhau xác định tình trạng của thiết bị đang hoạt động ở giai đoạn sử dụng thì sức mạnh kết hợp của dữ liệu lớn và AI cho phép các nhà thiết kế đưa ra quyết định tốt hơn ở giai đoạn thiết kế.

+ Chia sẻ: kết nối nhà cung cấp sản phẩm với người tiêu dùng thông qua tìm kiếm cá nhân hóa, hệ thống đề xuất, thiết lập mức giá thông minh và trao đổi giá trị an toàn. Các chức năng này được thực hiện bằng dữ liệu về vị trí, tình trạng và tính sẵn có của tài sản dùng chung cũng như kiến thức về hành vi và sở thích của người tiêu dùng, được tạo ra thông qua sự kết hợp giữa IoT, điện toán đám mây, máy học và AI.

+ Hệ thống dịch vụ sản phẩm: các mô hình kinh doanh hệ thống sản phẩm dịch vụ kết hợp sản phẩm vật chất với thành phần dịch vụ dọc theo chuỗi giá trị nhằm cung cấp quyền truy cập trên quy mô lớn vào các dịch vụ liên quan đến một sản phẩm, dịch vụ hoặc thiết bị cụ thể (mà không thực sự sở hữu chúng), dữ liệu về vị trí, tình trạng và tính sẵn có của chúng, thông tin về việc sử dụng và nhu cầu bảo trì cũng như kiến thức về sở thích, hành vi của người tiêu dùng. Chúng có thể được lấy từ các dịch vụ thông minh được hỗ trợ bởi IoT, AI, dữ liệu lớn và nền tảng trực tuyến hoạt động trên cơ sở hạ tầng dựa trên đám mây.

Khó khăn của việc mở rộng KTTH do vấn đề về thị trường

Việc mở rộng KTTH phải đối mặt với những thách thức đáng kể do những vấn đề của thị trường, làm gián đoạn việc phân bổ nguồn lực hiệu quả và cản trợ lợi ích tiềm năng của nó. Dưới đây là những khó khăn chính:

• Thông tin không đầy đủ về tình trạng và tính sẵn có của các thành phần và sản phẩm, thành phần dòng chất thải cũng như chất lượng của vật liệu thứ cấp;Chi phí giao dịch liên quan đến việc tìm kiếm và thương lượng với khách hàng và nhà cung cấp;Lo ngại về chất lượng hàng hóa cuối cùng được sản xuất từ nguyên liệu thứ cấp;
• Thu hồi tài nguyên và sản xuất phi tập trung tại các bộ phận hoặc sản phẩm cuối cùng;

Công nghệ giúp giải quyết các vấn đề về thị trường;

Giải quyết vấn đề thông tin không hoàn hảo: Thông tin không hoàn hảo do việc trao đổi thông tin không cân xứng hoặc không có trao đổi thông tin giữa các tác nhân với nhau trong chuỗi giá trị. Điều này dẫn đến khả năng truy xuất nguồn gốc không đầy đủ của sản phẩm như thành phần và vật liệu đi kèm cũng như thiếu niềm tin vào việc tái sử dụng và tái chế chúng. Ví dụ: Hộ chiếu kỹ thuật số cung cấp hồ sơ có thể kiểm tra được về hành trình của sản phẩm từ giai đoạn thiết kế đến giai đoạn cuối vòng đời của sản phẩm, chúng nâng cao hiểu biết về thành phần của sản phẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo dỡ chúng, cho phép cải thiện khả năng thu hồi vật kiệu và khả năng tái sử dụng chúng.

Giảm chi phí giao dịch: bên cạnh việc bất cân xứng về thông tin, chi phí giao dịch cũng là vấn đề gây cản trở lớn nhất đến việc mở rộng quy mô thị trường. Những chi phí này có thể đến từ: thiếu thông tin về giá, khách hàng quy mô nhỏ, chi phí quản lý giao dịch. Nhờ có công nghệ góp phần giúp tiết giảm chi phí này theo nhiều cách:

• Sử dụng các nền tảng chia sẻ tài sản: Dữ liệu được tạo ra từ IoT được lưu trữ và xử lý bởi AI giúp tạo ra những dữ liệu về cung cầu thị trường đối với các tài sản chia sẻ cũng như kiến thức, hành vi và thói quen của người sử dụng;
• Phi vật chất hóa sản phẩm, coi sản phẩm như một dịch vụ: Cung cấp cho người dùng các chức năng của sản phẩm như một loại dịch vụ;
• Trao đổi nguyên vật liệu: ứng dụng công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi sản phẩm và nguyên vật liệu với cơ hội có giá trị tái sử dụng cao nhất trong các ngành khác nhau;
• Sản xuất như một dịch vụ: việc kết hợp giữa điện toán đám mây và môi trường sản xuất vật lý cho phép sản xuất phân tán, chia sẻ tài nguyên nguồn lực sản xuất theo yêu cầu và hợp tác dựa trên chuỗi giá trị;

Giảm tác động tiêu dùng bên ngoài: một số hoạt động của KTTH có thể bị cản trở do sự thiếu niềm tin của người tiêu dùng liên quan đến vật liệu tái chế;

Giảm thiểu tác động bên ngoài công nghệ: trong giai đoạn thiết kế, sản xuất và sử dụng sản phẩm việc thiếu khả năng tiếp cận dữ liệu về đặc tính/thành phần, độ bền và khả năng tái chế của vật liệu không được tối ưu hóa (không được thiết kế để tháo rời và tái chế dễ dàng hơn) cùng với đó là việc thiếu thông tin đầy đủ về thành phần, hướng dẫn tháo dỡ với từng sản phẩm là trở ngại cho việc thu hồi vật liệu, giảm thiểu chất thải một các hiệu quả. Nhờ có công nghệ mà vấn đề có thể giải quyết ở cả khâu thiết kế và tháo dỡ thu hồi vật liệu.

Thực tế áp dụng công nghệ vào kinh tế tuần hoàn

Tại Anh, một công ty nuôi tảo xanh trên hồ nước, sản phẩm thu về là phân bón hữu cơ cho trang trại lúa mì gần đó và omega-3 chiết xuất từ tảo, tạo thành 1 vòng khép kín. Quá trình nuôi tảo có cân nhắc đến yếu tố tảo sẽ phát triển mạnh vào thời điểm nhất định trong năm. Để thực hiện việc tối ưu hóa cho cả quá trình nuôi tảo, khai thác, sản xuất và vận chuyện, công ty đã sử dụng các thiết bị IoT và các công cụ phân tích dữ liệu như: sử dụng các máy bay không người lái theo dõi real-time phát triển, mật độ của tảo trên bề mặt hồ; khi đến độ thu hoạch sử dụng công nghệ tiên tiến nhất để chiết xuất tinh chất tảo làm phân bón. Các cảm biến trên hồ cho phép xác định thời gian thu hoạch. Quá trình thu hoạch diễn ra liên tục và hiệu quả cao hơn rất nhiều với phương pháp truyền thống. Toàn bộ quá trình thu về 02 sản phẩm trên đều tạo thành các vòng tròn khép kín.

Ở Việt Nam, Lộc Trời một công ty chế biến và xuất khẩu gạo lớn đã xây dựng hệ thống quản lý sản xuất, quản lý sâu hại dịch bệnh… trên quy mô lớn một cách đồng bộ trên nền tảng số. Cụ thể, công ty đã ứng dụng bản đồ số trong tổ chức cánh đồng lớn; ứng dụng thiết bị bay không người lái (drone) trong hoạt động canh tác; ứng dụng công nghệ số của vệ tinh, chẩn đoán bằng dữ liệu lớn (data machine learning) thông qua việc thu thập dữ liệu liên tục để hình thành nguồn dữ liệu lớn (big data) tạo nền tảng ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI, machine learning) trong dự báo tình hình sâu bệnh, dịch hại, năng suất và hiệu quả.

Việc sử dụng các drone chụp hàng ngàn bức ảnh mỗi ngày về các loại sâu và sau vài mùa vụ sẽ có hàng triệu bức ảnh để làm dữ liệu cho máy học, từ đó tính toán được cụ thể với mật độ sâu bệnh như thế có cần thiết phải sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hay không. Điều này giúp cho người nông dân tránh phải sử dụng thuốc không cần thiết góp phần giảm chi phí sản xuất cũng như bảo vệ môi trường.

Việc áp dụng công nghệ trong cân bằng chuỗi cung ứng, sự linh hoạt trong quản lý năng suất và hàng tồn kho, các nhà quản lý có thể đưa ra các quyết định kịp thời điều chỉnh sự biến động về nhu cầu chung của thị trường đối với sản phẩm, qua đó không bị ảnh hưởng bởi sự biến thiên của nguồn cung mà có thể giảm tối thiểu các chi phí, tồn kho…

Sự kết hợp giữa KTTH và số hóa tạo nên một chuỗi cung ứng số với đặc điểm linh hoạt, phi tập trung. Việc kết hợp này tập trung vào tối ưu hóa nguồn tài nguyên sẵn có và sự linh hoạt hoạt động sản xuất kinh doanh trước biến động của thị trường.

Nguồn thông tin tham khảo:

• OECD;
• Lộc Trời Group;
• “Circular Economy 4.0 decision-making systemfor real-world challenges”

Bài: Ban CNTT-CĐS Vinatex