Cùng với tăng trưởng kinh tế và đô thị hóa, Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức về môi trường bao gồm ô nhiễm không khí, nước, chất thải rắn. Các yếu tố chính góp phần vào những vấn đề này bao gồm: tốc độ tăng trưởng dân số cao, đô thị hóa và công nghiệp hóa mạnh, thực thi pháp luật về bảo vệ môi trường hạn chế, nguồn lực về bảo vệ môi trường không đủ, và đặc biệt là những tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt. Điều này dẫn đến những áp lực lớn đối với môi trường đô thị, đặc biệt là các hệ thống cơ sở hạ tầng, trong đó phải kể tới hệ thống thoát nước không đáp ứng được nhu cầu thoát nước và không bắt kịp tốc độ đô thị hóa nhanh như hiện nay ở các đô thị Việt Nam.

Trong những năm gần đây, thế giới đang đối mặt với sự gia tăng nhanh chóng nhiệt độ do phát trái các khí nhà kính. Để đảm bảo mức tăng nhiệt độ bầu khí quyển không quá 2°C so với thời kỳ tiền công nghiệp theo thỏa thuận Paris 2015 thì lượng phát thải ròng CO2 hàng năm trên toàn cầu phải giảm xuống mức bằng 0 hoặc âm ròng vào năm 2050. Vào cuối năm 2021, tại Hội nghị thường niên về chống biến đổi khí hậu lần thứ 26, các quốc gia đã đề ra chiến lược Net-Zero. Tại hội nghị này, Việt Nam cũng cam kết giảm phát thải CO2 đạt mục tiêu Net-Zero vào năm 2050. Để đạt được mục tiêu này, cắt giảm phát thải CO2 cần đến nỗ lực toàn cầu. Việc sử dụng năng lượng tái tạo thay cho năng lượng hóa thạch là giải pháp không thể trì hoãn.

Nước là một nguồn tài nguyên đặc biệt, vô cùng thiết yếu của cuộc sống, là yếu tố giúp duy trì và đảm bảo sự sống cho con người. Hiện nay, cùng với thực trạng khủng hoảng nguồn nước sạch thì việc khai thác, xử lý nước uống, vận chuyển, phân phối, lưu trữ, thải bỏ nước cũng có tác động mạnh mẽ đến môi trường. Nhận thức về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường cũng như các tác động có thể xảy ra liên quan đến các sản phẩm nói chung và sản phẩm nước nói riêng, từ khâu sản xuất đến tiêu dùng thải bỏ đã làm gia tăng mối quan tâm đến việc xây dựng phương pháp nhằm đề cập và thông hiểu các tác động này. Một trong những kỹ thuật đang được nghiên cứu triển khai cho mục đích đó là đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA).

Ô nhiễm không khí ở khu vực đô thị đang ngày càng trở thành mối quan tâm môi trường lớn ở các thành phố trên thế giới. Sự gia tăng dân số ở các thành phố lớn đã dẫn đến sự gia tăng các hoạt động giao thông. Nồng độ bụi trong môi trường không khí xung quanh tại khu vực đô thị là do phương tiện lưu thông, khí thải do mòn lốp, phanh và bụi đường.

Xử lý chất thải rắn luôn là một vấn đề thách thức đối với hầu hết các quốc gia trên thế giới. Chôn lấp theo truyền thống là phương pháp xử lý chất thải phổ biến nhất. Tuy nhiên, giải pháp này bộc lộ một loạt nhược điểm như chiếm diện tích đất lớn, phát thải khí nhà kính (chủ yếu là CO2 và CH4), phát nước rỉ rác, phát sinh mùi hôi, nguy cơ cháy/nổ hoặc lở đất, gây nguy hiểm cho cả môi trường và sức khỏe con người. Ngoài ra, chôn lấp chất thải rắn gây lãng phí tài nguyên vì không thu hồi được những vật liệu có giá trị. Ở nước ta, chôn lấp rác hiện vẫn là giải pháp chủ yếu hiện nay. Phần lớn các bãi chôn lấp rác đều đã trở nên quá tải. Đặc biệt là ở nông thôn, tỉ lệ chất thải rắn phát sinh từ sản xuất và sinh hoạt được xử lý chiếm tỉ trọng bé, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường. Vì vậy, việc tìm kiếm một giải pháp xử lý triệt để rác có thể áp dụng bền vững là rất quan trọng. Theo luật Bảo vệ môi trường hiện hành, chất thải rắn phải được phân loại tại nguồn, tạo điều kiện để áp dụng các công nghệ mới trong việc xử lý rác ở các công đoạn tiếp theo.

Nghiên cứu về rạn san hô trước đây yêu cầu nhiều thời gian để phân tích thủ công, nhưng sự xuất hiện của trí tuệ nhân tạo đang tạo ra sự thay đổi đáng kể trong lĩnh vực này.

Giun quế hay còn gọi là giun đỏ được nuôi và sản xuất thương mại ở nhiều địa phương. Trong nông nghiệp, giun quế được xem là loại thức ăn sạch, giàu đạm bổ sung dinh dưỡng cho gia súc, gia cầm. Bên cạnh đó, phân giun quế cũng được đánh giá là một chế phẩm phân hữu cơ sinh học rất tốt cho nhiều loại cây trồng, sử dụng thay thế phân vô cơ, như giải pháp để sản xuất các loại rau sạch, an toàn. Tuy nhiên, tại nhiều địa phương, các trang trại chăn nuôi thường tận dụng phân gia súc, gia cầm kết hợp với rơm rạ hoặc rác thải sinh hoạt để nuôi giun quế. Nuôi giun qué bằng phân tươi của động vật có thể gây ra các vấn đề liên quan an toàn vệ sinh và ô nhiễm môi trường.

Biến đổi khí hậu trong những năm qua đã tạo ra những tác động ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt qua các hiện tượng thời tiết cực đoan và tình trạng nước biển dâng, ảnh hưởng trực tiếp đến an ninh lương thực, an ninh nguồn nước, và sự phát triển bền vững. Hội nghị COP 26 nhấn mạnh rằng thế giới cần tiếp tục duy trì mục tiêu giữ mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu dưới 1,50C so với thời kỳ tiền công nghiệp. Năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió, đóng vai trò then chốt trong việc giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải khí nhà kính, từ đó góp phần vào phát triển kinh tế bền vững và bảo vệ môi trường.

Hệ thống điện hiện nay ở Việt Nam đang được thiết kế và vận hành chủ yếu theo hướng truyền tải điện năng từ những nhà máy phát điện lớn qua lưới truyền tải và phân phối để cung cấp cho phụ tải điện. Sự phát triển mạnh mẽ của nguồn điện mặt trời mái nhà (PV) trong những năm gần đây đã tạo ra thay đổi lớn đối với lưới điện phân phối. Do tính chất bất định của nguồn điện mặt trời, tích hợp một lượng lớn nguồn điện này vào lưới gây ra những thách thức đối với công tác quản lý và vận hành lưới điện như các vấn đề về quá điện áp, dao động điện áp, dòng điện ngược gây quá tải đường dây và máy biến áp, ảnh hưởng tới hoạt động tin cậy của hệ thống bảo vệ rơ le. Chính sách khuyến khích phát triển điện mặt trời mái nhà theo hướng tự sản tự tiêu nhằm giảm gánh nặng lên lưới điện được nhiều nước áp dụng trong đó có Việt Nam. Các nghiên cứu đã cho thấy, chiến lược điều khiển nhằm tối đa hóa khả năng tự tiêu thụ năng lượng mặt trời trong các hệ thống quang điện dân dụng sẽ trở nên hiệu quả hơn khi kết hợp ắc quy lưu trữ vào hệ thống hoặc sử dụng các biện pháp điều chỉnh phụ tải (DR) ở phía hộ tiêu thụ.

Tăng trưởng dân số, phát triển kinh tế và đô thị hóa tại các thành phố đã và đang gây ra nhiều áp lực đến quản lý chất thải rắn (CTR) đô thị. Quá trình đô thị hóa tạo ra nhu cầu lớn hơn về tiêu thụ sản phẩm, hàng hóa và dịch vụ, khiến cho CTR không ngừng tăng khối lượng, đa dạng về thành phần, và mức độ nguy hại. Tiêu thụ hàng hóa và sản phẩm tiêu dùng gia tăng, đặc biệt là các sản phẩm đóng gói và sản phẩm có chu kỳ sử dụng ngắn. Văn hóa tiêu dùng hiện đại thường khuyến khích sự tiêu thụ với quy mô lớn và sự đổi mới liên tục, ngày càng tạo ra nhiều CTR hơn, đặc biệt là chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH). CTRSH phát sinh ở Việt Nam hiện nay khoảng 23,6 triệu tấn/năm 35.000 tấn/ngày tại khu vực đô thị và 28.000 tấn/ngày tại khu vực nông thôn, tăng 46% so với năm 2010. Trong đó, khoảng 25% tổng lượng phát sinh tại các thành phố, đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh (3,4 triệu tấn/năm), thủ đô Hà Nội (2,4 triệu tấn/năm), Bình Dương (0,97 triệu tấn/năm), Thanh Hoá (0,8 triệu tấn/năm), Hải Phòng (0,7 triệu tấn/năm), Đồng Nai (0,69 triệu tấn/năm), Quảng Ninh (0,56 triệu tấn/năm), Bình Thuận (0,54 triệu tấn/năm) và Đà Nẵng (0,39 triệu tấn/ năm). Theo báo cáo, khoảng 83 - 85% CTR phát sinh tại các đô thị được thu gom và xử lý, còn lại khoảng 15 - 17% bị thải bỏ ra môi trường hoặc xử lý không phù hợp như chôn lấp lộ thiên tại bãi đất, ao hồ hoặc đốt lộ thiên, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Lượng CTRSH không ngừng tăng đã trở thành gánh nặng với cơ quan quản lý trong việc đảm bảo thu gom và xử lý toàn bộ rác thải.