Điện rác - hướng đi cho tương lai phát triển bền vững

Hiện nay, trên 70% lượng rác thải tại Việt Nam đang được xử lý chủ yếu bằng công nghệ chôn lấp, chỉ có 13% rác được đốt cháy để thu hồi năng lượng.

Xử lý rác sinh hoạt ở đô thị là vấn đề nóng không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn cầu.

Theo số liệu của Ngân hàng Thế giới (WB), tại nhiều nước đang phát triển việc quản lý chất thải rắn có thể tiêu tốn 20-50% ngân sách, một con số gây sốc.

Lượng chất thải rắn toàn cầu đang tăng lên nhanh chóng, từ hơn 3,5 triệu tấn mỗi ngày trong năm 2010, lên hơn 6 triệu tấn mỗi ngày vào năm 2025.

Chất thải độc hại từ các thành phố đã đủ để lấp đầy một dòng xe chở hàng dài 5.000 cây số mỗi ngày.

Chi phí toàn cầu cho việc đối phó với tất cả những thùng rác đó cũng tăng lên, từ 205 tỷ USD trong năm 2010 lên 375 tỷ USD vào năm 2025.

Công nghệ điện rác – nhìn từ thế giới

Lượng chất thải rắn toàn cầu đang tăng lên nhanh chóng, từ hơn 3,5 triệu tấn mỗi ngày trong năm 2010, và dự kiến sẽ tăng lên hơn 6 triệu tấn mỗi ngày vào năm 2025. Chất thải từ các thành phố đã đủ để lấp đầy một dòng xe chở hàng dài 5.000 cây số mỗi ngày. Do đó, việc xử lý chất thải trở thành vấn đề cấp bách cần giải quyết. Khi việc chôn lấp chất thải trở nên lạc hậu và kém hiệu hiệu quả, nhiều phương pháp xử lý mới đã được phát triển như đốt, chế biến compost... Nhiều quốc gia thậm chí còn tận dụng chất thải để trở thành nguồn nguyên liệu cho sản xuất điện và gặt hái được nhiều thành công, điển hình là một số nước Châu Âu, Nhật và Trung Quốc.

Ở Châu Âu: Sau khi lệnh cấm chôn lấp chất thải không qua xử lý được ban hành, nhiều lò đốt chất thải đã được xây dựng để xử lý chất thải rắn (CTR). Gần đây, một số thành phố đã bắt đầu xây dựng và đưa nhiều lò đốt CTR phát điện đi vào hoạt động. Tại châu Âu, điện tạo ra từ chất thải được coi là từ một nguồn năng lượng tái tạo (Renewable Energy Resorce - RES) và nếu cơ sở đốt chất thải phát điện do tư nhân điều hành thì sẽ được hưởng một số khoản ưu đãi thuế.

Điển hình của việc áp dụng công nghệ đốt chất thải phát điện là Thụy Điển: Trong số chất thải cần xử lý, lượng chất thải cần phải chôn lấp chỉ chiếm khoảng 1%, lượng chất thải được tái chế chiếm 47% và lượng chất thải được đốt để sản xuất nhiệt và điện chiếm 52%. Thụy Điển đã thiết lập mạng lưới đốt chất thải để thu lại nguồn điện, hoà vào mạng điện Quốc gia và 50% lượng điện năng tiêu thụ trong nước là từ năng lượng tái tạo.

Để đáp ứng “nhu cầu về chất thải” rất lớn này, người dân Thuỵ Điển đã và đang thực hiện theo một quy trình phân loại chất thải rất khoa học, kể từ những năm 1970. Tuy nhiên lượng chất thải trong nước vẫn không đủ, Thuỵ Điển còn phải nhập khẩu chất thải từ các nước khác. Đây là một chính sách thông minh, Thuỵ Điển không những tận dụng rất tốt “tài nguyên chất thải”, mà còn được các nước lân cận trả tiền để “sử dụng” chất thải hộ.

Ở Nhật Bản: So với các nước Châu Âu, Nhật Bản không phải là Quốc gia đi đầu về tái chế chất thải. Nhưng họ là Quốc gia đi đầu trong việc phân loại chất thải và xử lý chất thải hiệu quả, trong đó phải kể đến việc đốt chất thải một cách triệt để bằng công nghệ CFB (Circulating fluidized bed - Công nghệ đốt hóa lỏng tầng sôi).

Công nghệ CFB xử lý chất thải bằng cách vùi chất thải vào một lớp cát, sau đó sử dụng lưu lượng không khí trong quá trình nung lò, cùng một số hóa chất khác để tiêu hủy chất thải. Chất thải bên trong lò sẽ được đối lưu liên tục, và sẽ bị tiêu huỷ hết trong thời gian rất nhanh, kể cả những vật liệu khó tiêu hủy. Không chỉ vậy, công nghệ này cũng giúp lượng khí thải như NO và NO₂ giảm đi rất nhiều, cùng giá thành rẻ hơn những loại hình khác. Lượng nhiệt năng sau khi đốt cũng được sử dụng để sản xuất điện.

Ở Trung Quốc: Đốt chất thải phát điện trở thành xu thế mới tại Trung Quốc. Do nền kinh tế phát triển nhanh chóng và tốc độ đô thị hóa cao, mỗi năm Trung Quốc thải ra 250 triệu tấn chất thải. Chất thải sinh hoạt một mặt đang tạo áp lực rất lớn đối với môi trường và sự phát triển của đô thị, mặt khác lại là nguồn tài nguyên đem lại lợi ích kinh tế to lớn. Việc khai thác chất thải cũng trở thành bộ phận cấu thành quan trọng của ngành công nghiệp bảo vệ môi trường tại quốc gia này.

Công tác xử lý đốt chất thải đô thị của Trung Quốc phát triển khá nhanh, khả năng xử lý đốt chất thải của năm 2011 tăng gấp 33 lần so với năm 2000, đạt 940 tấn/ngày. Đến cuối năm 2012, có 142 nhà máy đốt chất thải sinh hoạt phát điện đã được xây dựng và đưa vào vận hành hoạt động, tổng quy mô xử lý là 124 nghìn tấn, tổng công suất lắp đặt khoảng 2.600 MW. Phát điện nhờ chất thải tại Trung Quốc có bước khởi đầu khá muộn. Nhà máy phát điện nhờ chất thải đầu tiên được đưa vào vận hành năm 1987, thiết bị kỹ thuật chủ yếu đều nhập từ nước ngoài.

Tuy nhiên, việc đầu tư xây dựng từ thiết bị lò đốt nhập khẩu đến lò chế tạo trong nước rồi đến lò hơi tầng sôi tuần hoàn đã khiến cho ngành công nghiệp phát điện nhờ chất thải tại Trung Quốc đi từ không đến có, đồng thời đạt được sự phát triển nhanh chóng. Hiện tại, số lượng hệ thống đốt chất thải mới xây tại Trung Quốc đã chiếm hơn một nửa của thế giới. Hiện nay, khả năng đốt chất thải phát điện trên toàn Trung Quốc có thể đạt trên 310 nghìn tấn/ngày

Việt Nam từ chôn lấp đến công nghệ điện rác

Theo Bộ Công Thương, tại Việt Nam bình quân mỗi ngày khoảng 35.000 tấn rác thải sinh hoạt đô thị và 34.000 tấn rác thải sinh hoạt nông thôn được thải ra. Khối lượng rác tại Thủ đô Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh là 7.000-8.000 tấn rác mỗi ngày.

Hiện nay, trên 70% lượng rác thải tại Việt Nam đang được xử lý chủ yếu bằng công nghệ chôn lấp, trong đó 80% là bãi chôn lấp không hợp vệ sinh, gây hại cho môi trường. Chỉ có 13% rác được đốt cháy để thu hồi năng lượng.

Chôn lấp rác là công nghệ lạc hậu, tốn đất và gây ra nhiều tác hại, tạo ra nguy cơ cháy; ô nhiễm nước ngầm; phát tán khí metal; gây bệnh cho người lao động và người sống xung quanh; thu hút các loài động vật (chó, chim, động vật gặm nhấm, côn trùng)...

Việc chôn lấp rác ngoài tác động xấu đến môi trường thì còn phải đối mặt với sự phản đối của người dân ở gần khu xử lý rác, chi phí cho việc thu gom, vận chuyển ngày một tăng trong khi tài nguyên rác bị lãng phí.

Theo các chuyên gia về môi trường và điện năng, công nghệ đốt chất thải để tạo ra điện ngày càng được áp dụng rộng rãi do có một số ưu điểm nổi bật so với các công nghệ khác, như giảm được 90-95% thể tích và khối lượng chất thải; có thể tận dụng nhiệt; giảm phát thải khí nhà kính so với biện pháp chôn lấp; giảm thiểu ô nhiễm nước, mùi hôi...

Các phương án cho công nghệ điện rác tại Việt Nam

Phương án 1, sản xuất khí nhiên liệu để đốt trong các động cơ đốt trong và chạy máy phát điện. Chất thải khó phân hủy được tạo thành viên nhiên liệu và đốt trong các lò khí hóa để sinh ra nhiên liệu khí dưới dạng khí đốt tổng hợp (syngas).

Chất thải dễ phân hủy được đưa vào hầm ủ sinh khối để sản xuất ra khí đốt dưới dạng khí sinh học (biogas).

Trước tiên, rác được phân loại trên dây chuyền, tách chất thải chung thành chất thải phi nhiên liệu (đất đá, chai lọ, sắt thép) và chất thải nhiên liệu (chất thải cháy được).

Sau đó, chất thải nhiên liệu được phân loại thành chất thải khó phân hủy (nilon, cành cây, gỗ, giấy...) và chất thải dễ phân hủy (thực phẩm, rau...).

Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của các công nghệ dạng này thường chỉ đạt được dưới 20%, vẫn mang tính thử nghiệm và chưa được thương mại hóa ổn định với công suất lớn.

Còn ở phương án 2, rác thải khi đưa về nhà máy chỉ cần được loại bỏ các chất thải phi nhiên liệu cỡ lớn dễ tách biệt, sau đó tập trung trong bể chứa rác kín.

Trong quá trình ủ từ 12-15 ngày, các chất hữu cơ trong rác tiếp tục bị phân hủy, hình thành nước rỉ rác, sau đó nước được tách ra tại đáy bể theo một quy trình riêng biệt bao gồm các quá trình xử lý yếm khí, hiếu khí, lắng, lọc.

Nhiệt thừa trong quá trình đốt tiêu hủy rác sẽ được tận dụng để đun nóng nước, qua đó sinh hơi và chuyển sang tua bin để sản xuất ra điện năng như các nhà máy nhiệt điện khác.

Công nghệ này không cần phân loại rác thải, diện tích nhà máy xử lý không quá lớn, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn so với công nghệ theo phương án 1, tuy nhiên cũng chỉ dao động ở mức từ 25-30%.

Điểm hạn chế của công nghệ này là chi phí đầu tư lớn, hệ thống xử lý môi trường cũng tốn kém, tính khả thi cao hay thấp tùy thuộc vào thành phần rác thải.

Việt Nam từng bước đưa điện rác vào thực tế

Ngày 25/7 vừa qua, nhà máy điện rác Sóc Sơn, dự án điện rác lớn Việt Nam và lớn thứ 2 trên thế giới, chỉ sau nhà máy điện rác Thâm Quyến (Trung Quốc) đã chính thức hòa vào lưới điện quốc gia.

Đây là dự án có tổng mức đầu tư khoảng 7.000 tỷ đồng do chủ đầu tư Công ty Cổ phần môi trường năng lượng Thiên Ý, Tổng thầu MCC (Trung Quốc) thực hiện.

Bà Nguyễn Thị Hồng Vân - Tổng giám đốc phát triển thị trường tại Đông Nam Á, Công ty Cổ phần Môi trường Năng lượng Thiên Ý cho biết: Nhà máy điện rác Sóc Sơn đã có thời gian vận hành thử nghiệm quy trình đốt rác lấy điện, đã được kiểm tra kỹ lưỡng và nghiệm thu. Hôm nay, nhà máy đã hòa lưới điện thành công tổ máy số 1 của giai đoạn 1, trong quá trình vận hành nhà máy đã nghiêm túc thực hiện và đảm bảo các yếu tố bảo vệ môi trường.

Dự kiến khoảng 20 MW điện sinh ra từ quá trình đốt rác sẽ phục vụ hoạt động của nhà máy và khoảng 50 MW sẽ hoà vào điện lưới quốc gia. Việc vận hành nhà máy chia làm 3 giai đoạn với tổng số 5 lò đốt và 3 tổ máy phát điện.

Giai đoạn 1 sẽ có 1 lò đốt và 1 tổ máy vận hành, khoảng 1.000 tấn rác tươi sẽ được nhà máy tiếp nhận mỗi ngày. Giai đoạn 2 gồm 2 lò đốt và giai đoạn 3 gồm 2 lò đốt nữa sẽ vận hành trong năm 2022.

Nhà máy sử dụng 5 lò ghi cơ học kiểu Waterleau của Bỉ, khi đi vào hoạt động 5 lò đốt có tổng công suất lớn sẽ xử lý được 4.000 tấn rác khô, tương đương 5.000 tấn rác tươi mỗi ngày, giải quyết được từ 60-70% lượng rác đang chôn lấp của Hà Nội hiện nay. Giải quyết việc xử lý rác thải sinh hoạt không phân loại của 9 quận nội thành và 5 huyện (Thanh Trì, Gia Lâm, Từ Liêm, Đông Anh, Sóc Sơn).

Nhà máy điện rác Sóc Sơn sau khi đi vào vận hành sẽ đáp ứng được nhu cầu giải quyết vấn đề xử lý rác thải của thành phố Hà Nội, góp phần xây dựng và phát triển thành phố Hà Nội thông minh, bền vững. Đặc biệt, có ý nghĩa quan trọng trong công tác bảo vệ môi trường và tận dụng nguồn năng lượng tái tạo, phù hợp với chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững của chính phủ.