Xử lý rác thải
Đốt rác phát điện, tiềm năng và hiện thực cho Việt Nam
Việt Nam đang đối mặt với bài toán xử lý rác thải, trong khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Đốt rác phát điện được xem là giải pháp kép: vừa giảm ô nhiễm môi trường, vừa tạo ra nguồn điện sạch, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tận dụng rác thành nguồn năng lượng tái tạo. Bài viết này sẽ chỉ ra những tiềm năng của lò đốt rác thải điện đối với môi trường, phát triển nền kinh tế tại Việt Nam.
Những kinh nghiệm từ thế giới
Quá trình đốt rác thải đô thị đã xuất hiện ở châu Âu từ những năm 1930 với mục đích giảm thiểu khối lượng và thể tích chất thải. Ngày nay, các nhà máy đốt rác hiện đại có khả năng giảm đến 90% lượng chất thải rắn. Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa với việc thời gian sử dụng của các bãi chôn lấp chất thải sẽ kéo dài gấp 10 lần. Hơn nữa, chất thải sau đốt chủ yếu là chất vô cơ, không gây ra các vấn đề ô nhiễm thứ cấp như mùi hôi, nước rỉ rác hay trở thành môi trường thuận lợi cho vi khuẩn gây bệnh như rác thải thông thường. Bảng 1 dưới đây thể hiện tình hình xử lý rác bằng phương pháp thiêu đốt tại một số quốc gia trên thế giới.
Các công nghệ lò đốt rác rất đa dạng, bao gồm nhiều loại hình khác nhau như lò đốt thủ công, lò đốt một cấp, lò đốt nhiều cấp, lò đốt thùng quay, lò đốt tầng sôi, lò đốt nhiều tầng, lò đốt kiểu nhiệt phân và lò đốt kiểu khí hóa. Công nghệ biến rác thải thành năng lượng (Waste to Energy) đã được áp dụng từ lâu tại các nước phát triển, tận dụng nhiệt lượng sinh ra từ quá trình đốt để sản xuất hơi nước hoặc nước nóng phục vụ hệ thống sưởi ở các vùng ôn đới. Tuy nhiên, việc ứng dụng để phát điện chỉ xuất hiện muộn hơn. Một số bằng sáng chế liên quan đến đốt rác phát điện đã được đăng ký từ đầu những năm 1980. Đến khoảng đầu thế kỷ 21, các nhà máy đốt rác quy mô lớn và các trung tâm xử lý chất thải phát triển mạnh mẽ, với công suất đốt lớn nhằm tạo ra hơi quá nhiệt, đủ để vận hành turbine phát điện.
Quy trình xử lý rác thải để phát điện
Thu gom và phân loại rác là bước quan trọng để đảm bảo quá trình xử lý diễn ra hiệu quả. Rác thải sinh hoạt có đặc điểm đa dạng, bao gồm kim loại, sành sứ, rác hữu cơ từ thực phẩm, giấy, nilon, cao su, nhựa và thậm chí cả đất đá. Trong quá trình thu gom và xử lý, có một số vấn đề cần lưu ý:
- Nếu rác có tỷ lệ chất dễ cháy thấp hoặc độ ẩm quá cao, việc đốt sẽ không hiệu quả do không tạo đủ nhiệt để duy trì quá trình cháy. Tình trạng này thường gặp ở rác hữu cơ có độ ẩm lớn.
- Rác chứa nhiều nilon, nhựa, cao su, vải vụn, pin, thực phẩm có dầu mỡ… dễ cháy nhưng lại phát sinh khí thải độc hại như axit, furan, dioxin, hơi chì, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
- Các loại rác cồng kềnh, cứng, khó vận chuyển và phân loại có thể làm chậm quá trình xử lý.
- Việc thu gom và tập kết rác có thể gây ô nhiễm mùi, ảnh hưởng đến người lao động và cư dân xung quanh, thậm chí dẫn đến phản đối từ cộng đồng.
Do tính chất hỗn tạp của rác, cần thực hiện nhiều bước xử lý để biến rác thành nhiên liệu:
– Phân loại rác thành ba nhóm chính:
- Rác có thể đốt được như giấy, nilon, cao su…
- Rác hữu cơ có thể ủ như rau, củ, quả, thực phẩm thừa…
- Chất trơ không cháy được như đất, đá, sành sứ, vật liệu xây dựng…
- Việc phân loại hiện nay chủ yếu dựa vào hệ thống máy móc với độ chính xác tương đối.
– Các thành phần dễ cháy có thể được làm khô, nghiền nhỏ để tạo thành viên nhiên liệu hoặc đốt trực tiếp tùy theo công nghệ sử dụng.
– Rác hữu cơ có thể được xử lý bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh hoặc ủ để tạo khí sinh học (CH4), sau đó đốt trong lò hơi để tạo năng lượng.
– Chất trơ có thể được đem đi chôn lấp.
Ngoài ra, quá trình phân loại cũng giúp thu hồi các vật liệu có thể tái chế như nhựa, nilon, kim loại để tận dụng hoặc bán lại.
Đốt rác trong lò hơi để sản xuất hơi nước quá nhiệt và phát điện
Quá trình đốt rác trong lò hơi nhằm tạo ra hơi nước quá nhiệt cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, chẳng hạn như QCVN61-MT:2016/BTNMT đối với chất thải rắn sinh hoạt hoặc các quy chuẩn riêng cho chất thải công nghiệp, y tế. Khi đốt rác, một lượng nhiệt lớn được sinh ra, có thể tận dụng để phục vụ các mục đích như sấy, sưởi hoặc ứng dụng trong các quy trình công nghiệp.
Tuy nhiên, do khó triển khai các hệ thống sử dụng nhiệt gần khu vực tập kết rác, việc sản xuất điện từ nhiệt thải được xem là giải pháp khả thi nhất. Trong trường hợp này, lò đốt rác hoạt động như một lò hơi tạo hơi quá nhiệt, đồng thời đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của lò đốt chất thải theo quy chuẩn hiện hành.
Các lò hơi đốt rác thường được chế tạo từ vật liệu chịu áp lực cao, nhưng dễ bị ăn mòn do khí thải chứa nhiều axit và các thành phần độc hại. Vì vậy, hệ thống xử lý khí thải đòi hỏi công nghệ phức tạp và tốn kém, dẫn đến chi phí đầu tư và vận hành cao hơn so với lò đốt rác thông thường. Ngoài ra, do tính chất nhiên liệu từ rác không ổn định, các lò đốt thường phải sử dụng dầu hỗ trợ để duy trì nhiệt độ ổn định, làm tăng thêm chi phí vận hành.
Hơi nước quá nhiệt sinh ra từ lò hơi sẽ được dẫn đến tua-bin hơi nước để làm quay máy phát điện. Sau khi giãn nở và sinh công, hơi nước được ngưng tụ thành nước tại bình ngưng nhờ hệ thống làm mát, sau đó được bơm trở lại lò hơi, tạo thành một chu trình kín.
Mô hình này áp dụng chu trình Rankine, tương tự như các nhà máy nhiệt điện đốt than, nhưng sử dụng rác làm nhiên liệu chính. Tùy quy mô, công suất phát điện có thể đạt từ vài MW đến hàng chục MW. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của hệ thống đốt rác thường thấp (khoảng 25–30%) do kích thước lò nhỏ và nhiệt độ hơi quá nhiệt không cao.
Việt Nam có thể áp dụng được những gì?
Khái niệm “điện rác” đã dần trở nên phổ biến ở Việt Nam trong những năm gần đây. Tiền đề cho sự phát triển này bắt đầu từ khoảng năm 2004, khi các dự án WtE (Waste to Energy – chuyển hóa rác thải thành năng lượng) lần đầu tiên được giới thiệu. Đến nay, nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước đã đề xuất triển khai các dự án đốt rác phát điện tại nhiều địa phương, bao gồm:
- Dự án của Công ty Waste to Energy Pte.Ltd. (Singapore): Xử lý rác thải rắn kết hợp phát điện.
- Dự án của Công ty Fluid Tech (Australia): Triển khai tại TP.HCM, Bà Rịa – Vũng Tàu và Khu kinh tế Dung Quất.
- Dự án nhiệt phân rác: Hợp tác giữa Công ty Đại Lâm (Việt Nam) và Entropic Energy Co (Mỹ).
- Dự án của Tập đoàn Keppel (Singapore): Nghiên cứu khả thi xây dựng nhà máy đốt rác phát điện công suất 1.000–2.000 tấn/ngày tại TP.HCM.
Theo kinh nghiệm quốc tế, dù áp dụng công nghệ nào, việc tuân thủ đầy đủ và đồng bộ các quy trình kỹ thuật là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả.
Mặc dù tiềm năng lớn, nhiều dự án WtE vẫn chưa thể triển khai do bất đồng về chi phí xử lý rác và giá bán điện. Một nguyên nhân khác là rác thải chưa được phân loại tốt, dẫn đến tỷ lệ rác hữu cơ cao – loại rác có khả năng cháy kém, buộc phải sử dụng thêm nhiên liệu hỗ trợ, làm tăng chi phí vận hành.
Do đó, để thu hút đầu tư và phát triển bền vững ngành điện rác, Việt Nam cần hoàn thiện chính sách giá điện, cơ chế xử lý rác và đặc biệt là nâng cao ý thức phân loại rác tại nguồn. Chỉ khi giải quyết được những vấn đề này, các dự án WtE mới có thể phát huy hiệu quả, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại các đô thị lớn.
Kết Luận
Đốt rác phát điện là giải pháp bền vững cho Việt Nam, giúp giảm ô nhiễm, tạo năng lượng sạch. Tuy còn nhiều thách thức, nhưng với chính sách hỗ trợ, công nghệ tiên tiến, và sự hợp tác quốc tế, Việt Nam hoàn toàn có thể phát triển mô hình này.
