Xử lý rác thải
Kinh nghiệm đốt rác phát điện trên thế giới và đề xuất giải pháp cho Việt Nam
Đốt rác phát điện là một trong những giải pháp hiệu quả nhằm xử lý rác thải đồng thời tạo ra năng lượng tái tạo, góp phần giải quyết bài toán năng lượng và bảo vệ môi trường. Trong bối cảnh ô nhiễm ngày càng gia tăng và lượng rác thải sinh hoạt không ngừng tăng lên, xu hướng này đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới. Việc chuyển hóa rác thải thành nguồn nhiên liệu giúp giảm thiểu lượng rác chôn lấp, giảm phát thải khí nhà kính, và tăng cường sử dụng năng lượng tái chế.
Tổng quan phát triển đốt rác phát điện trên thế giới
Công nghệ đốt rác phát điện trên thế giới
Theo Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), hiện chỉ có khoảng 13% tổng lượng rác thải đô thị trên toàn cầu được xử lý bằng phương pháp đốt rác phát điện. Công nghệ này được đánh giá cao nhờ khả năng bảo vệ môi trường và tạo ra nguồn năng lượng tái tạo, được xem là một hướng đi quan trọng cho phát triển bền vững. Mặc dù một số quốc gia đã sử dụng lò đốt rác từ lâu để tiêu hủy rác và tận dụng nhiệt năng phục vụ sưởi ấm, nhưng mãi đến đầu những năm 1980, các dự án đốt rác phát điện mới bắt đầu xuất hiện tại châu Âu. Đến đầu những năm 2000, công nghệ này đã phát triển mạnh mẽ tại nhiều nước phát triển, với việc xây dựng các lò đốt rác và trung tâm xử lý rác quy mô lớn, sử dụng lượng rác đốt lớn để sản xuất nhiệt năng, làm quay tua-bin và tạo ra điện. Hiện nay, công nghệ đốt rác phát điện đã đạt được nhiều thành tựu và được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển nhờ những ưu điểm vượt trội như giảm 90-95% thể tích và khối lượng chất thải, tận dụng nhiệt năng, giảm phát thải khí nhà kính so với chôn lấp, và hạn chế ô nhiễm nước cũng như mùi hôi.
Công nghệ đốt rác phát điện hiện đại được chia thành 4 công đoạn chính: (1) Thu gom, phân loại và vận chuyển rác thải đến nhà máy; (2) Đốt rác và xử lý khí thải độc hại; (3) Tạo ra hơi nước quá nhiệt liên tục để vận hành tua-bin; (4) Chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng. Trong đó, công đoạn thu gom và phân loại rác được coi là quan trọng nhất để đảm bảo hiệu quả xử lý.
Tuy nhiên, rác thải đô thị có tính chất đa dạng, bao gồm nhiều loại như kim loại, sành sứ, thủy tinh, rác hữu cơ, thực phẩm, giấy, nilon, cao su, nhựa và đất đá. Điều này gây ra một số thách thức trong quá trình xử lý: (1) Nếu rác có quá ít thành phần cháy được hoặc độ ẩm cao, việc đốt rác sẽ không hiệu quả do lượng nhiệt sinh ra không đủ để duy trì quá trình cháy. Tình trạng này thường xảy ra ở các nước nhiệt đới với lượng rác hữu cơ lớn. (2) Rác chứa nhiều nilon, nhựa, thực phẩm dạng thịt, cao su, vải vụn hoặc pin có thể tạo ra nhiều nhiệt nhưng đồng thời phát thải các khí độc hại như furan, dioxin và hơi chì, gây nguy hiểm cho môi trường. (3) Rác thải có kích thước lớn, cứng và cồng kềnh gây khó khăn trong việc vận chuyển và phân loại. (4) Quá trình thu gom và tập kết rác thường gây ô nhiễm mùi hôi thối, ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động và cộng đồng dân cư sống gần khu vực xử lý, dẫn đến các phản đối xã hội mạnh mẽ.
Phát triển đốt rác phát điện tại một số nước trên thế giới
Châu Âu: Kể từ khi lệnh cấm chôn lấp chất thải được áp dụng ở châu Âu khoảng 40 năm trước, các lò đốt chất thải rắn (CTR) đã bắt đầu xuất hiện như một giải pháp xử lý hiệu quả. Sau đó, nhiều quốc gia đã phát triển các nhà máy đốt rác phát điện, coi đây là một nguồn năng lượng tái tạo. Các công ty tư nhân vận hành các nhà máy này được hưởng nhiều ưu đãi về thuế. Điển hình trong việc áp dụng công nghệ này là Thụy Điển. Sau nhiều năm triển khai, hiện nay chỉ còn khoảng 1% lượng chất thải được chôn lấp, 47% được tái chế và 52% được đốt để sản xuất điện. Lượng điện tạo ra từ rác thải đáp ứng hơn 50% nhu cầu tiêu thụ điện của quốc gia. Để đạt được thành tựu này, Thụy Điển đã xây dựng hệ thống phân loại rác thải tại nguồn từ những năm 1970. Đôi khi, quốc gia này còn phải nhập khẩu chất thải rắn từ nước ngoài để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho các nhà máy điện. Đây được xem là một chính sách thông minh, vừa tận dụng tài nguyên, vừa bảo vệ môi trường hiệu quả.
Nhật Bản: Mặc dù không phải là quốc gia đi đầu trong lĩnh vực tái chế, Nhật Bản lại nổi tiếng với công nghệ xử lý chất thải rắn hiệu quả hàng đầu thế giới. Một trong những công nghệ tiêu biểu là CFB – công nghệ đốt hóa lỏng tầng sôi, giúp tiêu hủy chất thải nhanh chóng, kể cả những loại rác khó thiêu hủy. Công nghệ này cũng giảm thiểu đáng kể lượng khí NO và NO2 thải ra môi trường, đồng thời có chi phí vận hành thấp hơn so với các phương pháp đốt khác. Hiện nay, Nhật Bản có khoảng 380 nhà máy đốt rác phát điện và đang tích cực xuất khẩu công nghệ này, đặc biệt là đến các nước Đông Nam Á.
Trung Quốc: Với tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng, Trung Quốc cũng đối mặt với lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) khổng lồ, lên đến 150 triệu tấn mỗi năm. Điều này gây áp lực lớn lên môi trường. Khi công nghệ đốt rác phát điện xuất hiện, Trung Quốc đã nhanh chóng nghiên cứu và áp dụng thành công. Tính đến cuối năm 2012, đã có 142 nhà máy đốt rác phát điện được xây dựng và đi vào hoạt động. Mặc dù khởi đầu muộn hơn so với các nước phát triển, nhưng hiện nay Trung Quốc sở hữu hơn một nửa số nhà máy đốt rác phát điện trên thế giới, với công suất xử lý hơn 310 nghìn tấn rác thải mỗi ngày.
Dubai (UAE): Nhà máy đốt rác phát điện Warsan của Dubai là một trong những nhà máy lớn nhất thế giới. Với công suất xử lý khoảng 2 triệu tấn rác thải mỗi năm, nhà máy này đáp ứng nhu cầu điện cho khoảng 135.000 hộ gia đình. Đi vào hoạt động từ tháng 3/2024, nhà máy đạt hiệu suất sản xuất điện khoảng 34%, cao hơn so với các nhà máy điện than thông thường. Quy trình biến rác thành điện bao gồm ba bước chính: đốt rác, tạo hơi nước và dẫn hơi nước để chạy tua-bin phát điện. Nhờ công nghệ hiện đại, nhà máy kiểm soát tốt các chất gây ô nhiễm, mặc dù vẫn có một số khí thải như CO2 được thải ra. Nhà máy này giúp giảm khoảng 1,5 tỷ tấn khí thải CO2 mỗi năm, góp phần bảo vệ môi trường.
Các dự án đốt rác phát điện ở Việt Nam
Theo thống kê từ Cục Kiểm soát Ô nhiễm Môi trường thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, đến cuối năm 2023, Việt Nam có khoảng 1.712 cơ sở xử lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH), bao gồm 467 lò đốt, 38 dây chuyền sản xuất phân compost và khoảng 1.207 bãi chôn lấp, trong đó nhiều bãi chôn lấp không đảm bảo vệ sinh. Một số khu liên hợp xử lý chất thải đã áp dụng công nghệ đốt kết hợp thu hồi năng lượng để phát điện, hoặc kết hợp giữa đốt, chôn lấp và sản xuất phân compost. Theo số liệu chưa đầy đủ, hiện nay khoảng 64% tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt được xử lý bằng phương pháp chôn lấp trực tiếp (giảm 6% so với năm 2019); 16% được xử lý tại các nhà máy sản xuất phân compost (không thay đổi so với năm 2019); và 20% được xử lý bằng phương pháp đốt (trong đó 9,3% thu hồi năng lượng và 10,7% đốt không thu hồi năng lượng, tăng 7% so với năm 2019). Các phương pháp khác như tái chế, khí hóa, và sản xuất viên nhiên liệu nén cũng đang được áp dụng.
Trong vòng 20 năm qua, Việt Nam đã triển khai khoảng 20 dự án nhà máy đốt rác phát điện. Một số nhà máy tiêu biểu bao gồm: Nhà máy đốt rác phát điện Cần Thơ của Công ty TNHH Năng lượng Môi trường EB tại xã Trường Xuân, huyện Thới Lai, TP. Cần Thơ, với công suất đốt 400 tấn rác/ngày; Nhà máy đốt rác phát điện Sóc Sơn (Hà Nội) với công suất đốt 5.000 tấn rác/ngày; Nhà máy xử lý CTR công nghệ cao phát điện của Công ty TNHH Môi trường Ngôi Sao Xanh tại tỉnh Bắc Ninh, công suất đốt 180 tấn rác/ngày (100 tấn CTRSH và 80 tấn CTRCN), đang trong giai đoạn vận hành thử nghiệm; Nhà máy điện rác Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh, công suất 300 tấn rác/ngày; Nhà máy điện rác Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh, công suất 500 tấn rác/ngày; Nhà máy điện rác Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh, công suất 500 tấn/ngày, dự kiến vận hành thử nghiệm vào quý 2/2024; Nhà máy điện rác Phú Sơn (Thừa Thiên – Huế), công suất 600 tấn rác/ngày; Nhà máy đốt chất thải phát điện Seraphin tại Khu xử lý CTR Xuân Sơn, Hà Nội, công suất 1.500 tấn rác/ngày; và Nhà máy phân loại xử lý rác sản xuất điện và phân bón khoáng hữu cơ tại xã Lý Trạch, huyện Bố Trạch, Quảng Bình.
Trong số 20 dự án nêu trên, chỉ có 3 nhà máy đã hoàn thành xây dựng, đi vào vận hành chính thức và phát điện lên lưới điện quốc gia. Cụ thể là: Nhà máy Đốt rác phát điện Thiên Lý tại Sóc Sơn, Hà Nội, với tổng vốn đầu tư khoảng 7.000 tỷ đồng, công suất đốt 5.000 tấn rác ướt/ngày (tương đương 4.000 tấn rác khô/ngày), công suất phát điện 75 MW, chính thức hòa lưới điện quốc gia từ ngày 25/7/2023. Đây là nhà máy đốt rác phát điện lớn nhất Việt Nam và nằm trong top 5 nhà máy lớn nhất thế giới, cùng với các nhà máy tại Thâm Quyến (Trung Quốc) và Dubai (UAE); Nhà máy đốt chất thải phát điện Seraphin tại Khu xử lý CTR Xuân Sơn, Hà Nội, công suất 1.500 tấn rác ướt/ngày; và Nhà máy đốt chất thải phát điện tại xã Trường Xuân, huyện Thới Lai, Cần Thơ.
Một số thách thức về đốt rác phát điện ở Việt Nam
Hiện nay, Việt Nam đang triển khai nhiều dự án đốt rác phát điện tại các địa phương trên cả nước. Tuy nhiên, hiệu quả của các dự án này vẫn còn hạn chế do gặp phải một số thách thức lớn:
Cơ chế, chính sách hỗ trợ chưa đủ hấp dẫn:
Các chính sách hỗ trợ phát triển dự án đốt rác phát điện ở nước ta còn nhiều bất cập, chưa tạo được sức hút đối với các nhà đầu tư trong và ngoài nước. Đầu tư vào lĩnh vực này gặp nhiều khó khăn về công nghệ, kỹ thuật, và hiệu quả kinh tế thấp, chỉ đạt khoảng 20-25%, thấp hơn nhiều so với các nhà máy nhiệt điện than hoặc khí hóa lỏng (hiệu quả đạt 40-42%). Chi phí đầu tư cho nhà máy điện rác rất cao, thời gian thu hồi vốn kéo dài từ 10-20 năm.
Hệ thống pháp lý liên quan đến đốt rác phát điện còn chung chung, thiếu hướng dẫn cụ thể và có sự chồng chéo giữa các Luật, Nghị định. Ví dụ, Quyết định số 31/2014/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế hỗ trợ phát triển dự án phát điện từ chất thải rắn (CTR) đã quy định giá mua điện, nhưng lại yêu cầu các dự án phải tuân theo quy hoạch ngành điện, gây khó khăn trong triển khai. Thủ tục đấu nối điện lưới quốc gia cũng phức tạp, cần ý kiến từ 7-8 cơ quan và mất trung bình 4-5 tháng, khiến nhiều nhà đầu tư e ngại.
Ngoài ra, giá mua điện từ các dự án đốt rác chưa có hành lang pháp lý rõ ràng, chỉ áp dụng cho một số công nghệ nhất định như đốt CTR trực tiếp hoặc khí thu hồi từ bãi chôn lấp. Các công nghệ mới như khí hóa phát điện, lên men tạo khí biogas phát điện chưa được quy định cụ thể về giá mua điện. Hiện vẫn chưa có hướng dẫn về giá xử lý CTR cho công nghệ điện rác, cũng như bộ tiêu chí để thẩm định, đánh giá công nghệ xử lý CTR phát điện.
Điều này dẫn đến tình trạng nhiều dự án điện rác bị đình trệ. Ví dụ, tại TP. Hồ Chí Minh, trong số 5 dự án điện rác, Nhà máy phát điện Gò Cát đã ngừng hoạt động do hết khí hỗ trợ phân hủy sinh học. Các dự án khác như Vietstar, Tâm Sinh Nghĩa, Tasco tại huyện Củ Chi và Công ty TNHH xử lý chất thải Việt Nam tại huyện Bình Chánh vẫn chưa hoàn thành do vướng thủ tục pháp lý.
Công nghệ đốt rác phát điện đòi hỏi nguồn rác ổn định và được phân loại nghiêm ngặt:
Công nghệ này yêu cầu rác thải phải có nhiệt trị cao, không lẫn tạp chất độc hại như Clo (có trong nhựa PVC), vì chúng có thể tạo ra các khí độc như dioxin, furan, PCB khi đốt. Tuy nhiên, tại Việt Nam, rác thải chưa được phân loại tại nguồn, độ ẩm cao do khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, dẫn đến nhiệt trị thấp hơn so với rác thải ở các nước khác.
Công nghệ đốt rác phát điện rất phức tạp, đặc biệt là việc xử lý các chất độc hại. Ở nhiệt độ trên 400°C, các chất hữu cơ chứa Clo sẽ tạo ra dioxin và furan. Các chất này chỉ bị phân hủy hoàn toàn ở nhiệt độ từ 1.200-1.400°C. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ giảm xuống dưới 300°C, dioxin có thể tái tạo lại. Do đó, lò đốt cần có buồng đốt thứ cấp với nhiệt độ trên 1.200°C để phân hủy dioxin, sau đó hạ nhiệt độ khói nhanh chóng (dưới 2 giây) xuống dưới 250-300°C để ngăn chặn sự tái tạo dioxin.
Buồng đốt thứ cấp không có chức năng đốt cháy kiệt các chất khí mà cần phun thêm dầu để duy trì nhiệt độ cao. Việc đặt lò hơi ở buồng thứ cấp sẽ làm giảm nhiệt độ, ảnh hưởng đến quá trình phân hủy dioxin. Để khử dioxin hiệu quả, người ta thường sử dụng than hoạt tính hấp thụ.
Những yêu cầu kỹ thuật phức tạp này khiến việc áp dụng công nghệ đốt rác phát điện tại Việt Nam gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khi nguồn rác thải chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn cần thiết.
Đề xuất các giải pháp thúc đẩy phát triển các dự án đốt rác phát điện ở nước ta
Theo Chiến lược quốc gia về quản lý tổng hợp chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) đến năm 2025, tầm nhìn 2050, Chính phủ đặt mục tiêu giảm tỷ lệ chôn lấp chất thải xuống còn 30% vào năm 2025. Để đạt được mục tiêu này, Bộ Tài nguyên và Môi trường (TN&MT) khuyến khích các địa phương có điều kiện chuyển sang phát triển công nghệ đốt rác phát điện. Hiện nay, đốt rác phát điện được xem là một trong những giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Phương pháp này mang lại nhiều lợi ích như: đảm bảo vệ sinh môi trường, tiết kiệm tài nguyên đất, tạo ra lợi ích kinh tế, đảm bảo an ninh năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính và góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu (BĐKH). Dưới đây là một số giải pháp nhằm thúc đẩy phát triển các dự án đốt rác phát điện tại Việt Nam trong thời gian tới:
– Ban hành các cơ chế, chính sách hỗ trợ, khuyến khích
– Cần hỗ trợ các dự án đốt rác phát điện việc lựa chọn công nghệ tiên tiến và kỹ thuật phù hợp với điều kiện Việt Nam
– Cần thực hiện triệt để việc phân loại rác thải tại tại nguồn
– Mô hình công nghệ đốt rác phát điện cần được giám sát chặt chẽ
– Hỗ trợ, khuyến khích các doanh nghiệp Việt Nam tự chủ sản xuất được các trang thiết bị và công nghệ của các nhà máy đốt rác phát điện
Kết Luận
Đốt rác phát điện là giải pháp tiềm năng giúp Việt Nam giải quyết bài toán rác thải và năng lượng. Với kinh nghiệm từ các nước đi đầu như Thụy Điển, Nhật Bản và Singapore, Việt Nam hoàn toàn có thể áp dụng thành công công nghệ này nếu có sự đầu tư đúng mức và chính sách hỗ trợ phù hợp. Hãy cùng chung tay vì một môi trường xanh và tương lai bền vững!
