RÁC THẢI ĐỂ SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG
Năm 2011, Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) ước tính toàn nước Mỹ đã thải ra 250 triệu tấn rác đô thị, nhưng trong đó 54% đã không được tái sử dụng phải đưa đi chôn lấp. Trong khi đó, ngay cả những phần rác thải đưa đi chôn lấp sau khi đã tái chế cũng có thể tiềm năng lớn đểsửdụng làm nhiên liệu. Đây ỉà nguồn năng lượng không thể bỏ qua khi chúng ta chưa đạt được nhiều tiến bộ trong việc giảm thiểu lượng phế thải thưc phẩm và chất dẻo.
Từ thập niên 1990, số lượng các cơ sở đốt rác thu hổi năng lượng tại Mỹ đã không tăng, mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu phát triển và triển khai công nghệ được thực hiện trong lĩnh vực này. Hiện nay, chỉ có khoảng 10% rác thải tại Mỹ được chuyển hóa thành năng lượng.
Tại Mỹ, hiện có gần 600 công ty phát triển công nghệ cho các quá trình xử lý rác thải và con số này vẫn tiếp tục gia tăng. Trong số đó, lĩnh vực công nghệ phân hủy yếm khí có 100 công ty, lĩnh vực sản xuất phân trộn có 34 công ty, lĩnh vực lên men sản xuất etanol có 30 công ty, lĩnh vực khí hóa có 174 công ty, lĩnh vực khí hóa plasma có 49 công ty, lĩnh vực nhiệt phân có 69 công ty, lĩnh vực nồi hơi với nhiên liệu từ phế thải có 59 công ty.
Trên toàn thế giới có 150 công ty đang vận hành các cơ sở xử lý rác thải rắn đô thị ở dạng biểu thị hoặc thương mại, 67 cơ sở sử dụng công nghệ tiêu hóa yếm khí, 48 cơ sở áp dụng công nghệ khí hóa, 19 cơ sở áp dụng công nghệ khí hóa plasma và 16 cơ sở áp dụng công nghệ nhiệt phân.
Những công nghệ khác nhau như trên cho phép tạo ra sản phẩm năng lượng sơ cấp ở các dạng khác nhau. Quá trình tiêu hóa yếm khí tạo ra khí tổng hợp, còn công nghệ lên men tạo ra nhiên liệu sinh học etanol. Khí tổng hợp có thể được sử dụng để sản xuất điện hoặc sử dụng trong sản xuất hóa chất, khí sinh học (biogas) thường được sử dụng để
phát điện. Quá trình nhiệt phân cũng tạo ra khí tổng hợp cùng với nhựa đường, dầu và than củi.
Những thách thức vế mặt thương mại Thời gian để cho các công nghệ xử lý rác thải có thể được hoàn thiện và áp dụng trên quy mô thương mại thường rất dài do tính phức tạp của các hỗn hợp rác thải. Khung thời gian dài như vậy khiến cho các nhà đầu tư trở nên hoài nghi và không sẵn lòng cấp vốn cho những dự án xử lý rác thải.
Mặt khác, các dự án chuyển hóa rác thải thành năng lượng cũng có thể phải chịu áp lực của những nhóm bảo vệ môi trường. Trong một số trường hợp, những áp lực này đã dẫn đến việc chấm dứt dự án ngay cả khi đã nhận được giấy phép hoạt động, đã ký hợp đổng hoặc đã chế tạo thiết bị. Ví dụ, dự án khí hóa rác thải gần thành phố Boise, bang Idaho (Mỹ) đã thất bại mặc dù được sự hỗ trợ của các cơ quan chính phủ và những bằng chứng khoa học đã chứng minh rằng việc vận hành nhà máy là an toàn. Đây là kết quả của các đợt tuyên truyền sai lệch do các nhà bảo vệ môi trường tổ chức, khẳng định rằng đây chỉ là một cơ sở hỏa táng. Dự án này đã thất bại tuy đang hoàn thành ở giai đoạn cuối, phần lớn
MÔI TRƯ0NG
máy móc thiết bị đã được sản xuất.
Quan điểm chung của công chúng Mỹ cho rằng, các nhà máy đốt rác để thu hổi năng lượng chỉ là những lò hỏa táng, vì vậy ngày càng nhiều rác thải rắn đô thị tại nhiều nơi trên đất Mỹ đã được đưa đi chôn lấp mà không được sử dụng để sản xuất năng lượng theo phương pháp an toàn đối với môi trường đồng thời giảm thiểu nhu cầu về diện tích chôn lấp. Vì vậy, các cơ quan chính phủ cũng như các nhà khoa học sẽ còn cần phải thực hiện nhiều công việc tuyên truyền giáo dục để nâng cao nhận thức của người dân.
Một vấn đề then chốt khác là khâu chuẩn bị nguyên liệu mà trong đó cần xem xét 4 yếu tố kinh doanh cơ bản khi thực hiện các dự án đốt rác thu hồi năng lượng. Đó là: nguồn cung nguyên liệu (thường thay đổi theo mùa và bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như hàm lượng ẩm), việc lựa chọn các thiết bị để xử lý nguyên liệu như máy nghiền, máy xay.... các biện pháp hậu cần như quản lý rác thải chở đến cơ
sở và cung cấp rác thải ở dạng nguyên liệu (chiếm đến 70% tổng chi phí), cũng như chi phí tiếp thị nguyên liệu đã xử lý để sản xuất năng lượng tại các cơ sở công nghiệp.
Hiện tại, khoảng 96% rác thải thực phẩm ở Mỹ được đưa đi chôn lấp. Công nghệ tiêu hóa yếm khí có tiềm năng rất lớn trong việc xử lý lượng rác thải này và đây là giải pháp đã được áp dụng nhiều tại một số nước châu âu như Đức. Tại Mỹ, chỉ có 19 nhà máy áp dụng công nghệ tiêu hóa yếm khí ỏ quy mô pilot và thương mại.
Trên thế giới hiện có khoảng 1600 nhà máy xử lý rác thải theo công nghệ tiêu hóa yếm khí, phần lớn đặt tại châu Âu, nơi mà quy trình phân loại rác thải đã phát triển đến trình độ cao.
Những thách thức đối với các nhà máy tiêu hóa yếm khí là chúng chỉ có thể xử lý rác thải hữu cơ. Lượng rác thải hữu cơ mà hiện đang được tiêu hủy bằng cách đốt trong các lò đốt rác hoặc được đưa đi chôn lấp tại Mỹ lên đến khoảng 33,8 triệu tấn/ năm, chúng có giá trị tiềm năng khoảng 165 triệu USD. Tẩm quan trọng của công nghệ tiêu hóa yếm khí là chi phí thấp hơn so với các công nghệ khác. Đổng thời một số công ty vận hành các thiết bị tiêu hóa yếm khí như Tập đoàn Quasar (Mỹ) đã tiết kiệm được nhiều năng lượng bằng cách sử
dụng nhiên liệu do các thiết bị này sản xuất ra để chạy các loại xe tải của mình.
Đối với phế thải chất dẻo, theo ước tính của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ, trong tổng số 62 triệu tấn/năm phế thải chất dẻo tại nước này chỉ có khoảng 8% được tái chế. Sau khi tái chế theo phương pháp truyền thống, hơn 90% lượng phế thải chất dẻo được đưa đi chôn lấp hoặc đốt.
Một sô' kết quả áp dụng thực tẽ
Công nghệ chuyển hóa phế thải chất dẻo thành dầu là công nghệ tương đối mới nhưng đang phát triển mạnh. Công ty Agilyx tại Mỹ là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới đã xây dựng và vận hành thương mại một cơ sở sản xuất dầu thô bậc tinh chế từ phế thải chất dẻo. Hiện mỗi năm Công ty sản xuất và bán hơn 500.000 galông dầu tổng hợp ra thị trường. Agilyx đã xây dựng 5 nhà máy với các thiết bị thế hệ đầu, công suất 50 tấn/ngày tại 3 bang của Mỹ và đang tham gia phát triển thế hệ tiếp với các thiết bị nạp liệu liên tục và tự làm sạch. Công ty hiện cũng đang có kế hoạch xây dựng nhiều nhà máy tương tự trên toàn thế giới.
Công ty Polyflow của Mỹ đã phát triển quá trình sử dụng tất cả các loại phế thải polyme hỗn hợp mà không cần phân loại hoặc làm sạch, để sản xuất một loại chất lỏng mà có thể được chuyển hóa thành nhiên liệu và các hợp chất hóa dầu như thường được sản xuất từ dầu mỏ. Công ty cho rằng, phương pháp này có thể là phương pháp được áp dụng để chuyển hóa nguyên liệu phế thải sẵn có tại các địa phương thành sản phẩm giá trị cao, bổ sung cho các hoạt động tái chế hiện có.
Tập đoàn bán lẻ thực phẩm của Mỹ là Kroger đã coi phế thải thực phẩm không phải là phế thải mà là một loại tài sản. Cách nhìn này cũng được chính quyền bang California ủng hộ khi đưa ra quy định cấm chôn lấp phế thải thực phẩm. Tập đoàn Kroger hiện đang sử dụng công nghệ tiêu hóa yếm khí để sản xuất khí sinh học từ những sản phẩm đã hết hạn sử dụng mà các cửa hàng trả lại cho trung tâm phân phối. Khí sinh học sản xuất ra được sử dụng để tạo ra năng lượng, đáp ứng 20% tổng nhu cầu năng lượng của trung tâm ■
HS
MÔI TRUONG
r
V I k h u Ẩ n g i ú p x ử l ý