Chƣơng 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu cơng nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt
1.6.3 Tình hình nghiên cứucacbon hóa ở Việt Nam
Rác thải đang ngày càng trở thành vấn đề bức xúc của xã hội. Với sự phát triển nhanh chóng của các đơ thị lớn nhƣ TP Hồ Chí Minh, Hà Nội và Hải phịng… thì vấn đề xử lý rác thải đô thị lại càng trở nên bức thiết. Ở nƣớc ta, phần lớn rác thải đƣợc xử lý thô sơ bằng cách vùi lấp tại các bãi rác với nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng cao, gây ra nhiều hậu quả xấu ảnh hƣởng tới sức khoẻ con ngƣời.
Có nhiều phƣơng pháp xử lý rác thải đô thị đã đƣợc nghiên cứu và áp dụng, trong đó có phƣơng pháp thiêu đốt. Phƣơng pháp này xử lý đƣợc nhiều loại chất thải (đặc biệt là các chất thải rắn khó phân huỷ nhƣ plastic, da, cao su…), tiết kiệm đƣợc diện tích cho các bãi chơn lấp. Tuy nhiên, nó lại gây tác động xấu đến mơi trƣờng khơng khí, ngồi ra chi phí cho việc xử lý khí thải của quá trình thiêu đốt rất tốn kém [15, 17, 22].
Trên cơ sở thực tế đó, một phƣơng pháp xử lý mới áp dụng đối với chất thải rắn giàu cacbon bằng nhiệt phân đã bắt đầu đƣợc các nhà khoa học không chỉ ở Việt Nam mà cả trên thế giới nghiên cứu. Phƣơng pháp cacbon hoá này vừa có thể xử lý đƣợc ơ nhiễm của chất thải với chi phí xử lý thấp hơn, vừa tạo ra đƣợc loại sản phẩm tái chế phục vụ kinh tế xã hội nhƣ than sạch làm nhiên liệu hoặc vật liệu hấp phụ dùng trong công nghệ xử lý ô nhiễm môi trƣờng. Bản chất của phƣơng pháp là đốt các chất thải rắn cháy đƣợc trong điều kiện thiếu ôxy hoặckhông có oxy hồn tồn.
Với những ƣu điểm vƣợt trội mà phƣơng pháp cacbon hố bằng nhiệt phân có đƣợc, trong thời gian qua, các nhà khoa học Viện Công nghệ Môi trƣờng đã tiến
hành nghiên cứu cơng nghệ cacbon hố để xử lý chất thải rắn đô thị Hà Nội và đã có một số kết quả khả quan cho việc áp dụng vào thực tế [31,24].
Hình 1.3 Lị nung cacbon hố đặt tại Viện Công nghệ môi trường và mẫu tre khơ trước cabon hố và mẫu than.
Cụ thể, hiệu suất thu hồi đối với giấy từ 22-30% và tƣơng đối ổn định; với nhựa là 25-39%; vải tƣơng đối cao từ 60-75% ở nhiệt độ 300, 400 độ C, nhƣng giảm hẳn xuống còn 14-59% ở nhiệt độ 500 độ C; gỗ đạt từ 15,5 – 25,5%; cao su là 20 – 35% [27].
Vì sản phẩm than thu hồi đƣợc định hƣớng nhƣ là nhiên liệu đốt cho công nghiệp và vật liệu làm giá thể sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trƣờng. Trong đó, để làm nhiên liệu đốt thì vật liệu khi đốt phải sinh ra nhiệt lƣợng cao và đƣợc đặc trƣng bởi thành phần TOC (tổng cacbon hữu cơ) có trong sản phẩm. Do đó, các nhà khoa học đã tiến hành phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng sản phẩm theo tiêu chí nhiệt năng thông qua chỉ tiêu TOC và nhiệt trị.
Bảng dƣới đây trình bày kết quả đạt đƣợc nhƣ sau:
Bảng 1.5 TOC của than carbon hóa từ các vật liệu khác nhau [23]
TT Vật liệu TOC, %
1 Tre 86,77
2 Gỗ 88,82
3 Giấy 52,81
5 Lõi ngô 79,35
6 Trấu 68,15
Kết quả cho thấy TOC của các sản phẩm tƣơng đối cao từ 80-90% nhƣ của tre, gỗ và lõi ngô. Điều này chứng minh cho triển vọng ứng dụng cơng nghệ cacbon hố chất thải thành sản phẩm than dùng nhƣ nhiên liệu siêu sạch.
Bên cạnh đó, chỉ tiêu về vật liệu làm giá thể sinh học để xử lý ô nhiễm môi trƣờng cũng đƣợc các nhà khoa học nghiên cứu, đánh giá thơng qua chỉ tiêu kích thƣớc mao quản và diện tích bề mặt riêng. Các hình ảnh SEM dƣới đây cho thấy các sản phẩm than từ nguyên liệu gỗ, tre rất phù hợp để làm vật liệu xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng vì kích thƣớc mao quản và diện tích bề mặt rất phù hợp (10-150 micromet) [38].
Hình 1.4 ảnh SEM của than cacbon hoá các thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy [23] thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy [23]
Dƣới đây là bảng tổng hợp kích thƣớc bề mặt và diện tích của các vật liệu đã cacbon hóa
Bảng 1.6 Kích thước và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóa trên các vật liệu khác nhau [23]
Vật liệu cacbon hóa Kích thƣớc mao quản Diện tích bề mặt(m2/g)
Vải Kích thƣớc rất nhỏ, phần lớn nằm trong khoảng 1-2nm 60 – 70 Giấy Kích thƣớc nhỏ, 1-2nm 50 – 70 Tre Kích thƣớc nhỏ 10- 20μm 300 – 400 Gỗ 50 - 150μm 100 – 300
Theo kết quả đề tài nghiên cứu cơng nghệ cacbon hóa chất thải đơ thị ở Việt Nam [4] khi sử dụng cơng nghệ cacbon hố để xử lý chất thải ơ nhiễm có nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ chi phí xử lý thấp, lƣợng khí thải ít, tạo ra đƣợc sản phẩm than sạch có nhiệt trị cao làm nhiên liệu trong cơng nghiệp hoặc vật liệu hấp phụ dùng xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng (ví dụ: làm giá thể sinh học để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm tại một số nhà máy dệt trong nƣớc). Phƣơng pháp cacbon hố cũng có thể dùng để xử lý rác thải nông nghiệp (rơm, rạ, chấu…), sản phẩm là tro thu đƣợc dùng làm phân bón cho cây là rất tốt [20, 23].
Các kết quả nghiên cứu trên chứng tỏ phƣơng pháp cacbon hố để xử lý chất thải rất có triển vọng trong tƣơng lai. Phƣơng pháp này đƣợc coi là một xu thế phát triển mới cho việc xử lý chất thải khơng chỉ ở Việt Nam mà cịn cả trên thế giới.