1.3 Biện pháp xử lý rác thải
1.3.5 Các công nghệ khí hóa ở nước ta
- Công nghệ khí hóa sinh khối dân sinh CCS
Công nghệ khí hóa sinh khối là quá trình phản ứng nhiệt hóa học khi đốt cháy nhiên liệu sinh khối trong điều kiện thiếu oxy (cháy sơ cấp), sản sinh ra hỗn hợp khí gas (CO, H2, CH4). Hỗn hợp này được đốt cháy ở giai đoạn hai khi tiếp xúc với nguồn oxy ở nhiệt độ đủ cao (cháy thứ cấp). Quá trình này tạo ra hai sản phẩm: (1) khí tổng hợp;
(2) biochar. Syngas bị đốt cháy để sản xuất nhiệt cho các ứng dụng công nghiệp và hộ gia đình. Biochar được sử dụng làm chất cải tạo đất, phân bón, chất lọc nước, và các ứng dụng làm sạch môi trường khác.
So với phương pháp đốt truyền thống (trong đó có cung cấp đủ oxy để đốt hoàn toàn), công nghệ khí hoá sinh khối an toàn hơn cho người sử dụng và thân thiện hơn với môi trường. Lý do là phương pháp đốt truyền thống tạo ra các chất độc hại như:
dioxin, furan, oxit nitơ và các loại bụi, gây các bệnh hô hấp cấp tính, mãn tính và ác tính. Mặt khác, quá trình khí hoá giữ các hạt độc hại này lại trong biochar không cho thoát ra ngoài, qua đó biến các hạt độc hại thành các nguồn tài nguyên có giá trị thương mại. Hơn nữa, biochar chứa một lượng đáng kể cacbon đen hấp thụ từ khí quyển thông qua quang hợp của thực vật. Như vậy, khí hoá sinh khối cũng được coi là một công nghệ để làm sạch khí quyển và góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Về mặt kinh tế, công nghệ khí hoá sinh khối cho phép các doanh nghiệp và hộ gia đình tiết kiệm tới 50% chi phí sản xuất và nấu ăn so với đốt than, và 80% so với sử dụng gas hoặc dầu. Chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang nhiên liệu sinh học cũng tạo ra một chuỗi giá trị mới cho chất thải nông nghiệp và lâm nghiệp, tạo ra nhiều lợi ích, nhất là đối với người nghèo.
Đến nay, nhiều tổ chức, công ty đã và đang nỗ lực đẩy mạnh phát triển công nghệ khí hoá sinh khối ở Việt Nam. Tuy nhiên, trên thực tế, chi phí thiết bị nhập khẩu từ các nước phát triển hầu như không hợp lý, trong khi sản xuất trong nước chủ yếu là khí hoá một phần với hiệu suất thấp. Vậy nên giải pháp khử khí sinh khối không còn được đón nhận tốt vì chưa mang lại nhiều lợi ích kinh tế.
Giải pháp khí hoá sinh khối của CCS khác biệt với các tổ chức khác ở Việt Nam vì là bếp khí hoá toàn bộ. Từ tháng 8 năm 2010 đến nay, nhóm Nghiên cứu và Phát triển (R & D) của CCS đã phát triển 14 mô hình bếp khí hóa gia dụng và 5 mẫu bếp khí hóa công nghiệp.
Các giải pháp của CCS cho phép khí hoá tất cả các loại nhiên liệu sinh học có sẵn tại địa phương mà không cần qua các khâu xử lý phức tạp. Bếp khí hóa gia đình của chúng tôi đã được kiểm tra vào tháng 12 năm 2015 tại phòng thí nghiệm của Đại học Công nghệ Delf, Hà Lan và đạt được hiệu quả tối đa 67% (trong khi bếp gas điển hình có hiệu suất chỉ đạt đến 35%). Đây là mức hiệu quả cao nhất từng được ghi nhận đối với bếp gia dụng. Máy khí hóa công nghiệp của chúng tôi đã được Bộ Công Thương và Tổ chức Hợp tác Phát triển Đan Mạch (DANIDA) công nhận vào tháng 12 năm 2016 đạt được hiệu suất 75% và tiết kiệm tới 70% chi phí nhiên liệu so với than.
Các kết quả thử nghiệm này cũng cho thấy mức phát thải từ các bếp khí hóa của CCS chỉ bằng 10% tiêu chuẩn khí thải của Việt Nam.
Gần đây, CCS đã phát triển thành công giải pháp khí hoá sinh khối liên tục cho cả trong công nghiệp và hộ gia đình. Với thành công này, CCS có thể trở thành nhà sản xuất khí hóa liên tục đầu tiên cho phép ứng dụng tại các hộ gia đình với chi phí thấp (từ chỉ $ 30 cho mỗi bếp nấu). CCS đã vinh dự được chọn bởi chương trình Start- up Đan Mạch để thành lập một công ty kinh doanh tại Đan Mạch dựa trên công nghệ khí hoá sinh khối. Đây là bước đầu cho thấy sự thành công của việc phát triển công nghệ khí hoá sinh khối của CCS khi đã được công nhận bởi Châu Âu.
- Công nghệ khí hóa sinh khối dự án BEST
- Công nghệ khí hóa sinh khối liên tục theo thể tích Volumetric Continuous Biomass Gasification – VCBG
Khí hóa sinh khối là công nghệ đốt các vật liệu có nguồn gốc sinh học trong điều kiện thiếu oxy. Về cơ bản, vật liệu sinh khối được đưa vào qua bộ phận cấp liệu của thiết bị VCBG, và khí gas tổng hợp được tạo ra trong buồng phản ứng. Sau đó, khí gas được đốt sinh nhiệt tại đầu đốt của thiết bị.
Các vật liệu sinh khối được sử dụng trong công nghệ này có thể là nguồn rác thải sinh khối sẵn có ở địa phương như thân lõi ngô, cây sắn, mùn cưa, gỗ vụn, dăm mảnh và vỏ cây, trấu, rơm rạ, v.v...
Công nghệ VCBG là phiên bản công nghệ khí hóa tiên tiến nhất hiện nay do Trung Tâm Nghiên cứu, Tư vấn Sáng tạo và Phát triển Bền vững (CCS) phát triển với những ưu điểm:
Quá trình khí hóa không bị gián đoạn do được cấp liệu liên tục, thiết kế tối giản + Tỷ lệ công suất nhiệt / thể tích thiết bị tối đa
+ Buồng phản ứng có áp suất âm, ngăn chặn rò rỉ khí độc ra ngoài
+ Yêu cầu về nhiên liệu thấp giúp giảm thiểu chi phí xử lý nhiên liệu.
Công nghệ khí hóa sinh khối đã được áp dụng ở rất nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới, đặc biệt ở Châu Âu và Bắc Mỹ, chủ yếu trong các ngành như sản xuất điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt. VCBG là công nghệ khí hoá sinh khối mới nhất, thích hợp với các nước đang phát triển.
Tại Việt Nam, VCBG đã được triển khai thành công cho sấy chè tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên và có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như chế biến nông sản, xử lý tre lường, cấp nhiệt cho lò hơi, v.v
Các ứng dụng của công nghệ khí hoá:
Hình 1.12 Những mô hình khí hoá ứng dụng với quy mô nhỏ
Hình 1.13 Phái đoàn Liên Minh châu Âu xem màn trình diễn đốt thử bếp chà xanh ứng
dụng công nghệ VCBG
Hình 1.14 Bếp khí hóa Tinh Tế 2015 – Một trong những mẫu bếp khí hoá gia dụng
được CCS đồng phát triền
Một công nghệ nữa, khá mới, đang được nghiên cứu và áp dụng ở Việt Nam ở và một số nước Đông Nam Á đã áp dụng đó là kết hợp biogas với sản xuất viên nén RDF thu hồi năng lượng. Biogas có thể sản xuất ra lượng điện tự dùng để sấy khô rác, một phần phát lên lưới, còn sản phẩm chính của quy trình công nghệ này là các viên RDF được cung cấp làm nguyên liệu đầu vào thay thế cho nguyên liệu than đá tại các cơ sở công nghiệp sử dụng lò đốt, như các nhà máy xi măng, nhà máy luyện kim v.v...
Công nghệ hỗn hợp Maximum Yield Technology (MYT) là loại công nghệ của Đức dựa theo nguyên tắc trên, khá thân thiện môi trường và chi phí đầu tư rẻ hơn công nghệ đốt rác phát điện hiện nay. MYT là công nghệ được cấp bằng sáng chế có thể sản xuất RDF (Refuse Derived Fuel) từ chất hữu cơ một cách hiệu quả. Rác trước khi xử lý được phân loại bằng dây chuyền tự động, sau đó rác có nhiệt trị cao được sấy khô và tạo viên nén RDF. Tại một số quốc gia như Phần Lan, Đức, Ý đã phát triển các tiêu chí chất lượng cho RDF, nhằm giúp đánh giá chất lượng RDF dễ dàng hơn và hiện nay RDF đang dần thay thế hấp dẫn cho nhiên liệu hóa thạch. Nhược điểm của công nghệ này là chỉ phù hợp với nơi có rác thải phát sinh ít nhất 500 tấn/ngày trở lên vì chi phí đầu tư và vận hành lớn hơn so với công nghệ biogas hay phân compost.
Hiện nay, Công ty cổ phần Halcom Việt Nam đã gần hoàn tất thủ tục mua bản quyền công nghệ MYT từ Euwelle Environmental Technology GmbH, CHLB Đức để sẵn sàng cho việc áp dụng xử lý rác thải sinh hoạt tại Việt Nam.
Nhìn chung tại Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về nhiên liệu khí hoá nhưng thực chất chưa được áp dụng rộng rãi và phổ biến đi kèm theo đó là giá thành khá cao. Song song với đó mọi người đều chưa hiểu biết và sẵn sàng sử dụng công nghệ khí hoá.