Đề xuất giải pháp quản lý chất thải rắn trong sản xuất da bọc nội thất ô tô

TÓM TẮT:

Ngành công nghiệp sản xuất da thuộc nói chung và ngành công nghiệp sản xuất da bọc nội thất ô tô Việt Nam nói riêng đang phải đối mặt với nhiều vấn đề liên quan đến môi trường do sự phát thải của nhiều loại chất thải khác nhau, đặc biệt là chất thải rắn với số lượng lớn trong quá trình sản xuất. Bên cạnh việc thiếu mô hình quản lý tổng thể chất thải ngành Thuộc da, thiếu cơ chế chính sách khuyến khích áp dụng giải pháp tái chế, thiếu mô hình tái chế và các cơ sở điển hình để nhân rộng thì việc thiếu các giải pháp quản lý có hiệu quả chất thải là nguyên nhân chính dẫn tới thực tế trên. Nội dung bài báo tập trung vào việc đề xuất các giải pháp chủ yếu nhằm quản lý có hiệu quả chất thải rắn trước thuộc trong sản xuất da thuộc dùng trong nội thất ô tô.

TỪ KHÓA: da bọc nội thất ô tô, sản xuất da thuộc, chất thải rắn, quản lý chất thải.

1. Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, ngành Công nghiệp Da – Giầy Việt Nam nói chung và ngành Thuộc da nói riêng đã có sự phát triển mạnh mẽ, trở thành một trong những ngành công nghiệp quan trọng có đóng góp to lớn trong sự nghiệp phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Bên cạnh đó, ngành Công nghiệp thuộc da đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải phát sinh không được xử lý đúng cách.

Trong số chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất da thuộc, chất thải rắn (CTR) được phát thải tại nhiều công đoạn của quá trình sản xuất với lượng lớn. Trung bình, 1 tấn da nguyên liệu đầu vào chỉ thu được từ 200-250kg da thành phẩm, còn lại đều được phát thải dưới dạng chất thải, mà CTR là chủ yếu (diềm da, mỡ, bạc nhạc, mùn bào da thuộc có chứa crom, bụi và riềm da thành phẩm) [1]. Trong đó, CTR phát sinh trước khi thuộc có đặc tính không chứa hay chứa rất ít hóa chất độc hại nên có thể thu gom tách mỡ (lipit), chế biến thành thức ăn cho gia súc, nấu keo gelatin làm thực phẩm hay sản xuất phân bón [3].

Lượng CTR thuộc da có thể tạo thành các sản phẩm có giá trị kinh tế như: gelatin, phân compost, da tái sinh… trong đó, trên 60% CTR có thể tái chế [5]. Tuy nhiên, hiện nay chỉ có khoảng 15% CTR thuộc da được tái chế, còn lại một lượng lớn (45% tương đương khoảng 89.000 tấn/năm) bị chôn lấp một cách lãng phí [1]. Điều này không những gây thiệt hại kinh tế mà còn gây tổn thất chi phí xử lý chất thải, quỹ đất làm bãi chôn lấp, nguy cơ tiềm ẩn gây ô nhiễm môi trường.

Nội dung của bài báo là kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Công Thương được thực hiện trong 2 năm (2022-2023) “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thuộc da sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước để tạo ra sản phẩm da bọc nội thất ô tô và sản xuất thử nghiệm nhằm hoàn thiện công nghệ để nâng cao khả năng nội địa hóa sản phẩm phục vụ ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô”. Kết quả đã xây dựng và đề xuất các giải pháp quản lý CTR trước thuộc cho công nghệ thuộc da bọc nội thất ô tô.

2. Phương pháp, nội dung nghiên cứu

Nhằm xây dựng và đề xuất các giải pháp quản lý có hiệu quả, có khả năng áp dụng trong thực tế đối với CTR trong quá trình sản xuất da bọc nội thất ô tô, nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành đánh giá đặc trưng của CTR ngành Thuộc da nói chung và thuộc da bọc nội thất ô tô nói riêng, cũng như thực trạng quản lý CTR ngành thuộc da. Trên cơ sở phân tích các nguyên tắc áp dụng trong đề xuất giải pháp, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu và lựa chọn các giải pháp phù hợp với từng nhóm chất thải phát sinh tại các công đoạn chính của quá trình sản xuất; đồng thời đánh giá khả năng áp dụng trong thực tế.

Các phương pháp nghiên cứu được thực hiện bao gồm nghiên cứu tổng hợp tài liệu, phân tích đánh giá và lựa chọn mô hình phù hợp với thực tế.

3. Các kết quả đạt được 3.1. Đặc trưng CTR trước thuộc ngành thuộc da

CTR thuộc da được phân chia thành 2 loại chính là CTR trước thuộc và CTR sau thuộc. Quá trình thuộc da là biến đổi chất protein của da động vật sang một vật liệu bền vững, nó không thể bị thối rữa và phù hợp cho nhiều mục đích [2]. Do đó, hai loại chất thải này có những đặc trưng hoàn toàn khác nhau: CTR trước thuộc bao gồm các riềm dẻo da, bạc nhạc có thành phần là thịt, mỡ, collagen chưa bị biến đổi cấu trúc cho nên chúng dễ bị phân hủy sinh học gây mùi hôi thối; CTR sau thuộc bao gồm da váng, riềm, bụi da và mùn da có crom, sợi collagen đã bị biến đổi cấu trúc nên rất khó bị phân hủy sinh học sau quá trình thuộc crom.

Đặc trưng của chất thải trước thuộc: không có thành phần crom (do chưa qua công đoạn thuộc crom); cấu trúc của chất thải không thay đổi nhiều so với nguyên liệu da ban đầu. Do đó, có khả năng phân hủy sinh học, riềm da có thể tận dụng như một loại da nguyên liệu cho quá trình sản xuất khác; độ ẩm tương đối lớn, tỷ lệ nước cao. Do đó, khi thực hiện quá trình đốt sẽ tốn nhiều năng lượng để làm bay hơi nước, làm giảm hiệu quả của quá trình; có thể xếp chất thải trước thuộc vào loại chất thải không nguy hại và đem xử lý như các loại chất thải không nguy hại khác.

3.2. Đề xuất giải pháp quản lý CTR trước thuộc trong sản xuất da bọc nội thất ô tô

a, Các giải pháp quản lý CTR trước thuộc

Để xử lý CTR trước thuộc, có thể xem xét một số phương pháp sinh học, phương pháp tận thu gelatin – collagen có trong da,…

– Giải pháp thu hồi gletain

Điều chế gelatin từ chất thải thuộc da đã được nghiên cứu từ rất sớm. Tuy nhiên, gelatin thu được từ CTR ngành Thuộc da trong thời gian này mới chỉ dùng làm keo mà chưa được ứng dụng rộng rãi cho các ngành khác.

Theo nghiên cứu [8], CTR sau công đoạn ngâm vôi có hiệu suất thu hồi cao nhất, sau đó là chất thải trước khi ngâm vôi, chất thải sau quá trình thuộc hầu như không có khả năng thu hồi.

Quy trình thu hồi Gelatin từ chất thải thuộc da cụ thể như Hình 1.

– Giải pháp làm nguyên liệu cho thức ăn chăn nuôi

Để sản xuất thức ăn chăn nuôi từ chất thải trước thuộc, người ta tiến hành các bước theo sơ đồ mô tả trong Hình 2.

– Giải pháp sản xuất phân hữu cơ sinh học (Phân compost): đối với chất thải trước thuộc của quá trình sản xuất da, khi áp dụng giải pháp sản xuất phân compost cần lưu ý một số vấn đề sau: (i) Thành phần chủ yếu của chất thải trước thuộc là protein nên tỷ lệ C/N trong chất thải là thấp; trong quá trình ủ phân, lượng NH3 tạo ra nhiều vừa ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật, vừa làm thất thoát nguồn đạm trong sản phẩm sau này. Vì vậy, có thể bổ sung các chất giàu cacbon như mùn cưa, gỗ vụn, rơm rạ,… Các chất này vừa có tác dụng tăng độ xốp của hỗn hợp, vừa là nguồn cacbon cung cấp cho quá trình, đảm bảo quá trình chuyển hóa diễn ra thuận lợi; (ii) Hàm lượng nước trong chất thải rất lớn nên cần giảm lượng nước có trong chất thải, đảm bảo nằm trong dải làm việc tối ưu. Cần thực hiện đổ đống chất thải trên sàn nghiêng, để nước thoát tự nhiên. Ngoài ra, cũng có thể thực hiện bằng việc các chất cần bổ sung được đưa vào hỗn hợp ở dạng khô; (iii) Kiểm soát mùi trong quá trình ủ: do quá trình ủ các hợp chất giàu protein thường dễ tạo ra mùi. Các chất gây mùi gồm H2S, NH3, mecarptan, metyl mecarptan,… Đây là sản phẩm của quá trình phân hủy yếm khí protein nên cần kiểm soát tốt vấn đề làm thoáng và cấp khí cho hỗn hợp ủ. Tuy nhiên, quá trình cấp khí lại ảnh hưởng tới nhiệt độ của hỗn hợp, nhiệt độ hỗn hợp thấp có thể ảnh hưởng tới hiệu quả tiêu diệt mầm bệnh và hạt cỏ dại nếu có trong hỗn hợp (vấn đề trong chất thải da nếu có là mầm bệnh, không có hạt cỏ dại). Sơ đồ công nghệ ủ phân compost áp dụng đối với chất thải riềm da và mỡ sau khi nạo được thực hiện như trong Hình 3.

– Giải pháp sản xuất khí sinh học (biogas): Chất thải thuộc da là một trong những loại chất thải có tiềm năng áp dụng công nghệ Biogas để xử lý. Đặc điểm của chất thải thuộc da là chứa nhiều các hợp chất hữu cơ. Các điểm cần lưu ý khi sử dụng chất thải thuộc da làm nguyên liệu cho hệ thống Biogas [7], đó là: (i) Chất thải thuộc da thường chứa các hợp chất phức tạp, khó phân hủy. Các thành phần như bạc nhạc, mỡ,… nhìn chung thuộc loại có cấu trúc phức tạp và bền vững. Do đó, cần chọn chủng vi sinh vật tham gia vào quá trình thủy phân là những chủng có khả năng phân hủy mạnh những hợp chất này; (ii) Chất thải thuộc da có hàm lượng C/N tương đối thấp. Hàm lượng Nitơ lớn sẽ tạo ra nhiều NH3 trong quá trình phân hủy, gây ức chế vi khuẩn metan hóa, đồng thời giảm lượng đạm có trong phân đáy; (iii) pH của chất thải từ những công đoạn khác nhau có sự chênh lệch rất lớn. Công đoạn tẩy lông ngâm vôi sử dụng vôi nên pH của chất thải thường rất cao (> 9). Trong khi đó, công đoạn thuộc lại sử dụng môi trường axít, pH thấp (< 4). Do đó, cũng cần phải có giải pháp phù hợp cho quá trình phân hủy của vi sinh vật; (iv) Riềm da nguyên liệu thường chứa lượng muối rất lớn (bảo quản da nguyên liệu bằng muối), vì vậy cần loại muối trước khi đưa vào hầm ủ biogas.

b, Các giải pháp hỗ trợ khác

Một số giải pháp hỗ trợ nhằm tăng cường hiệu quả cho việc áp dụng các giải pháp quản lý CTR trước thuộc bao gồm:

– Quản lý nội vi: để quản lý chất thải hiệu quả cần phải có các quy định, chế tài cho việc tuân thủ các nội quy về quản lý CTR trong cơ sở sản xuất. Ví dụ: quy định phân loại CTR, định mức tiêu thụ nguyên liệu, hóa chất… để mọi doanh nghiệp tuân thủ, có quy định thưởng phạt trong quá trình thực hiện.

– Sản xuất sạch hơn: cần áp dụng liên tục các biện pháp sản xuất sạch hơn nhằm tiết kiệm nguyên liệu, từ đó tiết kiệm tài chính, giảm thiểu phát sinh CTR. Các biện pháp sản xuất sạch hơn thường áp dụng trong ngành Thuộc da là: bảo quản nguyên liệu không dùng muối; sử dụng các chế phẩm enzym hay các hóa chất thân thiện với môi trường trong sản xuất; thu hồi, quay vòng và tái chế chất thải,…

– Phân loại chất thải tại nguồn: phân loại CTR tại nguồn sẽ thuận lợi cho việc thu gom, tái chế và quản lý chất thải. Việc phân loại chất thải tùy thuộc vào thành phần CTR phát sinh trong quá trình sản xuất: chất thải trước thuộc, chất thải sau thuộc, chất thải thông thường, chất thải nguy hại,v.v.

– Thu gom: thu gom từng loại chất thải đã phân loại, nên có quy định thời gian lưu giữ cho từng loại CTR và điều kiện thu gom của từng loại chất thải. Ví dụ: yêu cầu thiết bị, phương tiện, bảo hộ lao động khi thu gom…

– Xử lý CTR: phải xử lý các nguồn CTR đúng theo quy định, đạt tiêu chuẩn thải, có thể tự xử lý (được cấp phép) có thể thuê công ty xử lý có tư cách pháp nhân.

– Thu gom, xử lý CTR nguy hại: CTR nguy hại của ngành Thuộc da tương đối lớn (từ 10-15%). Vì vậy, nguồn chất thải cần phải tuân thủ những quy định nghiêm ngặt về: thu gom, vận chuyển và xử lý.

3.3. Khả năng áp dụng các giải pháp quản lý CTR trước thuộc trong sản xuất da bọc nội thất ô tô

Khả năng áp dụng của các giải pháp tái chế CTR trước thuộc phụ thuộc nhiều vào điều kiện thực tế của các doanh nghiệp, bao gồm: vốn đầu tư, nhân lực, mặt bằng, mức độ nhanh nhạy của người lãnh đạo và điều kiện bên ngoài (như có nhà máy chế biến phân bón, nhà máy chế biến thức ăn gia súc,…).

Đối với giải pháp thu hồi gelatin và làm thức ăn chăn nuôi: phương pháp thu hồi gelatin có thể áp dụng tại nhiều cơ sở do khả năng ứng dụng rộng của gelatin trong công nghiệp. Mặc dù mức đầu tư tương đối lớn do phải đầu tư cho thiết bị cô quay chân không và thiết bị sấy nhưng các thiết bị này cũng được sử dụng trong quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi nên có thể sử dụng kết hợp: chất thải sau quá trình nấu gelatin có thể đưa đi làm thức ăn chăn nuôi mà không phải qua công đoạn thủy phân. Do đó, giải pháp sản xuất gelatin và giải pháp sản xuất thức ăn chăn nuôi hoàn toàn có thể kết hợp với nhau để tăng hiệu quả đầu tư.

Đối với giải pháp ủ tạo phân Compost: đây là giải pháp khả thi về mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường, tuy nhiên trở ngại lớn nhất là diện tích mặt bằng và phát sinh mùi khi quá trình không được kiểm soát tốt. Các cơ sở thuộc da (đặc biệt là các cơ sở nằm trong các khu vực đông dân cư) thường có mặt bằng khá nhỏ, nên không đủ diện tích để triển khai áp dụng phương pháp này. Tuy nhiên, các doanh nghiệp thuộc da có thể triển khai áp dụng ủ phân Compost bằng việc liên kết với các công ty sản xuất phân vi sinh trên địa bàn. Vấn đề về mùi có thể được giải quyết bằng cách sử dụng các chụp hút và xử lý hấp phụ nên khó khăn chủ yếu nằm ở nhu cầu về mặt bằng của giải pháp.

Đối với giải pháp ủ thu Biogas: giải pháp ủ thu Biogas hoàn toàn khả thi về kỹ thuật và môi trường, kinh phí đầu tư không quá lớn nhưng lại tương đối khó vận hành do các điều kiện thực hiện quá trình bị khống chế trong dải hẹp, đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức tốt về hệ thống, kiểm soát chặt chẽ quá trình. Yêu cầu này là khó thực hiện với phần lớn các cơ sở thuộc da. Vì vậy, chưa có nhiều cơ sở áp dụng giải pháp này, mặc dù lợi ích của giải pháp này đem lại là không nhỏ.

Đối với giải pháp tận dụng làm thức ăn chăn nuôi: đây là giải pháp tương đối dễ thực hiện, có thể triển khai ở nhiều quy mô. Các cơ sở nên áp dụng kết hợp cùng với các giải pháp thu hồi gelatin để có thể tận dụng tối đa hiệu quả sử dụng thiết bị.

Đối với giải pháp tận dụng làm thức ăn cho chó: đây là giải pháp ít có tính khả thi nhất trong điều kiện Việt Nam, vì không có thị trường tiêu thụ trong nước, khả năng xuất khẩu thấp do sản lượng không đáp ứng đủ nhu cầu của khách hàng.

4. Kết luận

Thông qua nghiên cứu của mình, nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng và đề xuất 5 giải pháp quản lý chất thải có thể áp dụng cho CTR trước thuộc trong sản xuất da bọc nội thất ô tô. Trong đó, các giải pháp được đề xuất là hoàn toàn có tính khả thi về mặt kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Các doanh nghiệp thuộc da có thể lựa chọn áp dụng một hoặc một vài giải pháp tái chế chất thải phù hợp với điều kiện hiện có để có được hiệu quả cao nhất.

Lời cảm ơn:

Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Bộ Công Thương đã hỗ trợ cấp kinh phí thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thuộc da sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước để tạo ra sản phẩm da bọc nội thất ô tô và sản xuất thử nghiệm nhằm hoàn thiện công nghệ để nâng cao khả năng nội địa hóa sản phẩm phục vụ ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô” theo Hợp đồng số 39/2023/HĐ-CN/CNHT.

TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ TRÍCH DẪN:

[1] Nguyễn Mạnh Khôi, (2008). Điều tra đánh giá hiện trạng môi trường ngành Da Giầy; xây dựng sổ tay hướng dẫn bảo vệ môi trường cho các doanh nghiệp ngành Da-Giầy, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Bộ Công Thương.

[2]. Viện Nghiên cứu Da – Giầy, (2000). Sổ Tay kỹ thuật thuộc da.

[3]. UNIDO (2003). Waste generated in Leather products industry.

[4]. Mahendra Kumar (1989). Handbook of rural technology for the processing of animal by products. Fao agricultutral services bulletin, 24-25.

[5]. Reinhard Schrieber, Herbert Gareis (2007). Gelatine Handbook: Theory and Industrial Practice. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.

[6]. H. Muyonga, C.G.B. Cole, K.G. Duodu, (2004). Extraction and physico- chemical characterisation of Nile perch (Lates niloticus) skin and bone gelatin. Pood Hydrocolloids, 18, 581-592.

[7]. The Environment, Health and Safety Division (1988). Biogas Utilization Handbook, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia, U.S.

[8]. The Alabama Cooperative Extension Service (2000). Agriculture & Natural Resources, Compost Handbook.

[9]. Pet-chews and method for manufacturing pet-chews. [online] Available at: https://patents.google.com/patent/DE602004006972T2/en, 2003.

Major solutions for effectively managing pre-tanned solid waste in the production of leather used for automobile interiors

Le Tran Vu Anh1
Nguyen Chi Thanh1
Pham Phu Dung1
Nguyen Van Hien1
Le Quang Tuan et al.1
1Leather and Shoe Research Institute, Ministry of Industry and Trade

Abstract:

The leather manufacturing industry in general and the Vietnamese automobile interior leather manufacturing industry in particular are facing many environmental problems due to industrial waste, especially solid waste during the production process. Besides the lack of an overall management model for leather industry waste, policy mechanisms to encourage the implementation of recycling solutions, recycling models, and facilities, the leather industry also lacks effective waste management solutions. This study proposed major solutions to effectively manage pre-tanned solid waste in the production of leather used for automobile interiors.

Keywords: car interior upholstery, leather production, solid waste, waste management.