Xu hướng đốt chất thải phát điện trên thế giới và Việt Nam

Hiện nay, công nghệ đốt chất thải phát điện đang được các quốc gia quan tâm vì nó thể hiện được những ưu điểm vượt bậc so với phương pháp chôn lấp và lò đốt chất thải truyền thống, như giảm được trên 90% thể tích và khối lượng chất thải; có thể tận dụng nhiệt; giảm phát thải khí nhà kính so với biện pháp chôn lấp; giảm thiểu ô nhiễm nước, mùi hôi… Có ba công nghệ lò đốt chất thải được sử dụng nhiều nhất trong các nhà máy đốt chất thải phát điện hiện nay, đó là: công nghệ lò đốt buồng lửa có ghi (stocker incinerators), công nghệ lò đốt thùng quay (Rotary Kiln incinerators) và công nghệ lò đốt tầng sôi (Fluidized Bed Incinerators). 

Công nghệ sử dụng lò đốt buồng đốt chất thải phát điện buồng lửa có ghi (Stoker incinerators)

Công nghệ sử dụng lò đốt thùng quay (Rotary Kiln incinerators)

Công nghệ sử dụng lò đốt tầng sôi (Fluidized Bed Incinerators):

Công nghệ đốt chất thải phát điện sử dụng lò đốt tầng sôi có nguyên lý như sau: sau khi nghiền, chất thải rắn sẽ được đưa vào trong lò đốt và được đốt cháy trong thời gian ngắn nhờ sự xáo trộn mạnh trong lò. Cho không khí đã làm giàu oxy và cát thạch anh nóng vào lò để tăng hiệu suất của quá trình cháy. Kim loại, đá và thủy tinh trong chất thải cùng với các tinh thể cát thạch anh được lấy ra ngoài theo đường đáy lò. Sau khi loại bỏ các chất khác, cát được tuần hoàn lại vào lò đốt. Hầu hết tro xỉ thoát ra khỏi lò theo dòng khí thải và được thu gom, xử lý trong thiết bị xử lý khí thải. Công nghệ này có ưu điểm là thích hợp để đốt bùn thải và có thể vận hành gián đoạn. Tuy nhiên công nghệ có nhược điểm là phải có công đoạn nghiền nhỏ chất thải rắn và công suất giới hạn.

Theo thông tin từ Viện Nghiên cứu sáng chế và Khai thác công nghệ (Bộ KH&CN), lượng chất thải rắn (CTR) toàn cầu đang tăng lên nhanh chóng, từ hơn 3,5 triệu tấn mỗi ngày trong năm 2010, và dự kiến sẽ tăng lên hơn 6 triệu tấn mỗi ngày vào năm 2025. Chất thải từ các thành phố đã đủ lấp đầy một dòng xe chở hàng dài 5.000 cây số mỗi ngày.

Do đó, việc xử lý chất thải trở thành vấn đề cấp bách cần giải quyết. Khi việc chôn lấp chất thải trở nên lạc hậu và kém hiệu quả, nhiều phương pháp xử lý mới đã được phát triển như đốt, chế biến compost… Nhiều quốc gia thậm chí còn tận dụng chất thải để trở thành nguồn nguyên liệu cho sản xuất điện và gặt hái được nhiều thành công, điển hình là một số nước Châu Âu, Nhật và Trung Quốc.

Ở Châu Âu, sau khi lệnh cấm chôn lấp chất thải không qua xử lý được ban hành, nhiều lò đốt chất thải đã được xây dựng để xử lý CTR. Gần đây, một số thành phố đã bắt đầu xây dựng và đưa nhiều lò đốt CTR phát điện đi vào hoạt động. Tại châu Âu, điện tạo ra từ chất thải được coi là từ nguồn năng lượng tái tạo (Renewable Energy Resorce – RES) và nếu cơ sở đốt chất thải phát điện do tư nhân điều hành sẽ được hưởng một số khoản ưu đãi thuế.

Điển hình của việc áp dụng công nghệ đốt chất thải phát điện là Thụy Điển. Tại quốc gia này, trong số chất thải cần xử lý, lượng chất thải cần phải chôn lấp chỉ chiếm khoảng 1%, lượng chất thải được tái chế chiếm 47% và lượng chất thải được đốt để sản xuất nhiệt và điện chiếm 52%. Thụy Điển đã thiết lập mạng lưới đốt chất thải để thu lại nguồn điện, hoà vào mạng điện Quốc gia và 50% lượng điện năng tiêu thụ trong nước là từ năng lượng tái tạo.

Để đáp ứng “nhu cầu về chất thải” rất lớn này, người dân Thuỵ Điển đã và đang thực hiện theo một quy trình phân loại chất thải rất khoa học, kể từ những năm 1970. Tuy nhiên lượng chất thải trong nước vẫn không đủ, Thuỵ Điển còn phải nhập khẩu chất thải từ các nước khác. Đây là một chính sách thông minh, Thuỵ Điển không những tận dụng rất tốt “tài nguyên chất thải”, mà còn được các nước lân cận trả tiền để “sử dụng” chất thải hộ.

Ở Nhật Bản, so với các nước Châu Âu, Nhật Bản không phải là quốc gia đi đầu về tái chế chất thải. Nhưng họ là quốc gia đi đầu trong việc phân loại chất thải và xử lý chất thải hiệu quả, trong đó phải kể đến việc đốt chất thải một cách triệt để bằng công nghệ CFB (Circulating fluidized bed – Công nghệ đốt hóa lỏng tầng sôi).

Công nghệ CFB xử lý chất thải bằng cách vùi chất thải vào một lớp cát, sau đó sử dụng lưu lượng không khí trong quá trình nung lò, cùng một số hóa chất khác để tiêu hủy chất thải. Chất thải bên trong lò sẽ được đối lưu liên tục và sẽ bị tiêu huỷ hết trong thời gian rất nhanh, kể cả những vật liệu khó tiêu hủy. Không chỉ vậy, công nghệ này cũng giúp lượng khí thải như NO và NO2 giảm đi rất nhiều, cùng giá thành rẻ hơn những loại hình khác. Lượng nhiệt năng sau khi đốt cũng được sử dụng để sản xuất điện.

Ở Trung Quốc, việc đốt chất thải phát điện cũng đang trở thành xu thế mới. Do nền kinh tế phát triển nhanh chóng và tốc độ đô thị hóa cao, mỗi năm Trung Quốc thải ra 250 triệu tấn chất thải. Chất thải sinh hoạt một mặt đang tạo áp lực rất lớn đối với môi trường và sự phát triển của đô thị, mặt khác lại là nguồn tài nguyên đem lại lợi ích kinh tế to lớn. Việc khai thác chất thải cũng trở thành bộ phận cấu thành quan trọng của ngành công nghiệp bảo vệ môi trường tại quốc gia này.

Công tác xử lý đốt chất thải đô thị của Trung Quốc phát triển khá nhanh, khả năng xử lý đốt chất thải của năm 2011 tăng gấp 33 lần so với năm 2000, đạt 940 tấn/ngày. Đến cuối năm 2012, có 142 nhà máy đốt chất thải sinh hoạt phát điện đã được xây dựng và đưa vào vận hành hoạt động, tổng quy mô xử lý là 124 nghìn tấn, tổng công suất lắp đặt khoảng 2.600 MW. Phát điện nhờ chất thải tại Trung Quốc có bước khởi đầu khá muộn. Nhà máy phát điện nhờ chất thải đầu tiên được đưa vào vận hành năm 1987, thiết bị kỹ thuật chủ yếu đều nhập từ nước ngoài.

Tuy nhiên, việc đầu tư xây dựng từ thiết bị lò đốt nhập khẩu đến lò chế tạo trong nước rồi đến lò hơi tầng sôi tuần hoàn đã khiến cho ngành công nghiệp phát điện nhờ chất thải tại Trung Quốc đi từ không đến có, đồng thời đạt được sự phát triển nhanh chóng. Hiện tại, số lượng hệ thống đốt chất thải mới xây tại Trung Quốc đã chiếm hơn một nửa của thế giới. Hiện nay, khả năng đốt chất thải phát điện trên toàn Trung Quốc có thể đạt trên 310 nghìn tấn/ngày. 

Tại Việt Nam, cùng với sự gia tăng dân số, quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ, chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) đang gia tăng cả về khối lượng và chủng loại. Cả nước phát sinh trung bình 64.658 tấn CTRSH, trong đó khu vực đô thị chiếm 55%, khu vực nông thôn chiếm 45%.

Tỷ lệ thu gom và xử lý CTRSH tại khu vực đô thị trung bình đạt 92% và khu vực nông thôn đạt 66%, trong số chất thải rắn thu gom được, khoảng 71% (tương đương 35.000 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp chôn lấp (chưa tính lượng bã thải từ các cơ sở chế biến compost và tro xỉ phát sinh từ các lò đốt); 16% (tương đương 7.900 tấn/ngày) được xử lý tại các nhà máy chế biến compost; 13% (tương đương 6.400 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp đốt.

Để xử lý lượng chất thải này, hiện trên cả nước có 1.322 cơ sở xử lý CTRSH, gồm 381 lò đốt CTRSH, 37 dây chuyền chế biến compost, 904 bãi chôn lấp, trong đó có nhiều bãi chôn lấp không hợp vệ sinh. Một số cơ sở áp dụng phương pháp đốt CTRSH kết hợp nhiều phương pháp xử lý, trong đó phải kể đến phương pháp đốt thu hồi năng lượng phát điện.

Quy trình công nghệ đốt chất thải phát điện như sau: lò đốt được trang bị hệ thống trao đổi nhiệt và nồi hơi để thu hồi nhiệt năng từ việc đốt CTRSH. Hơi nước sinh ra được sử dụng để chạy tua-bin phát điện. Về cơ bản có thể coi nhà máy đốt CTRSH phát điện là một nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu là CTRSH.

Hiện nay, nhiều nhà máy, tổ chức tại Việt Nam đã lựa chọn nghiên cứu áp dụng công nghệ đốt chất thải phát điện trong xử lý CTRSH. Điển hình có Khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội (nhà máy NEDO) với công suất xử lý 75 tấn/ngày chất thải công nghiệp và nguy hại, đồng thời tận dụng phát điện với công suất 1.930 kW…

Nhiều địa phương khác cũng đang trong quá trình nghiên cứu để đầu tư như Hà Nội với 2 dự án lớn gồm Nhà máy đốt chất thải phát điện công suất 4.000 tấn/ngày tại Khu liên hợp xử lý chất thải Sóc Sơn, vận hành trong năm 2021 và Nhà máy Đốt chất thải phát điện công suất 1.500 tấn/ngày tại Khu xử lý chất thải rắn Xuân Sơn, dự kiến vận hành từ tháng 4/2023…

Nhiều dự án Nhà máy đốt chất thải phát điện ở TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai cũng đang được triển khai, mang lại hiệu quả khả quan.

PV (T/h)