Xu hướng sản xuất xi măng từ tiết kiệm năng lượng đến giảm phát thải khí nhà kính

Ảnh minh họa.

Tiết kiệm năng lượng trong sản xuất xi măng

Trước xu hướng tất yếu phát triển bền vững, bảo vệ môi trường, Chính phủ đã giao Bộ Xây dựng xây dựng Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng thời kỳ 2021 – 2030, định hướng đến năm 2050. Trọng tâm của chiến lược này là tiết kiệm tài nguyên khoáng sản, tiết kiệm năng lượng, và giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời phát triển các sản phẩm vật liệu xây dựng có giá trị kinh tế cao. Đặc biệt, ngành xi măng, một trong những ngành sử dụng nhiều năng lượng, đang tiên phong áp dụng các giải pháp công nghệ để cải thiện hiệu suất năng lượng và giảm tác động môi trường.

Theo tính toán của Hiệp hội Năng lượng Việt Nam, 75% năng lượng sử dụng trong sản xuất xi măng là nhiệt năng. Một giải pháp quan trọng đang được triển khai là tận dụng nhiệt thải từ các lò nung clinker để phát điện. Mỗi năm, nếu tất cả các nhà máy xi măng áp dụng công nghệ thu hồi nhiệt thải, có thể tạo ra khoảng 1,5 tỷ kWh điện, tương đương khoảng 30% nhu cầu điện của các nhà máy. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu khí thải, qua đó góp phần bảo vệ môi trường.

Từ năm 2026, Liên minh châu Âu sẽ áp dụng Cơ chế điều chỉnh biên giới carbon (CBAM), yêu cầu các doanh nghiệp phải tính toán và giảm lượng phát thải CO2 trong quá trình sản xuất. Điều này buộc các doanh nghiệp xi măng Việt Nam phải thay đổi quy trình sản xuất theo hướng “xanh” hơn, tiết kiệm tài nguyên và năng lượng. Chính sách này sẽ tạo áp lực lớn, nhưng cũng mở ra cơ hội cho các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ và tăng cường tính cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

Nhiều doanh nghiệp xi măng tại Việt Nam đã tiên phong trong việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Công ty Cổ phần Xi măng Quán Triều là một trong những đơn vị tiêu biểu trong lĩnh vực này. Doanh nghiệp đã đầu tư vào các thiết bị công nghệ như máy đốt than hiệu suất cao, máy nghiền nguyên liệu tiết kiệm điện, và sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm phụ gia xi măng. Hệ thống sản xuất tại đây còn tận dụng đá vôi lẫn than từ quá trình khai thác than, giúp giảm thiểu tiêu hao nhiệt.

Ông Đào Trung Dũng – Phó Giám đốc kỹ thuật của Công ty, cho biết lượng nhiệt tiêu hao tại nhà máy Quán Triều chỉ khoảng 600 kCal/kg clinker, tiết kiệm hơn so với mức trung bình của ngành là 720 – 750 kCal/kg clinker. Dự kiến, khi nhà máy lắp đặt hệ thống phát điện từ nhiệt thải, có thể tiết kiệm tới 30% lượng điện tiêu thụ.

Một ví dụ khác là Công ty Cổ phần Xi măng Xuân Thành, đã đầu tư hơn 450 tỷ đồng để xây dựng trạm phát điện tận dụng nhiệt thải, với công suất đạt 24,8 MW, đáp ứng khoảng 30% nhu cầu điện của nhà máy. Hệ thống này không chỉ giúp giảm chi phí điện năng mà còn mang lại lợi ích kinh tế lớn, giúp nhà máy tiết kiệm khoảng 20 tỷ đồng mỗi tháng.

Từ tiết kiệm năng lượng đến giảm phát thải khí nhà kính

Việc sử dụng tiết kiệm, hiệu quả tài nguyên cũng như tận dụng chất thải của các ngành sản xuất công nghiệp, xây dựng và các nguồn chất thải phát sinh từ xã hội để thay thế nguyên, nhiên vật liệu trong sản xuất clinker, xi măng có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Từ năm 2019 Tổng công ty Xi măng Việt Nam (VICEM), đã triển khai các chương trình thử nghiệm đồng xử lý chất thải làm nguyên, nhiên liệu thay thế trong sản xuất clinker, xi măng. Theo đó, doanh nghiệp đã và đang sử dụng tro, xỉ và thạch cao nhân tạo làm phụ gia trong sản xuất, đồng thời áp dụng các công nghệ đốt rác để giảm chi phí nhiên liệu và phát thải CO2.

PGS.TS Lương Đức Long, Phó Chủ tịch kiêm Tổng Thư ký Hiệp hội Xi măng Việt Nam cho biết. để giảm phát thải trong sản xuất xi măng thường gồm các cách phổ biến như: giảm hoặc thay thế clinker (thành phần chính của xi măng), giảm năng lượng nung hoặc giảm tiêu hao điện trong sản xuất hoặc sử dụng phụ gia xi măng.

Hiện nay, hàm lượng clinker trong xi măng Việt Nam đang trong khoảng 70 – 75% và đang đạt mức trung bình thấp của thế giới (75 – 80%). Chúng ta đang hướng tới tỷ lệ clinker/xi măng tối đa là 65% – phụ gia tối thiểu 35% (giai đoạn 2021 – 2030) và trong giai đoạn 2031 – 2050, tỷ lệ này sẽ là 60 – 40%. Tuy nhiên, nếu lượng clinker quá thấp sẽ ảnh hưởng đến nhu cầu mua hàng của khách hàng, do đó hiện nay các doanh nghiệp sản xuất xi măng đang hướng tới việc thay thế clinker portland bằng loại khác với lượng CO2 phát thải nung thấp hơn.

Để giảm năng lượng nung, các nhà máy có thể thực hiện các biện pháp như cải tạo lò, thay đổi phối liệu và sử dụng nhiên liệu đốt thay thế. Việc đầu tư vào công nghệ lò đốt rác sinh nhiệt và sử dụng rác thải làm nhiên liệu thay thế cho than, cùng với việc dùng bùn thải thay cho đất sét, đã giúp các nhà sản xuất xi măng giảm đáng kể chi phí nhiên liệu, đồng thời giảm lượng CO2 phát thải và hạn chế ô nhiễm môi trường. Đây là hướng đi khả thi đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, và tại Việt Nam, một số đơn vị như Nhà máy Xi măng Bình Phước, Công ty Cổ phần Xi măng và Xây dựng Quảng Ninh, Công ty Cổ phần Xi măng Vicem Bút Sơn cũng đã áp dụng với hiệu quả cao.

Chẳng hạn, theo thống kê của Công ty Cổ phần Xi măng Vicem Bút Sơn, năm 2020, tỷ lệ sử dụng chất thải rắn công nghiệp như phế thải giày da, may mặc, nylon, nhựa, cao su, mùn cưa… thay thế than cám đạt 8 – 10%, với tổng khối lượng rác sử dụng đạt 40.300 tấn. Đến năm 2021, sau khi tối ưu hóa hệ thống, tỷ lệ đốt rác đã tăng lên 21 – 22%, tổng lượng rác thải xử lý đạt 92.500 tấn, cùng với 52.800 tấn bùn thải, mang lại hiệu quả kinh tế hơn 60 tỷ đồng. Việc đồng xử lý chất thải đã giúp giảm từ 100 – 150ppm nồng độ khí NOx trong khí thải, giảm từ 6 – 8% lượng CO2 quy đổi và trong hai năm 2020 và 2021 đã góp phần giảm 275.149 tấn CO2 phát thải.

Bên cạnh việc giảm năng lượng nung, giảm điện năng tiêu hao trong quá trình sản xuất cũng là yếu tố quan trọng để giảm chi phí và lượng CO2 phát thải. Theo Hiệp hội Xi măng Việt Nam, năm 2022, trung bình để sản xuất 1 tấn xi măng tiêu thụ khoảng 100kWh điện. Mục tiêu đến năm 2031 – 2050 là giảm mức tiêu thụ này xuống còn 80kWh. Hiện tại, các nhà máy xi măng đang tích cực giảm điện năng tiêu thụ trong cả quá trình sản xuất clinker và nghiền xi măng, trong đó việc thu hồi nhiệt dư từ quá trình nung clinker đã góp phần đáng kể vào việc giảm chi phí điện năng cho mỗi tấn sản phẩm.

Ngành xi măng Việt Nam đang trên con đường chuyển mình mạnh mẽ theo xu hướng sản xuất xanh và tiết kiệm năng lượng. Những giải pháp công nghệ tiên tiến như thu hồi nhiệt thải để phát điện, giảm sử dụng clinker và sử dụng chất thải công nghiệp làm nguyên liệu thay thế không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao tính cạnh tranh của xi măng Việt Nam trên thị trường quốc tế. Sự chuyển đổi này sẽ giúp ngành xi măng đối mặt với các thách thức toàn cầu như cơ chế điều chỉnh biên giới carbon, đồng thời đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững của đất nước.

Duy Trinh (t/h)