Kinh hoàng... rác
Rác thải ra từ sinh hoạt cộng đồng, từ kênh mương cống rãnh, từ những hoạt động sinh học, từ sản xuất nông nghiệp... đã dồn ứ lại một lượng khổng lồ. Trung bình, mỗi người mỗi ngày đêm xả ra 1 kg rác. Bên bờ đại dương, rác dẻo do các tàu thuyền xả xuống, do nạo rửa các lòng sông... trong 70 năm qua đã tụ lại thành những hòn đảo bằng chất dẻo to cỡ bang Tếch-dát của Mỹ (ở Thái Bình Dương đã có bốn hòn đảo như thế, còn ở Đại Tây Dương, Địa Trung Hải và eo biển nào cũng có), cho nên cả hành tinh chúng ta tràn ngập rác.
Thông thường, rác được thu gom về những lò đốt để thiêu hủy, nhưng thiêu là công nghệ đã lạc hậu, cực kỳ độc hại cho môi sinh. Về kinh tế, lò thiêu chỉ thu được tiền từ mỗi việc hủy rác thải, mà hiệu quả năng lượng thì rất thấp. Về môi sinh, các xí nghiệp thiêu đốt rác dùng nhiệt độ tương đối thấp, cỡ 800 - 900 độ C - đó là nhiệt độ lý tưởng để sản sinh các chất độc đi-ô-xin gây ung thư cho cơ thể con người, mà đi-ô-xin thì không cách nào tẩy rửa sạch. Trên thế giới đã có hơn 40.000 xí nghiệp thiêu rác thải, nhưng hầu hết các nước đều đã không dùng đến nữa. Nhiều nước phát triển bắt đầu chú trọng xây dựng những xí nghiệp xử lý rác ứng dụng công nghệ cao. Giải pháp tìm được là công nghệ tận dụng rác thải bằng plasma nhiệt độ thấp, để mỗi kg rác thải có thể mang lại điện năng không ít hơn 2 kW/h. Nơi "chôn nhau cắt rốn" của phát kiến này là xứ sở Bạch Dương, với "bậc sinh thành" là viện sĩ Phi-líp Rút-béc.
Viện sĩ, giáo sư, tiến sĩ khoa học Phi-líp Rút-béc sinh ngày 22-9-1931, mới đầu tốt nghiệp khoa Luật Trường đại học Tổng hợp Lê-nin-grát (1954), sau đó dăm năm - bằng kỹ sư vật lý điện của Trường đại học Bách khoa mang tên M. I. Ka-li-nin. Từng giảng dạy trong Trường trung cấp kỹ thuật rồi nghiên cứu khoa học ở Viện Vật lý Kỹ thuật mang tên Viện sĩ A. F. I-ốp-phê, ông được bầu làm Viện sĩ Thông tấn Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1990), làm Giám đốc Viện Vật lý điện và Năng lượng điện của Viện Hàn lâm Khoa học Nga đặt tại Xanh Pê-téc-bua (1991), từ năm 2000 được bầu làm Ủy viên Đoàn Chủ tịch Trung tâm Khoa học Xanh Pê-téc-bua, Chủ tịch Hội đồng Khoa học "Chế tạo máy năng lượng" của Viện Hàn lâm Khoa học Nga. Ông đã được nhiều giải thưởng khoa học cấp Nhà nước của Liên Xô, Nga... và giải thưởng quốc tế "Năng lượng toàn cầu" về công trình tận dụng rác thải bằng công nghệ plasma nhiệt độ thấp.
Ngỡ ngàng điện năng và nhiệt năng
Bản chất của công nghệ plasma là vật thể sau khi qua lò phản ứng sẽ tách vỡ ra thành phân tử hoặc nguyên tử và biến sang dạng khí. Viện sĩ Phi-líp Rút-béc đưa ra một hệ thống tận dụng rác bằng công nghệ plasma nhiệt độ thấp gồm: một lò phản ứng, được làm bằng vật liệu tương ứng, tiếp nhận đồng thời hai nguồn - nguồn plasma sản sinh từ lò phản ứng và nguồn rác muốn tái chế. Ở nhiệt độ hơn 1.200 độ C, hai nguồn đó gặp nhau tạo thành dạng khí và phân rã thành phân tử hoặc thành nguyên tử tùy theo chỉ định. Sau một số khâu chế xuất, sẽ thu được một loại khí tổng hợp của các-bon ô-xit (CO) và hy-đrô (H), đủ sạch, trên thực tế không có các-bon đi-ô-xít (CO2 ) lẫn vào.
Khí tổng hợp sau khi được làm sạch là có thể sử dụng ngay vào những mục đích khác nhau. Nó là nhiên liệu tinh khiết nhất, sạch nhất về phương diện môi sinh và là tối cần thiết cho ngành năng lượng, sử dụng vào vận hành máy phát ra điện năng hoặc nhiệt năng. Nó rất đắc dụng cho nhà máy điện theo chu trình liên hoàn - một trong những xu hướng chính hiện nay. Những nhà máy điện thông thường ngốn nhiều năng lượng nhưng hiệu suất chỉ đạt không quá 30%.
Nhà máy điện theo chu trình liên hoàn gồm tuốc-bin chạy bằng khí ở nhiệt độ cao, lò tận dụng nhiệt, tuốc-bin hơi và trạm tích nhiệt... sẽ dễ dàng nâng hiệu suất của nhà máy phát điện lên 90%, trong đó 60% điện năng và 30% nhiệt năng. Bây giờ hầu hết các nhà máy điện trên thế giới đều phải có chu trình liên hoàn.
Nhờ có tỷ lệ tối ưu giữa các-bon và hy-đrô, khí tổng hợp này còn dùng để chế xuất cồn và các nhiên liệu lỏng nhân tạo khác không chứa tạp chất độc hại.
Một cơ sở tận dụng rác bằng công nghệ plasma ở châu Âu.
Ngành sản xuất triển vọng
Theo viện sĩ Phi-líp Rút-béc, công nghệ plasma dùng vào tận dụng rác thải có hiệu quả rất cao. Mỗi đơn vị năng lượng tiêu hao vào việc đó có thể mang lại 5-6 đơn vị năng lượng ở dạng khí tổng hợp - đó là năng suất độc nhất vô nhị, không phương pháp nào khác có thể sánh bằng.
Nếu thu gom hết rác, xử lý bằng công nghệ này, thì xoàng ra, mỗi kg rác có thể bảo đảm điện năng đủ dùng cho một gia đình trong một ngày đêm. Nước Mỹ dự tính, trong vòng 10 năm tới đây, nhờ công nghệ plasma, sẽ đáp ứng được 50% nhu cầu về nhiên liệu lỏng nhân tạo và 20% năng lượng từ những nguồn tái tạo. Về hiệu quả đối với môi sinh -đã có sự đo lường cụ thể: không thải ra chất độc đi-ô-xin, bởi vì khí tổng hợp được tạo nên ở nhiệt độ hơn 1.200 độ C, mà ở nhiệt độ đó, các chất độc đi-ô-xin không thể hình thành.
Những hợp chất khác - với clo và òo hữu cơ, với lưu huỳnh... - cũng phải phân rã. So với phương pháp thiêu hủy cũ, plasma chắc chắn sạch gấp 10 lần cho môi sinh.
Các thiết bị của công nghệ plasma có kích thước gọn nhẹ. Với thời giá hiện nay, một bộ thiết bị tái chế rác thải bằng công nghệ plasma cỡ trung có thể hoàn vốn sau 3-5 năm, cỡ lớn hơn chỉ 2-3 năm, trong khi các hệ thống sản xuất năng lượng có thứ hạng như thế phải mất 12-15 năm, mà tới lúc đó hoàn vốn được đã là may. Cho nên, đem xí nghiệp thiêu hủy rác thải thông thường so sánh với công nghệ plasma là vô nghĩa, chẳng khác nào mang bàn tính gẩy tay hoặc thước lô-ga-rít đọ với máy vi tính.
Dự án áp dụng công nghệ plasma vào xử lý rác thải bắt đầu được Nga thử nghiệm theo kênh đặc biệt, thấy thành công, nên được triển khai ở Xanh Pê-téc-bua, ngoại ô Mát-xcơ-va, Ka-li-nin-grát... Hiện nay, công nghệ này được áp dụng mạnh mẽ ở Mỹ, I-xra-en, Đài Loan (Trung Quốc), Nhật Bản và bắt đầu được đưa vào châu Âu, Trung Quốc...
Với hai ưu điểm là rẻ và sạch, tận dụng rác thải bằng công nghệ plasma sẽ trở thành một ngành sản xuất có quy mô ngang tầm ngành luyện kim.
