Ứng dụng khoa học công nghệ giúp giảm ô nhiễm trong sản xuất xi-măng

Biến chất thải thành tài nguyên

Sản xuất xi-măng là một trong những ngành công nghiệp có tỷ trọng phát thải khí nhà kính lớn khi chiếm gần 75% tổng phát thải của ngành sản xuất vật liệu xây dựng. Sản xuất clinker có 2 nguồn phát thải chính, phát thải trực tiếp từ nguyên liệu chiếm 59%, từ nhiên liệu cho quá trình nung luyện khoảng 35%, phát thải gián tiếp từ việc sử dụng điện khoảng 6%. Phát thải cho sản xuất từ 900-960 kg CO2/tấn clinker, trong đó phát thải từ nguyên liệu 530-550 kg CO2/tấn, từ nhiên liệu khoảng 315-350 kg CO2/tấn. Vì vậy, nhiều năm qua việc áp dụng đồng xử lý chất thải trong lò nung xi-măng đã được nhiều doanh nghiệp chủ động triển khai nhằm giảm chi phí nguyên, nhiên liệu cho sản xuất và nhất là giảm ô nhiễm môi trường.

Theo Chủ tịch Hiệp hội Xi-măng Việt Nam Nguyễn Quang Cung, với nhiệt độ trên 1.400 độ C, lò nung xi-măng có khả năng tiêu hủy triệt để chất thải rắn sinh hoạt, công nghiệp, thậm chí là chất thải nguy hại. Toàn bộ tro còn lại được đồng hóa vào clinker mà không phát sinh chất thải thứ cấp là tro đáy, khí độc, nước thải… như các phương pháp đốt rác thông thường. “Công nghệ này đặc biệt phù hợp với giải pháp kinh tế tuần hoàn và chủ trương Net Zero của Chính phủ. Đối với ngành xi-măng, đồng xử lý mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn cho doanh nghiệp”, ông Cung khẳng định.

Trên thực tế, một số doanh nghiệp xi-măng đã thực hiện giải pháp đồng xử lý từ nhiều năm trước. Năm 2012, Công ty cổ phần Xi-măng và Xây dựng Quảng Ninh (xi-măng Lam Thạch) đã tiến hành thu gom, phân loại và đốt các loại rác thải khó tái chế của ngành công nghiệp da giày, may mặc để thay thế một phần than đá trong quá trình sản xuất. Theo ông Nguyễn Trường Giang, Phó Tổng Giám đốc công ty, cách làm này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm lượng phát thải CO2 và hạn chế đáng kể áp lực lên hệ thống bãi chôn lấp rác thải địa phương. Về hiệu quả cụ thể, ông Giang cho biết: “Hiện nay, tỷ lệ thay thế than bằng rác đạt khoảng 15%, tương đương 270.000 tấn than mỗi năm. Đây là một con số rất đáng kể nếu xét trong bối cảnh chi phí than ngày càng tăng và nguồn cung ngày càng bấp bênh”.

Nhiều công ty thành viên của Tổng công ty xi-măng Việt Nam (Vicem) còn đang triển khai việc tận dụng nhiệt dư để phát điện, một phương pháp quan trọng hướng tới mô hình “2 trong 1”, xử lý chất thải và thu hồi năng lượng. Tại Công ty cổ phần Xi-măng Vicem Bút Sơn, hệ thống phát điện tận dụng nhiệt thừa cũng đang giúp tiết kiệm 27-30% điện năng tiêu thụ cho sản xuất clinker. “Thay vì mua điện lưới, 2 hệ thống thu hồi nhiệt dư đạt sản lượng đạt 5.198 kWh và 5.416 kWh, có thể cung cấp tới gần 30% điện vận hành toàn nhà máy. Tiết kiệm từ chi phí mua điện tương đương hàng chục tỷ đồng mỗi năm”, ông Nguyễn Mạnh Tường - Phó Tổng Giám đốc Vicem Bút Sơn chia sẻ.

Trưởng ban An toàn và môi trường Vicem Dương Ngọc Trường cho rằng, lợi thế kỹ thuật then chốt là lò nung nhiệt độ cao, việc đồng xử lý là giải pháp tối ưu không có phát thải dioxin/furan ra môi trường, không để lại tro xỉ cần xử lý như mô hình đốt rác phát điện thông thường, đặc biệt là không mất chi phí đầu tư mới. Việc sử dụng nguyên liệu thay thế này không chỉ góp phần xử lý hiệu quả nguồn phế thải từ các ngành công nghiệp khác, mà còn giảm sử dụng tài nguyên thiên thiên không tái tạo, giảm phát thải nhà kính.

Khó huy động vốn, thiếu nguyên liệu đầu vào

Từ năm 2016, Vicem chính thức triển khai phương pháp đồng xử lý ở một số công ty thành viên như là một trong các biện pháp chiến lược để giảm chi phí cũng như bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất đối với các công ty thành viên là hệ thống hạ tầng đã cũ, hệ thống thiết bị máy móc đang hoạt động đa số cũng được đầu tư từ cách đây 20-30 năm. Với các loại máy móc cũ sẽ rất khó tương thích với các trang thiết bị hiện đại để triển khai đồng bộ các biện pháp đồng xử lý. Trong khi đó, số đơn vị thành viên có hệ thống máy móc mới hơn muốn triển khai cũng phải thay thế hoặc bổ sung một số trang thiết bị tương thích. Việc thay thế, ngoài thời gian dừng sản xuất để thi công, còn cần nguồn vốn để đầu tư, sẽ ảnh hưởng khá lớn đến doanh thu của các doanh nghiệp này.

Năm 2019, Vicem Bút Sơn đã bắt đầu thử nghiệm đốt các phế phẩm có thể sinh nhiệt đã thay thế được 2% lượng than đốt; năm 2023 là 40%; năm 2024 là 35%. Quá trình đồng xử lý giúp giảm chi phí đầu vào chất đốt đồng thời góp phần quan trọng để giảm lượng khí nhà kính, giảm lượng chất thải trong quá trình sản xuất ra ngoài môi trường…

Tương tự như vậy, Vicem Lâm Thao đã ứng dụng nhiều giải pháp để tiết kiệm chi phí, như xử lý các sản phẩm, phế phẩm theo hướng kinh tế tuần hoàn và giảm ô nhiễm. Từ năm 2021, bên cạnh đồng xử lý, đơn vị này đã nghiên cứu xây dựng phương án xử lý tro xỉ, bùn, rác thải công nghiệp, biến phế phẩm thành hàng hóa cũng như tận dụng được nguồn nhiệt dư trong quá trình sản xuất. Theo Trưởng phòng thí nghiệm Vicem Lâm Thao Nguyễn Ngọc Xuân, quá trình đồng xử lý giúp đơn vị đã tiết giảm được khoảng 20-30 triệu đồng cho mỗi tấn sản phẩm. Ngoài lợi ích kinh tế, đồng xử lý là một giải pháp giảm ô nhiễm hiệu quả; quản lý chất thải bền vững; giảm diện tích chôn lấp; tiết kiệm tài nguyên tái tạo cho hoạt động sản xuất của đơn vị.

Khó khăn đối với các nhà máy xi-măng đang sử dụng công nghệ cũ là không thể tận dụng được hết nguồn nhiệt dư và nguyên liệu thải do thiếu đồng bộ. Nhưng để đầu tư một hệ thống dây chuyền, buồng đốt mới cho đồng xử lý rất tốn kém. Trong khi đó, doanh nghiệp xi-măng không thể tiếp cận được các nguồn vốn ưu đãi, đặc biệt là vốn từ các chương trình bảo vệ môi trường, giảm khí thải…

Một trong những khó khăn khiến cho quá trình đồng xử lý chưa mang lại hiệu quả như mong muốn là nguồn nguyên liệu đầu vào cho các nhà máy. Hiện nay, nhiều nhà máy đang phải mua rác từ các đơn vị thu gom nhưng nguồn cung cũng không đều. Các nguồn khác như vải, gỗ vụn… thì không ổn định và thiếu công nghệ tiền xử lý…

Như vậy, để khắc phục khó khăn và tạo điều kiện hỗ trợ cho các doanh nghiệp xi-măng triển khai đồng xử lý, cần có chính sách cụ thể để khuyến khích, hỗ trợ chuyển đổi công nghệ đồng xử lý; quy định về cơ chế, chính sách hướng dẫn xác nhận lượng phát thải CO2; tiêu chuẩn-quy chuẩn kỹ thuật cho các chất thải công nghiệp, tạo cơ chế ưu đãi phù hợp; hoàn thiện và ban hành chính sách hỗ trợ cụ thể đối với các dự án đầu tư về môi trường; bổ sung định mức về bảo hiểm trách nhiệm đối với sự cố môi trường; chính sách, hướng dẫn đối với việc xử lý bao bì thương phẩm (EPR) và cơ chế tiêu thụ đối với các sản phẩm xi-măng được gắn nhãn “xanh”…