Sản xuất điện từ chất thải rắn - Tiềm năng ở Việt Nam
Trong những năm gần đây, sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế đã dẫn đến tỷ lệ phát sinh chất
thải trên toàn thế giới ngày càng tăng. Chất thải rắn có thể được phân loại theo các cách khác nhau,
ví dụ, chất thải sinh hoạt, chất thải xây dựng, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp và chất
thải rắn y tế. Chất thải rắn là một vấn đề rất được quan tâm ở Việt Nam. Chuyển đổi chất thải thành
năng lượng là một cách quản lý đầy thách thức ở các nước đang phát triển. Có nhiều công nghệ
khác nhau để tạo ra điện hoặc nhiệt từ chất thải rắn. Bài báo này trình bày một số phương pháp sản
xuất điện từ chất thải rắn và đề xuất một số tiêu chí lựa chọn công nghệ, tiềm năng tại Việt Nam.
Bạn đang xem tài liệu "Sản xuất điện từ chất thải rắn - Tiềm năng ở Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Sản xuất điện từ chất thải rắn - Tiềm năng ở Việt Nam
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
66 Số 21
SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ CHẤT THẢI RẮN - TIỀM NĂNG Ở VIỆT NAM
ELECTRICITY PRODUCTION FROM SOLID WASTE - POTENTIAL IN VIETNAM
Đặng Văn Bính1, Tiêu Xuân Hoàng2
1Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2Trường Đại học Điện lực
Ngày nhận bài: 18/10/2019, Ngày chấp nhận đăng: 25/12/2019, Phản biện: TS. Nguyễn Hữu Đức
Tóm tắt:
Trong những năm gần đây, sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế đã dẫn đến tỷ lệ phát sinh chất
thải trên toàn thế giới ngày càng tăng. Chất thải rắn có thể được phân loại theo các cách khác nhau,
ví dụ, chất thải sinh hoạt, chất thải xây dựng, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp và chất
thải rắn y tế. Chất thải rắn là một vấn đề rất được quan tâm ở Việt Nam. Chuyển đổi chất thải thành
năng lượng là một cách quản lý đầy thách thức ở các nước đang phát triển. Có nhiều công nghệ
khác nhau để tạo ra điện hoặc nhiệt từ chất thải rắn. Bài báo này trình bày một số phương pháp sản
xuất điện từ chất thải rắn và đề xuất một số tiêu chí lựa chọn công nghệ, tiềm năng tại Việt Nam.
Từ khóa:
Rác thải rắn, công nghệ chuyển đổi chất thải thành năng lượng, Việt Nam.
Abstract:
In recent years, population growth and economic development have led to the increasing waste
generation rates worldwide. Solid waste can be classified in to, domestic waste, construction waste,
industrial waste, agriculture waste and medical solid waste. Solid waste is a problem that is of great
interest in Vietnam. Waste-to-Energy is a challenging management in developing countries. There
are many different technologies to generate electricity or heat from solid wastes. This paper presents
overview of Waste - to - Energy technologies, the potential Waste - to - Energy and selection
criterias of best technologies for Vietnam.
Keywords:
Solid waste, Waste-to-Energy technologies, Vietnam.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Chất thải được định nghĩa là vật liệu rắn,
bán rắn, lỏng và khí (trừ nước thải) trực
tiếp hoặc gián tiếp do hoạt động của con
người. Nói cách khác, chất thải rắn (CTR)
là tập hợp con có tỷ lệ phần trăm cao của
vật liệu xenlulo và chất thải hữu cơ có thể
phân hủy sinh học, như giấy, bìa cứng,
trái cây, chất thải có nguồn gốc thực vật,...
[1, 2].
Chất thải ngày càng tăng, hơn nữa, số
lượng và thành phần của chất thải khác
nhau theo từng quốc gia tùy thuộc vào
việc đô thị hóa và phát triển đô thị, tình
hình kinh tế, thu nhập và phúc lợi xã hội,
điều kiện địa lý, lối sống của người dân
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 21 67
và khí hậu địa phương [3 ÷ 5]. Theo thống
kê của Ngân hàng Thế giới, CTR toàn cầu
đã được tạo ra khoảng 1,3 tỷ tấn trong
năm 2012. Lượng CTR này dự kiến sẽ
tăng khoảng 2,2 tỷ tấn/năm vào năm 2025
[6]. Các biện pháp đảm bảo sức khỏe
cộng đồng và quản lý CTR là một điều
cần thiết [7 ÷ 10]. Ở các nước phát triển,
một mô hình chung về quản lý CTR, thu
gom chất thải, thu hồi và tái chế tài
nguyên, vận chuyển và xử lý [11] được sử
dụng, mô hình quản lý CTR như hình 1.
Hình 1. Quy trình quản lý chất thải rắn đô thị
ở các nước phát triển [11]
Hiện nay, các chính phủ và tổ chức
nghiên cứu năng lượng đã tập trung vào
việc nghiên cứu các công nghệ xử lý chất
thải thành năng lượng (WtE: Waste-to-
Energy) hoặc năng lượng từ chất thải
(EfW: Energy-from-Waste). WtE là một
công nghệ sạch, công nghệ này thường
được gọi là quá trình biển đổi thành năng
lượng hữu ích dưới dạng điện, nhiệt,
nhiên liệu từ nguồn thải [12÷15]. Đối với
CTR, một số công nghệ WtE được sử
dụng có thể được phân loại thành hai loại:
công nghệ nhiệt và công nghệ sinh hóa
(sinh học). Trong đó, đốt cháy, khí hóa và
nhiệt phân thường được xử lý bằng các
quá trình nhiệt [16÷19]. Nhiệt của quá
trình đốt cháy được sử dụng để chuyển
đổi nước thành hơi nhằm sấy nhiên liệu
hoặc phát điện [20÷23]. Ngược lại, công
nghệ khí hóa và nhiệt phân là một công
nghệ tương đối mới đối với WtE ở nhiều
quốc gia, chủ yếu là các nước phát triển
đang áp dụng [24÷27].
Công nghệ khí hóa chuyển đổi vật liệu
carbonate thành khí tổng hợp (syngas)
trong lò phản ứng tạo ra hydro, carbon
monoxide và metan. Khí tổng hợp có thể
được sử dụng làm nhiên liệu trong động
cơ đốt trong hoặc vận hành tuabin khí để
tạo ra điện. Ngoài ra, khí tổng hợp có thể
được sử dụng để sản xuất methanol, hydro
dimethyl ether và nhiên liệu tổng hợp
khác bằng cách sử dụng quy trình
Fischer-Tropsch [28÷31]. Nhiệt phân là
quá trình chuyển đổi chất hữu cơ thành
khí cháy (khí tổng hợp), than rắn hoặc
nhiên liệu lỏng (dầu) khi không có oxy tự
do. Khí tổng hợp, than rắn hoặc nhiên liệu
lỏng có thể được sử dụng cho động cơ
hoặc buồng đốt để tạo ra nhiệt và năng
lượng. Các công nghệ xử lý sinh hóa như
phân hủy kỵ khí hoặc lên men sinh học là
quá trình vật liệu hữu cơ được chuyển đổi
vi sinh trong môi trường không có oxy
được kiểm soát thành khí sinh học. Khí
sinh học bao gồm metan (CH4) và carbon
dioxide (CO2). Khí sinh học có thể được
sử dụng cho nấu ăn, sưởi ấm, hoặc chạy
động cơ khí và tuabin khí/hơi nước để
chuyển đổi thành điện và nhiệt.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
68 Số 21
Ở Việt Nam, cùng với sự gia tăng dân số,
phát triển của các ngành, nghề sản xuất
làm gia tăng lượng phát sinh CTR. Công
nghệ xử lý, tái chế CTR được xác định
dựa trên thành phần, tính chất, khối lượng
phát sinh CTR, điều kiện cụ thể của từng
địa phương và đảm bảo theo nguyên tắc
3RVE: (giảm thiểu), (sử dụng lại), (tái
sinh, tái chế). Đối với CTR sinh hoạt và
CTR công nghiệp thông thường, các
phương thức xử lý như công nghệ ủ sinh
học được áp dụng để chế biến phân
compost, thu khí; chôn lấp truyền thống
để chế biến khí, sản xuất phân compost;
ngoài ra còn áp dụng phương thức đốt (có
hoặc không thu hồi năng lượng)... Hiện
nay đã có năm công nghệ xử lý CTR được
Bộ Xây dựng công nhận, gồm: 2 công
nghệ ủ sinh học làm phân hữu cơ
(Seraphin và Ansinh-ASC); 1 công nghệ
MBT-CD.08 (tạo viên nhiên liệu RDF);
2 công nghệ đốt (công nghệ ENVIC
và BD-ANPHA). Công nghệ xử lý CTR
thành năng lượng có thể là một giải pháp
hiệu quả đối với các thành phố lớn, công
nghệ này không chỉ góp phần xử lý
rác thải rắn mà còn cung cấp một nguồn
năng lượng phục vụ nhu cầu sản xuất,
sinh hoạt.
Trong bài báo này, nhóm tác giả tập trung
nghiên cứu một trong các công nghệ xử
lý, biến đổi CTR thành năng lượng đó là
công nghệ điện rác (sản xuất điện từ
CTR) và đánh giá tiềm năng áp dụng công
nghệ điện rác tại Việt Nam.
2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ
CHẤT THẢI RẮN
Hiện nay, trên thế giới có năm công nghệ
WtE (hình 2): đốt, phối trộn để xử lý,
phân hủy kỵ khí, chôn lấp thu khí và nhiệt
phân/khí hóa.
Hình 2. Dòng phân loại CTR và biện pháp xử lý
CTR có rất nhiều loại với thành phần, đặc
điểm khác nhau, dựa trên cơ sở đó CTR
sẽ được phân loại thành các loại khác
nhau để lựa chọn biện pháp xử lý phù hợp
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 21 69
nhất. Từ biện pháp xử lý ta có thể thu
được các nguồn năng lượng khác nhau
như: khí đốt, nhiên liệu, nhiệt, điện,...
Hiện nay, có một số mô hình, phương
pháp sản xuất điện từ CTR như sau:
2.1. Đốt
Hình 3. Sơ đồ sản xuất điện bằng công nghệ đốt
rác thải rắn [32]
Sơ đồ sản xuất điện bằng công nghệ đốt
CTR như hình 3. Đốt CTR sản xuất điện
rất phức tạp đòi hỏi các kỹ năng quản lý
và kỹ thuật. Phương pháp này hoạt động
khi đáp ứng được yêu cầu: chuỗi cung
ứng CTR liên tục, hỗn hợp chất thải đồng
nhất được cung cấp liên tục vào buồng
đốt, thông số quy trình và các thông số
phát thải được điều chỉnh và kiểm soát,
bảo trì theo lịch trình, mua vật liệu phụ
trợ và phụ tùng, cung cấp điện hoặc nhiệt
đảm bảo cho khách hàng. Khí thải của
quá trình đốt có thể gồm các chất ô
nhiễm. Do vậy, cần chú trọng xử lý tro
đốt và phải kiểm soát, xử lý khí thải đảm
bảo yêu cầu chất lượng trước khi thải ra
môi trường không khí.
Công nghệ này là một lựa chọn khả thi
nếu đảm bảo:
Có một hệ thống quản lý chất thải hiệu
quả đã được áp dụng trong một số năm và
hiện tại đòi hỏi phải có giải pháp thay thế
cho chôn lấp và việc tái chế không khả thi;
Có hệ thống giám sát môi trường đầy
đủ;
Tiêu chuẩn khí thải và các quy định
môi trường khác được đáp ứng;
Cần đảm bảo các phương tiện tài chính
do chi phí cao hơn khi thực hiện chôn lấp;
Việc cung cấp CTR dễ cháy ít nhất
100.000 tấn/năm [33];
Nhiệt trị thấp của CTR trung bình tối
thiểu 7 MJ/kg và không xuống dưới 6
MJ/kg [33];
Xỉ có thể được sử dụng sau khi xử lý
trong xây dựng đường. Để xử lý an toàn
và thân thiện với môi trường, phải đảm
bảo xử lý tro bay;
Đội ngũ vận hành có tay nghề và được
đào tạo;
Được sự chấp nhận và ủng hộ của dân
cư xung quang khu vực nhà máy.
2.2. Phân hủy kỵ khí
Mô hình phương pháp phân hủy kỵ khí
được thể hiện trên hình 4.
Hình 4. Phương pháp phân hủy kỵ khí kết hợp
sản xuất điện [34]
1. CTR; 2. Thu nhận và lưu trữ; 3. Phân loại, sơ chế
và làm sạch; 4. Khu chuẩn bị xử lý; 5. Lọc, khử mùi;
6. Cửa xả bã thải; 7. Bã thải; 8. Khí; 9. Hệ thống làm
sạch khí; 10. Các thiết bị an toàn (van an toàn, van
giảm áp,...); 11. Thiết bị sản xuất điện và nhiệt;
12. Lưu trữ bã thải; 13. Xử lý bã thải
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
70 Số 21
Phân hủy kỵ khí phù hợp với CTR hữu
cơ, các chất thải này được phân hủy nhờ
các loại vi sinh vật tại hầm xử lý để thành
sản phẩm khí (metan, CO2,...), phần
không phân hủy được là bã thải có thể
được xử lý tiếp để thành phân sinh học.
Sản lượng khí của quá trình phân hủy kỵ
khí phụ thuộc vào: thành phần, chất lượng
chất thải hữu cơ; nhiệt độ (vi sinh vật phát
triển nhanh hon ở nhiệt độ cao, nhiệt độ
tối ưu nhất trung bình từ 35÷48oC); Khối
lượng chất hữu cơ; tỷ lệ C:N (ảnh hưởng
đến sự phát triển của vi sinh vật, tối ưu là
16÷25).
Sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí
có thành phần mêtan nên cần tránh rò rỉ vì
nó có tiềm năng nóng toàn cầu cao gấp 21
lần khí CO2. Cần tránh rò rỉ nước thải, bã
thải của quá trình phân hủy vào hệ thống
nước vì có thể phá vỡ hệ sinh thái môi
trường.
Phương pháp phân hủy kỵ khí phù hợp
với các nước đang phát triển do thành
phần rác thải hữu cơ đô thị cao hơn các
nước phát triển và có sẵn chất thải hữu cơ
nông nghiệp để kết hợp. Phương pháp này
phù hợp với quy mô nhỏ, nếu quy mô lớn
thì cần phải đặc biệt xem xét vấn đề
an toàn môi trường và mùi từ quá trình
phân hủy.
2.3. Thu khí từ bãi chôn lấp
Về bản chất, phương pháp sản xuất điện
từ khí bãi chôn lấp rác thải là việc thu hồi
khí để làm nhiên liệu chạy máy phát điện,
tuabin khí. Khí thu hồi được bao gồm chủ
yếu là khí metan (khoảng 45÷55%), còn
lại là khí CO2 và một số loại khí khác, sản
lượng thu hồi khí phụ thuộc vào: thành
phần chất thải trong bãi chôn lấp; phương
pháp chôn lấp; chiều sâu, độ chặt rác thải
chôn lấp; lượng nước trong bãi chôn lấp;
phương pháp, kỹ thuật thu hồi khí.
Hệ thống thu hồi khí là các ống đục lỗ
đưa vào các bãi chôn lấp rác, khí sẽ đi qua
các lỗ vào hệ thống và đi qua hệ thống lọc
khí để loại bỏ một số loại khí. Khí thu
được sau khi làm sạch sẽ được sử dụng
làm nhiên liệu cho động cơ khí/máy phát
điện (hình 5).
Hình 5. Mô hình sản xuất điện từ khí bãi chôn lấp rác thải [35]
Phương pháp thu hồi khí bãi chôn lấp rác
thải ngoài phục vụ sản xuất điện còn góp
phần làm giảm lượng khí mêtan, CO2 phát
thải vào không khí gây hiệu ứng nhà kính
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 21 71
và khí độc hại khác. Tuy nhiên, năng suất
thu hồi khí thấp, khí chỉ có thể được tạo ra
ở các bãi rác thải đã chôn lấp được 30 -
50 năm, khí thu hồi lưu trữ có thể gây nổ
nếu không đảm bảo an toàn. Phương pháp
này có thể là giải pháp để vận hành bãi
chôn lấp đảm bảo vệ sinh và xử lý các bãi
chôn lấp đang hoạt động.
2.4. Nhiệt phân/khí hóa
Mô hình công nghệ nhiệt phân/khí hóa
CTR để sản xuất điện như trình bày trên
hình 6. CTR được thu gom, xử lý và tiến
hành quá trình nhiệt phân/khí hóa tại lò
nhiệt phân. Sản phẩm của quá trình này
được sử dụng làm nhiên liệu cho buồng
đốt nhằm sản xuất hơi quá nhiệt cung cấp
cho tuabin quay máy phát điện. Khói thải
từ buồng đốt được xử lý đảm bảo trước
khi thải ra môi trường.
Quá trình nhiệt phân/khí hóa CTR là công
nghệ xử lý rác thải nhằm giảm các chất
nguy hại và tạo ra sản phẩm tái chế hữu
ích như: khí tổng hợp, dầu, than, than cốc.
Nhiệt phân là quá trình công nghệ bao
gồm các bước: ủ (hình thành khí từ rác
thải dễ phân hủy ở nhiệt độ 400÷600oC);
nhiệt phân (phân hủy các chất hữu cơ còn
lại trong rác thải ở nhiệt độ 500÷800oC,
hình thành khí và một phần chất rắn); khí
hóa (chuyển phần cacbon trong chất rắn
thành khí ở nhiệt độ 800÷1000oC). Tùy
thuộc vào công nghệ của buồng đốt mà
sản phẩm của quá trình nhiệt phân có thể
là khí tổng hợp, dầu hoặc than cốc.
Nhiệt phân là một công nghệ cao, yêu cầu
đội ngũ vận hành có chuyên môn cao, chi
phí đắt đỏ nên đây có thể coi là phương
pháp xử lý rác thải cuối cùng, sử dụng
cho các chất thải ô nhiễm, chất thải y tế,
chất thải độc hại.
Hình 6. Công nghệ nhiệt phân/khí hóa CTR để sản xuất điện [36]
1. Hố chứa CTR thô; 2. Dụng cụ cắt dạng quay; 3. Hố chứa CTR đã xử lý; 4. Cần trục bốc rác; 5. Hệ thống
cấp liệu; 6. Lò nhiệt phân; 7. Hệ thống xả; 8. Bộ lọc khí nóng; 9. Quạt không khí cấp cho lò đốt; 10. Buồng
đốt; 11. Bộ khử không xúc tác; 12. Thiết bị bay hơi; 13. Bộ quá nhiệt; 14. Bộ tận dụng nhiệt; 15. Tuabin;
16. Máy phát điện; 17. Thiết bị ngưng tụ; 18. Bể nước cấp; 19. Cửa thêm chất xử lý; 20. Bộ lọc dạng sợi;
21. Bộ xả lọc bụi; 22. Quạt thải; 23. Hệ thống giám sát khí thải; 24. Ống khói
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
72 Số 21
3. CHẤT THẢI RẮN TẠI VIỆT NAM
3.1. Thực trạng chất thải rắn ở Việt
Nam
CTR tăng nhanh về số lượng, với thành
phần ngày càng phức tạp đã và đang gây
khó khăn cho công tác thu gom, xử lý.
CTR sinh hoạt đô thị: Năm 2017, tổng
lượng CTR sinh hoạt phát sinh ở Hà Nội
khoảng 7.500 tấn/ngày (URENCO Hà
Nội, 2017), còn ở Thành phố Hồ Chí
Minh là 8.700 tấn/ngày (Sở Tài nguyên và
Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh,
2017). Thành phần chủ yếu của CTR sinh
hoạt đô thị là chất thải có chứa chất hữu
cơ, tuy nhiên túi nilon và chất thải điện tử
đang là một vấn đề đáng lo ngại do thói
quen sử dụng của người dân.
CTR sinh hoạt nông thôn: CTR sinh
hoạt nông thôn phát sinh từ các nguồn:
các hộ gia đình, chợ, nhà kho, trường học,
bệnh viện, cơ quan hành chính... có tỷ lệ
khá cao chất hữu cơ, chủ yếu là từ thực
phẩm thải, chất thải vườn và phần lớn đều
là chất hữu cơ dễ phân hủy. Lượng phát
sinh CTR sinh hoạt ở nông thôn phụ
thuộc vào mật độ dân cư và nhu cầu tiêu
dùng của người dân. Chỉ số phát sinh
CTR sinh hoạt ... hát sinh khí dioxin do không phải sử
dụng nhiệt độ cao. Lượng khí lưu huỳnh
sinh ra trong quá trình đốt than chỉ chiếm
tỷ lệ rất nhỏ, khoảng 0,2%. Trong quá
trình sử dụng than sạch sản xuất điện, nếu
không sử dụng hết, có thể lưu giữ hoặc
làm chất đốt cho nhiều ngành khác. Công
nghệ đốt chất thải thu hồi năng lượng
(EfW): là công nghệ được sử dụng phổ
biến nhất cho xử lý CTR để phát năng
lượng.
4. SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ CHẤT THẢI
RẮN TẠI VIỆT NAM
4.1. Một số tiêu chí lựa chọn công
nghệ sản xuất điện từ chất thải rắn ở
Việt Nam
Để lựa chọn được công nghệ sản xuất phù
hợp với điều kiện thực tế cần có những
tiêu chí cụ thể. Bảng 3 là một số tiêu chí
đánh giá công nghệ sản xuất điện từ CTR.
Bảng 3. Tiêu chí đánh giá công nghệ sản xuất điện từ CTR
Tiêu chí
Công nghệ sản xuất điện từ CTR
Đốt Phân hủy kỵ khí
Thu khí từ bãi chôn
lấp
Nhiệt phân/khí hóa
1. Hiện trạng áp
dụng
Áp dụng rộng rãi ở
các nước phát triển
Áp dụng rộng rãi Áp dụng rộng rãi ở các
nước phát triển
Áp dụng rộng rãi ở
các nước phát triển
2. Loại CTR Chất thải chưa phân
loại
Chất thải hữu cơ đã
phân loại; Chất thải
của người và động
vật; Bùn.
Chất thải chưa phân
loại (không bao gồm
chất thải nguy hại và
lây nhiễm)
Chất thải chưa phân
loại, đặc biệt chất
thải nhựa
3. Quy mô Quy mô lớn Quy mô nhỏ và lớn Quy mô lớn Quy mô lớn
4. Điều kiện áp
dụng
Tiền xử lý, đồng
nhất nguyên liệu
đầu vào;
Kiểm soát tốt quá
trình (hỗn hợp khí)
Tiền xử lý, đồng nhất
nguyên liệu đầu vào;
Kiểm soát tốt quá
trình.
Tiền xử lý, đồng nhất
nguyên liệu đầu vào;
Kiểm soát tốt quá trình
(nước rỉ rác, khí
metan, chất ô nhiếm
khác)
Tiền xử lý, đồng
nhất nguyên liệu đầu
vào;
Kiểm soát tốt quá
trình (hỗn hợp khí)
5. Vốn đầu tư Cao Cao Trung bình Cao
6. Chi phí vận
hành
Cao Trung bình Trung bình Cao
7. Nhu cầu sử
dụng đất
Thấp Thấp Thấp Thấp
8. Yêu cầu về
năng lực
Yêu cầu năng lực về
kỹ thuật
Yêu cầu năng lực về
kỹ thuật
Yêu cầu năng lực về
kỹ thuật
Yêu cầu năng lực về
kỹ thuật
9. Tác động đến
môi trường
Ô nhiễm do khí thải Rò rỉ khí mêtan Mùi, côn trùng; phát
sinh khí mêtan;
Nước rỉ rác; không thu
hồi các thành phần có
khả năng tái chế; cháy
nổ
Tiêu thụ năng lượng
cao cho quá trình
vận hành;
Ô nhiễm bụi và tiếng
ồn.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
76 Số 21
Tiêu chí
Công nghệ sản xuất điện từ CTR
Đốt Phân hủy kỵ khí
Thu khí từ bãi chôn
lấp
Nhiệt phân/khí hóa
10. Đóng góp vào
an ninh năng
lượng
Phát điện từ nhiệt Phát điện từ khí sinh
học
Phát điện từ khí sinh
học
Phát điện từ nhiệt
11. Đóng góp vào
an ninh lương
thực
Không Sử dụng như chất bổ
trợ chất
Không; thành phần ô
nhiễm cao
Không
Đối với điều kiện thực tế về CTR ở Việt
Nam:
CTR chưa phân loại tại nguồn: mặc dù
có những ảnh hưởng đến môi trường tuy
nhiên công nghệ thu khí từ bãi chôn lấp
để sản xuất điện phù hợp hơn do: vốn đầu
tư, chi phí vận hành không cao.
CTR đã được phân loại tại nguồn: từ
thành phần có trong CTR (bảng 1) có thể
thấy công nghệ phân hủy kỵ khí sau đó
thu hồi khí để sản xuất điện là công nghệ
phù hợp nhất, các thành phần còn lại
ngoài chất hữu có trong CTR sẽ thu hồi,
tái chế hoặc sử dụng biện pháp xử lý
khác. Bên cạnh việc xử lý được rác thải,
sản xuất điện, bã thải của công nghệ này
có thể được sử dụng để sản xuất phân
phục vụ nông nghiệp.
4.2. Tiềm năng sản xuất điện từ chất
thải rắn tại Việt Nam
Lượng CTR phát sinh ngày càng nhiều,
đa dạng về nguồn gốc, thành phần đặt ra
những vấn đề cấp bách trong xử lý, tái
chế. Tiềm năng thu hồi năng lượng (sản
xuất điện) từ CTR ở nước ta rất lớn, tính
cho 07 khu liên hợp xử lý rác là Nam Sơn
(Hà Nội), Sơn Dương (Quảng Ninh),
Hương Văn (Thừa Thiên Huế), Bình
Nguyên (Quảng Ngãi), Cát Nhơn (Bình
Định) Tân Thành (Long An), Tây Bắc Củ
Chi (Thành phố Hồ Chí Minh) đạt khoảng
1.400 triệu kWh/năm với nguồn thu hàng
năm khoảng 140 triệu USD (10,05
USCent/kWh). Giai đoạn 2015-2020, với
lượng rác trung bình của các thành phố
lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Hải
Phòng..., là nguồn cung cấp nhiên liệu ổn
định cho các nhà máy điện - rác công suất
500 tấn/ngày (8 MW) tương đương sản
lượng gần 350 MW điện được sản xuất từ
rác. Đối với dự án phát điện từ bã mía,
hiện có 41 nguồn phát điện tiềm năng,
tổng công suất trên 500 MW phân bố tại
các vùng nông thôn. Mặc dù tiềm năng rất
lớn nhưng trên thực tế, phần lớn các dự án
điện rác ở nước ta vẫn còn nằm trên giấy.
Hiện nay, nước ta chỉ có một số dự án
triển khai công nghệ đốt chất thải thu hồi
năng lượng (EfW) đối với CTR sinh hoạt;
01 Dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu; 01
dự án phát điện từ chất thải phân gia súc,
gia cầm và 06 dự án điện bã mía.
Có thể nói, tiềm năng sản xuất năng lượng
nói chung và điện nói riêng từ CTR ở Việt
Nam là rất lớn và có rất nhiều triển vọng
phát triển. Với điều kiện thực tế ở Việt
Nam, sản xuất điện từ CTR với quy mô
nhỏ sẽ phù hợp hơn do không cần đến vốn
đầu tư quá lớn.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 21 77
Chính phủ Việt Nam cũng đã có những
chính sách ưu đãi đặc biệt cho vấn đề này,
thông qua Quyết định số 31/2014/QĐ-
TTg của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế
hỗ trợ phát triển các dự án phát điện sử
dụng chất thải rắn tại Việt Nam trong đó:
mức giá mua điện là 10,05 US cent/kWh
trong 20 năm; ưu đãi thuế thu nhập doanh
nghiệp trong 15 năm; miễn thuế nhập
khẩu thiết bị, máy móc phục vụ dự án;
miễn, giảm tiền thuê đất, sử dụng đất; ưu
đãi vay vốn ngân hàng với lãi suất thấp.
5. KẾT LUẬN
CTR đang là vấn đề rất được quan tâm
của toàn xã hội, CTR tăng nhanh về số
lượng với thành phần ngày càng phức tạp
gây khó khăn cho công tác thu gom, xử
lý. Tuy nhiên, vấn đề thu gom, vận
chuyển và xử lý chất thải nói chung và
CTR nói riêng ở Việt Nam vẫn còn nhiều
bất cập, chất thải nhiều khi tập kết bừa
bãi, chôn lấp không đạt yêu cầu. Hiện nay
có một số công nghệ xử lý CTR như: ủ
sinh học làm phân hữu cơ, đốt, chôn lấp,
tái chế. Công nghệ tái chế đang là công
nghệ mang lại nhiều hiệu quả, các loại
chất thải rắn như kim loại, giấy, đồ nhựa
có thể tái chế và sử dụng vào các mục
đích khác; tro, xỉ than ở các nhà máy có
thể được tái chế để làm gạch không nung,
phụ gia bê tông, phụ gia xi măng,... Công
nghệ sản xuất điện từ CTR là một biện
pháp không những xử lý CTR mà còn thu
hồi được năng lượng phục vụ đời sống và
sản xuất. Chính phủ đã có những chính
sách khuyến khích, hỗ trợ để phát triển
công nghệ này tại Việt Nam như: ưu đãi
thuế, mua lại điện với giá cao,... Tuy
nhiên, đây là một công nghệ mới, giá đầu
tư cao, yêu cầu trình độ cao về cả xây
dựng, lắp đặt và vận hành. Để phát triển
công nghệ sản xuất điện từ rác thải cần
tập trung vào nghiên cứu, nắm bắt, làm
chủ hệ thống để xây dựng, vận hành các
nhà máy mang lại hiệu quả cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Ripa M, Fiorentino G, Giani H, Clausen A, Ulgiati S. Refuse recovered biomass fuel from
municipal solid waste. A life cycle assessment. Apply Energy 2017; 186:211e25.
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.05.058
[2] Nigussie A, Bruun S, Kuyper TW, de Neergaard A. Delayed addition of nitrogen-rich substrates
during composting of municipal waste: effects on nitrogen loss, greenhouse gas emissions and
compost stability. Chemosphere 2017; 166:352e62.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.09.123
[3] Lino FAM, Ismail KAR. Energy and environmental potential of solid waste in Brazil. Energy Policy
2011; 39:3496e502. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2011.03.048.
[4] Edjabou ME, Jensen MB, Gotze R, Pivnenko K, Petersen C, Scheutz C, et al. Municipal solid
waste composition: sampling methodology, statistical analyses, and case study evaluation.
Waste Manag 2015; 36:12e23. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.11.009.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
78 Số 21
[5] Moh Y, Manaf LA. Solid waste management transformation and future challenges of source
separation and recycling practice in Malaysia. Resour Conservat Recycl 2017; 116:1e14.
https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2016.09.012
[6] Hoornweg D, Bhada-Tata P. What a waste, a global review of solid wastemanagement. Urban
development series. World Bank; 2012.
[7] Tabasova A, Kropac J, Kermes V, Nemet A, Stehlik P. Waste-to-energy technologies: impact on
environment. Energy 2012; 44:146e55. https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.01.014.
[8] Tang Y, Ma X, Lai Z, Zhou D, Lin H, Chen Y. {NOx} and {SO2} emissions from municipal solid
waste (MSW) combustion in CO2/O2 atmosphere. Energy 2012; 40:300e6.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.01.070
[9] Deus RM, Battistelle RAG, Silva GHR. Current and future environmental impact of household
solid waste management scenarios for a region of Brazil: carbon dioxide and energy analysis. J
Clean Prod 2016. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.05.158.
[10] Havukainen J, Zhan M, Dong J, Liikanen M, Deviatkin I, Li X, et al. Environmental impact
assessment of municipal solid waste management incorporating mechanical treatment of waste
and incineration in Hangzhou, China. J Clean Prod 2017; 141:453e61.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.09.146
[11] Reddy PJ. Municipal solid waste management vol. 9. The Netherlands: CRC Press/Balkema;
2011. p. 2012. Retrieved October.
[12] Miranda ML, Hale B. Paradise recovered: energy production and waste management in island
environments. Energy Policy 2005; 33:1691e702.
https://doi.org/10.1016/j.enpol.2004.02.007
[13] Psomopoulos CS, Bourka A, Themelis NJ. Waste-to-energy: a review of the status and benefits
in USA. Waste Manag 2009; 29:1718e24.
[14] Teixeira S, Monteiro E, Silva V, Rouboa A. Prospective application of municipal solid wastes for
energy production in Portugal. Energy Policy 2014; 71:159e68.
https://doi.org/10.1016/j.enpol.2014.04.002.
[15] Tomic T, Dominkovic DF, Pfeifer A, Schneider DR, Pedersen AS, Duic N. Waste to energy plant
operation under the influence of market and legislation conditioned changes. Energy 2017.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.04.080
[16] Pirotta FJC, Ferreira EC, Bernardo CA. Energy recovery and impact on land use of Maltese
municipal solid waste incineration. Energy 2013; 49:1e11.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.10.049.
[17] Nixon JD, Dey PK, Ghosh SK, Davies PA. Evaluation of options for energy recovery from
municipal solid waste in India using the hierarchical analytical network process. Energy 2013;
59:215e23.
https://doi.org/10.1016/ j.energy.2013.06.052
[18] Tsai W-T, Kuo K-C. An analysis of power generation from municipal solid waste (MSW)
incineration plants in Taiwan. Energy 2010; 35:4824e30.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.09.005.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 21 79
[19] Münster M, Lund H. Comparing Waste-to-Energy technologies by applying energy system
analysis. Waste Manag 2010; 30:1251e63. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.07.001.
[20] Urbancl D, Zlak J, Anicic B, Trop P, Goricanec D. The evaluation of heat production using
municipal biomass co-incineration within a thermal power plant. Energy 2016; 108:140e7.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.07.064
[21] Chang Y-H, Chen WC, Chang N-B. Comparative evaluation of (RDF) and (MSW) incineration. J
Hazard Mater 1998; 58:33e45.
https://doi.org/10.1016/S0304-3894(97)00118-0.
[22] Holmgren K, Gebremedhin A. Modelling a district heating system: introduction of waste
incineration, policy instruments and co-operation with an industry. Energy Policy 2004;
32:1807e17.
https://doi.org/10.1016/S0301-4215(03)00168-X
[23] Vlcek J, Velicka M, Jancar D, Burda J, Blahuskova V. Modelling of thermal processes at waste
incineration. Energy Sources, Part A Recovery, Util Environ Eff 2016; 38:3527e33.
[24] Lopez-Gonzalez D, Fernandez-Lopez M, Valverde JL, Sanchez-Silva L. Gasification of
lignocellulosic biomass char obtained from pyrolysis: kinetic and evolved gas analyses. Energy
2014; 71:456e67.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.04.105
[25] Lin Y, Ma X, Peng X, Yu Z, Fang S, Lin Y, et al. Combustion, pyrolysis and char CO2-gasification
characteristics of hydrothermal carbonization solid fuel from municipal solid wastes. Fuel 2016;
181:905e15. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.05.031.
[26] Moon J, Mun T-Y, Yang W, Lee U, Hwang J, Jang E, et al. Effects of hydrothermal treatment of
sewage sludge on pyrolysis and steam gasification. Energy Convers Manag 2015; 103:401e7.
https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.06.058
[27] Meng A, Chen S, Long Y, Zhou H, Zhang Y, Li Q. Pyrolysis and gasification of typical
components in wastes with macro-TGA. Waste Manag 2015; 46:247e56.
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.08.025
[28] Baruah D, Baruah DC. Modeling of biomass gasification: a review. Renew Sustain Energy Rev
2014; 39:806e15.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.129
[29] Asadullah M. Barriers of commercial power generation using biomass gasification gas: a review.
Renew Sustain Energy Rev 2014; 29:201e15.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.08.074
[30] Kirkels AF, Verbong GPJ. Biomass gasification: still promising? A 30-year global overview.
Renew Sustain Energy Rev 2011; 15:471e81.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.09.046
[31] Mahinpey N, Gomez A. Review of gasification fundamentals and new findings: reactors,
feedstock, and kinetic studies. Chem Eng Sci 2016; 148:14e31.
https://doi.org/10.1016/j.ces.2016.03.037
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
80 Số 21
[32] Suffolk energy-from-waste facility. [Online] Available:
from-waste.jpg
[33] GIZ. Waste-to-Energy Options in Municipal Solid Waste Management. A Guide for Decision
Makers in Developing and Emerging Countries. 2017.
[34] Image adapted from p. 8 of “Biowaste to Biogas”, Fachverband Biogas, Freising, 2016. [Online]
[35] Image based on
[36] “www.dgengineering.de,”
Giới thiệu tác giả:
Tác giả Đặng Văn Bính tốt nghiệp Trường Đại học Giao thông Vận tải chuyên
ngành trang thiết bị nhiệt và lạnh năm 2009; năm 2017 nhận bằng Thạc sĩ chuyên
ngành kỹ thuật năng lượng tại Trường Đại học Điện lực. Hiện nay tác giả là giảng
viên Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.
Lĩnh vực nghiên cứu: tiết kiệm năng lượng trong hệ thống điều hòa không khí, hệ
thống lạnh; ống nhiệt; công nghệ năng lượng.
Tác giả Tiêu Xuân Hoàng tốt nghiệp Trường Đại học Điện lực chuyên ngành nhiệt
điện năm 2015; năm 2017 nhận bằng Thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật năng lượng
tại Trường Đại học Điện lực. Hiện nay tác giả đang công tác tại Phòng Quản lý
khoa học và Hợp tác quốc tế - Trường Đại học Điện lực.
Lĩnh vực nghiên cứu: tiết kiệm năng lượng, công nghệ năng lượng, năng lượng
tái tạo.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 21 81
File đính kèm:
san_xuat_dien_tu_chat_thai_ran_tiem_nang_o_viet_nam.pdf

