Điện rác: Lời giải bài toán xử lý chất thải

Vừa qua, trong chuyến điền dã do Viện Nghiên cứu Vùng và Đô thị (IRUS) tổ chức, đoàn nhà báo đã có dịp tham quan nhà máy điện rác Sóc Sơn, nằm trong khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn (xã Trung Giã, Hà Nội). Đây là một trong những công trình xử lý rác thải quy mô lớn, góp phần quan trọng trong việc giảm áp lực môi trường cho Thủ đô.

Biến rác thải thành năng lượng

Ông Đoàn Ngọc Tú, Phó tổng công trình sư phụ trách vận hành nhà máy điện rác Sóc Sơn, cho biết nhà máy thuộc sở hữu và quản lý của Công ty Cổ phần Năng lượng Môi trường Thiên Ý Hà Nội. Nhà máy được xây dựng từ tháng 8/2019 - 5/2021, có tổng vốn đầu tư 320 triệu USD (hơn 7.500 tỷ đồng). Đây là nhà máy điện rác có quy mô lớn nhất Đông Nam Á, lớn thứ 2 thế giới hiện nay, chỉ sau nhà máy điện rác ở Thâm Quyến (Trung Quốc). Tháng 7/2022, nhà máy chính thức hòa vào lưới điện quốc gia.

Trước đây, khu vực bãi rác Nam Sơn được xây dựng từ năm 1996 và mở rộng lên khoảng 120ha, từng là điểm nóng ô nhiễm, gây nhiều bức xúc trong cộng đồng dân cư xung quanh. Từ khi nhà máy đi vào vận hành năm 2022, hoạt động chôn lấp rác truyền thống tại đây đã chấm dứt. Thay vào đó, rác thải được xử lý bằng công nghệ hiện đại, góp phần giảm thiểu ô nhiễm và tận dụng nguồn năng lượng từ rác.

Hiện mỗi ngày Hà Nội phát sinh khoảng 8.000 tấn rác sinh hoạt. Trong đó, khoảng 5.000 tấn được đưa về xử lý tại nhà máy điện rác Sóc Sơn, phần còn lại được xử lý tại các cơ sở khác. Rác tại đây không cần phân loại đầu vào mà được xử lý theo quy trình khép kín: băm nhỏ, ủ sinh học để tách nước và khí, sau đó phần chất thải rắn còn lại được đưa vào lò đốt. Phần khí sinh học cũng được đưa vào lò đốt riêng.

Quá trình xử lý được kiểm soát nghiêm ngặt. Nhiệt độ lò đốt luôn duy trì trên 950°C nhằm phân hủy triệt để các chất độc hại như dioxin và furan. Hệ thống xử lý khí thải đảm bảo đạt tiêu chuẩn châu Âu, với các chỉ số ô nhiễm được quan trắc liên tục và truyền dữ liệu trực tiếp về cơ quan quản lý. “So với phương pháp chôn lấp truyền thống, công nghệ đốt rác phát điện giúp giảm đáng kể phát thải khí methane - loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Đây được xem là một trong những giải pháp hiệu quả trong việc giảm phát thải và bảo vệ môi trường”, ông Tú khẳng định.

Về hiệu quả năng lượng, mỗi tấn rác có thể phát điện khoảng 500 kWh. Tổng sản lượng điện của nhà máy đạt khoảng 2,1 triệu kWh mỗi ngày, phần lớn được hòa vào lưới điện quốc gia, ước tính đủ cung cấp cho khoảng 150.000 hộ dân.

Ông Tú cho hay hiện giá xử lý rác theo hợp đồng với TP. Hà Nội khoảng 21 USD/tấn, trong khi điện sản xuất từ rác được EVN mua với giá ưu đãi khoảng 10,05 US cent/kWh. Nhà máy mong muốn mức giá xử lý rác cần điều chỉnh lên khoảng 23-25 USD/tấn để đảm bảo khả năng đầu tư, nâng cấp công nghệ và vận hành bền vững.

Xử lý, kiểm soát môi trường

Theo ông Trần Tuấn Cường, Phó Giám đốc An toàn Môi trường của Nhà máy điện rác Sóc Sơn, điểm nổi bật của nhà máy nằm ở việc làm chủ và cải tiến công nghệ để phù hợp với đặc thù rác thải sinh hoạt của Hà Nội - vốn có độ ẩm cao, khó phân loại và nhiệt trị thấp.

Trung tâm của hệ thống là công nghệ lò ghi cơ học Enerize® hiện đại. Lò đốt sử dụng vật liệu thép hợp kim chịu nhiệt, chống mài mòn và ăn mòn tốt, có tuổi thọ cao. Thiết kế ghi lò theo dạng mô-đun, chia thành ba vùng giúp đảo trộn rác hiệu quả, từ đó nâng cao hiệu suất cháy và giảm tổn thất nhiệt xuống mức thấp.

Quy trình đốt rác được vận hành theo chu trình khép kín, kéo dài hơn 100 phút. Rác sau khi đưa vào lò sẽ trải qua các giai đoạn sấy, cháy chính và cháy kiệt, đảm bảo phân hủy tối đa. Hệ thống cấp gió thứ cấp dạng xoáy kết hợp với điều khiển tự động giúp quá trình cháy diễn ra ổn định, tối ưu hóa hiệu suất xử lý.

Với quy mô thiết kế linh hoạt, mỗi lò có thể xử lý khoảng 800 tấn rác mỗi ngày, nâng tổng công suất toàn nhà máy lên tới hàng nghìn tấn/ngày. Công nghệ này cho phép xử lý hiệu quả hỗn hợp rác thải phức tạp mà không cần phân loại đầu vào.

Nhà máy được thiết kế theo mô hình “một đầu vào, bốn đầu ra”, gồm rác thải đầu vào và các sản phẩm đầu ra là xỉ lò, tro bay, khí thải và nước thải - tất cả đều được kiểm soát và xử lý theo quy trình chặt chẽ. Hệ thống xử lý khí thải áp dụng chuỗi công nghệ hiện đại gồm khử NOx bằng SNCR, trung hòa khí axit bằng phương pháp bán khô và khô, kết hợp phun than hoạt tính và lọc bụi túi. Nhờ đó, các chất ô nhiễm như dioxin, kim loại nặng, HCl hay bụi mịn được loại bỏ hiệu quả trước khi thải ra môi trường. Các chỉ tiêu phát thải đều thấp hơn tiêu chuẩn châu Âu nghiêm ngặt.

Một trong những điểm nhấn công nghệ là ứng dụng plasma trong xử lý tro bay - phần chất thải nguy hại phát sinh từ quá trình đốt. Nhiệt độ cao của plasma giúp phân hủy hoàn toàn các hợp chất độc hại như dioxin và furan. Sau xử lý, vật chất thu được có thể tái sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc chuyển hóa thành các sản phẩm muối công nghiệp, góp phần thu hồi tài nguyên.

Đối với chất thải rắn, xỉ lò sau đốt được xử lý, tách kim loại và tái chế làm vật liệu xây dựng, giúp giảm đáng kể khối lượng rác cần chôn lấp. Tro bay được thu gom qua hệ thống lọc bụi, sau đó được ổn định hóa để ngăn chặn phát tán chất độc ra môi trường.

Nước rỉ rác cũng được xử lý theo quy trình khép kín. Sau quá trình ủ rác, toàn bộ nước rỉ được thu gom, xử lý qua các công đoạn sinh học và màng lọc, rồi tái sử dụng cho hoạt động của nhà máy. Các phụ phẩm như bùn thải hay khí phát sinh đều được thu hồi và đưa trở lại lò đốt, hạn chế tối đa phát thải ra bên ngoài.

Nhược điểm và hướng phát triển của điện rác Sóc Sơn

Tại nhà máy điện rác Sóc Sơn, rác thải sinh hoạt chưa được phân loại đồng bộ từ đầu nguồn, dẫn đến việc tiếp nhận hỗn hợp nhiều loại rác khác nhau, từ hữu cơ đến vô cơ, thậm chí cả rác xây dựng. Trong quá trình đốt, các thành phần hữu cơ được chuyển hóa thành năng lượng, kim loại được thu hồi để tái chế, còn phần xỉ sau đốt có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, việc không phân loại khiến nhiều vật liệu có khả năng tái chế như nhựa, thủy tinh bị đốt trong lò phát điện, làm giảm hiệu quả kinh tế và không tái sử dụng được tài nguyên.

Thừa nhận nhược điểm này, ông Đoàn Ngọc Tú cho biết thêm một trong những thách thức lớn hiện nay là xử lý tro xỉ sau đốt. Hiện phần tro bay vẫn được chôn lấp theo tiêu chuẩn chất thải nguy hại, đòi hỏi hệ thống kỹ thuật nghiêm ngặt. Trong tương lai, công nghệ plasma có thể được áp dụng để “thủy tinh hóa” tro bay, biến các chất độc hại thành dạng rắn an toàn hơn. Tuy nhiên, chi phí xử lý bằng công nghệ này còn cao, khoảng 10 triệu đồng/tấn.

Thực tế cho thấy, nếu không có giải pháp xử lý triệt để, lượng tro xỉ sẽ tích tụ ngày càng lớn, gây áp lực lâu dài cho môi trường. Vì vậy, việc nâng cao hiệu quả vận hành, đầu tư công nghệ xử lý tro xỉ được xem là yếu tố then chốt để đảm bảo tính bền vững của mô hình điện rác trong tương lai.

Về định hướng phát triển, theo ông Tú, nhà máy dự kiến mở rộng thêm hai lò đốt, nâng công suất xử lý thêm khoảng 1.600 tấn rác mỗi ngày. Kế hoạch này không chỉ nhằm xử lý lượng rác phát sinh mới mà còn hướng tới giải quyết dần lượng rác đã chôn lấp trước đây, với mục tiêu trong khoảng 10 năm sẽ xử lý hết rác cũ, tiến tới giảm phụ thuộc vào hình thức chôn lấp. Nếu đúng tiến độ, giai đoạn mở rộng có thể hoàn thành vào cuối năm 2027.

Góc nhìn từ chuyên gia năng lượng

Chuyên gia năng lượng Đào Nhật Đình, thành viên Hội đồng khoa học của Tạp chí Năng lượng Việt Nam, cho rằng cần nhìn nhận đúng bản chất của điện rác. “Đây trước hết là công nghệ xử lý chất thải, còn điện năng chỉ là sản phẩm phụ thu được từ quá trình đốt rác. Trước đây, hoạt động đốt rác chủ yếu nhằm mục đích thiêu hủy, trong khi các nhà máy điện rác hiện nay tận dụng nhiệt lượng sinh ra để tạo hơi nước, vận hành tuabin phát điện”, ông Đình nêu quan điểm.

Tuy nhiên, theo ông Đào Nhật Đình, hiệu quả phát điện từ rác tại Việt Nam còn hạn chế. Ở các nước châu Âu, rác thải thường có chất lượng cao hơn, tương tự sinh khối, nên có thể thu hồi khoảng 25-30% năng lượng. Trong khi đó, rác tại Việt Nam chủ yếu là rác hỗn hợp, không được phân loại và có độ ẩm cao, khiến giá trị nhiệt thấp. Quá trình đốt phải tiêu tốn thêm năng lượng để làm nóng các thành phần không cháy, kéo theo hiệu suất phát điện giảm xuống dưới 20%.

Với mỗi tấn rác, lượng điện tạo ra chỉ dao động từ 300-600 kWh, tương đương nhu cầu sử dụng của một hộ gia đình trong khoảng một tháng. Quy mô toàn hệ thống cũng khá khiêm tốn khi tổng công suất các nhà máy điện rác tại Việt Nam hiện nay chỉ khoảng 100 MW, chiếm chưa tới 0,1% tổng công suất điện quốc gia.

Ngay cả khi giả định toàn bộ khoảng 70.000 tấn rác sinh hoạt phát sinh mỗi ngày của cả nước đều được đốt để phát điện, lượng điện thu được cũng chỉ đáp ứng khoảng 3-4% nhu cầu tiêu thụ của cả nước. Điều này cho thấy điện rác khó có thể trở thành nguồn năng lượng đáng kể trong cơ cấu điện quốc gia.

Dù vậy, điện rác lại đóng vai trò quan trọng trong xử lý chất thải đô thị. Theo ông Đào Nhật Đình, mô hình này giống như một “van xả áp” giúp giải quyết áp lực rác thải, đặc biệt tại các đô thị lớn. Thực tế tại Hà Nội cho thấy tình trạng ô nhiễm tại các bãi rác từng gây bức xúc trong cộng đồng, dẫn đến nhiều đợt người dân chặn xe rác, khiến rác ùn ứ trong nội thành. Để giải quyết vấn đề này, thành phố đã đẩy mạnh phát triển các nhà máy điện rác. Hiện Hà Nội có hai nhà máy lớn có khả năng xử lý hơn 7.200 tấn rác mỗi ngày, tương đương phần lớn lượng rác phát sinh. Ngoài ra, trong điều kiện dư công suất, các nhà máy còn có thể xử lý rác tồn đọng tại các bãi chôn lấp, mở ra khả năng thu hồi hàng trăm hecta đất trong vòng 10-15 năm tới.

So với phương pháp đốt rác thiêu hủy truyền thống, điện rác có những lợi thế nhất định. Dù chi phí đầu tư cao hơn từ 3-5 lần, mô hình này tạo ra nguồn thu kép từ phí xử lý rác và bán điện, qua đó biến chất thải thành tài nguyên. Trong khi đó, đốt rác thuần túy chỉ là giải pháp “chi phí chết”, không tạo thêm giá trị kinh tế.

Tuy nhiên, điện rác cũng đặt ra không ít thách thức. Một trong những mối lo lớn là nguy cơ phát sinh các chất độc hại như dioxin và furan trong quá trình đốt. Dù về mặt công nghệ có thể kiểm soát các chất này ở ngưỡng an toàn, nhưng vấn đề nằm ở việc đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, minh bạch và được giám sát độc lập.

Một vấn đề khác, ông Đình cho hay, là công nghệ lò ghi di động của Trung Quốc cho phép xử lý gần như mọi loại rác. Tất nhiên, trước khi đốt, vẫn có bước ủ để giảm độ ẩm của rác; sau đó, tận dụng nhiệt từ khí sinh ra trong quá trình ủ để sấy lại rác cho rác khô hơn. Thoạt nhìn, khả năng này tưởng như là một lợi thế của điện rác, nhưng sâu xa, nó có thể làm suy yếu động lực phân loại rác. Ví dụ, đáng lẽ phải tách riêng rác hữu cơ và rác nhựa, túi nilon, nhưng ỷ vào khả năng xử lý rác thải không cần phân loại, người ta lồng chung tất cả vào rồi buộc lại.

Đó là chưa kể, khi đốt rác hỗn hợp, có thể chúng ta đang đốt bỏ những thứ có giá trị. Châu Âu và Nhật Bản đều phải phân loại tốt rồi mới đốt. Hệ thống của họ rất rành mạch giữa những gì "được đốt" và "không đốt".

Về mặt tài chính, các nhà máy điện rác chỉ có thể vận hành hiệu quả khi có hai nguồn thu chính: phí xử lý rác và doanh thu từ bán điện. Hiện mức phí xử lý rác được trả cho nhà máy điện rác dao động khoảng 400.000-500.000 đồng mỗi tấn, trong khi điện được mua với giá cố định khoảng 2.100-2.500 đồng/kWh trong thời hạn 20 năm. Cơ chế này được đánh giá là đủ hấp dẫn để thu hút các nhà đầu tư, bao gồm cả khu vực tư nhân.

“Nếu nước ta mà rộng lớn như nước Mỹ hoặc có mật độ dân cư thấp như nước Nga thì có lẽ chôn lấp vẫn là một lựa chọn hợp lý. Tuy nhiên trên thực tế, quỹ đất dành cho chôn lấp rác của Việt Nam đang thu hẹp rất nhanh. Trong bối cảnh quỹ đất dành cho chôn lấp ngày càng thu hẹp và mục tiêu giảm tỷ lệ chôn lấp xuống dưới 10% vào năm 2030, điện rác được xem là một trong những giải pháp quan trọng. Tuy nhiên, để phát huy hiệu quả, cần có cách tiếp cận đồng bộ, từ phân loại rác tại nguồn đến kiểm soát công nghệ và đảm bảo minh bạch trong vận hành”, ông Đào Nhật Đình chia sẻ.