Việc tận dụng các dạng phế thải- phụ phẩm nông nghiệp (trấu, bã mía, vỏ cà phê, dừa...) nhằm tạo ra một nguồn cung cấp năng lượng ổn định, có sẵn tại chỗ đã được minh chứng đó là:Góp phần tạo ra hiệu quả về kinh tế trong sản xuất và đóng góp tích cực trong việc giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hoá thạch (than, dầu...); Giải quyết tốt các vấn đề về môi sinh/môi trường tại địa phương. Tuy nhiên, việc khai thác sử dụng nguồn nhiên liệu này ở dạng thô (nguyên bản) thường gặp phải các trở ngại như: Do khối lượng riêng thấp (khoảng 60 – 120 kg khô/m3) nên việc vận chuyển đi xa là không kinh tế dẫn đến tình trạng nơi thừa, nơi thiếu; Độ ẩm cao, nhiệt trị thấp, khi đốt phát thải nhiều khói và bụi nên chưa hấp dẫn người sử dụng.
Công nghệ ép sinh khối bằng máy ép trục vít có gia nhiệt cho khuôn ép về cơ bản đã khắc phục được các trở ngại trên như: Tăng được từ 5-10 lần khối lượng riêng (kg/m3); Tăng hàm lượng nhiệt của nhiên liệu (kcal/kg) và Giảm được độ ẩm.
Nghiên cứu thay thế gỗ củi bằng các nguồn phế thải – phụ phẩm đã qua chuyển hoá sơ cấp (như ép lại thành thanh nhiên liệu) có tính khả thi cao, bởi lẽ: Nguồn phế thải nông nghiệp ở Việt Nam rất sẵn có, ước tính có trên 50 triệu tấn, như trấu, rơm rạ, bã mía, vỏ cà phê... được tạo ra hàng năm; và công nghệ ép các loại phế thải như trấu cơ bản hoàn thiện, được thiết kế và đang trình diễn công nghệ vào thực tế.
Nội dung
Để đạt được mục tiêu đề ra: “Sử dụng thanh nhiên liệu ép từ phụ phẩm nông nghiệp cho các lò đốt phục vụ sản xuất tiểu thủ công nghiệp địa phương", có 4 nội dung nghiên cứu chính đã được đề tài triển khai thực hiện trong năm 2003-2004 đó là: Đánh giá nhu cầu sử dụng chất đốt hiện đang sử dụng cho sản xuất tiểu thủ công nghiệp địa phương cho một số lĩnh vực điển hình như nung gạch, nung gốm, sấy chè, thuốc là và chế biến nông - lâm sản, và hiện trạng công nghệ đốt, suất tiêu hao nhiên liệu để làm cơ sở cho việc cải tiến công nghệ theo hướng thích nghi và khả năng thay thế nhiên liệu là than, củi gỗ bằng thanh nhiên liệu ép từ phế thải-phụ phẩm nông nghiệp; Trình diễn việc đốt thay thế nhiên liệu cho một địa điểm cụ thể; Định lượng tính khả thi về kinh tế-kỹ thuật và các lợi ích về xã hội và môi trường; và đề xuất các giải pháp cho phát triển ứng dụng công nghệ.
Kết quả
Từ kết quả điều tra, phân tích & đánh giá của đề tài cho thấy việc tiêu thụ gỗ củi hiện nay ở nước ta đang ở mức rất cao (tổng tiêu thụ cho các sử dụng cuối cùng khoảng 38 triệu tấn, nếu quy đổi sẽ tương đương với gần 10 triệu tấn dầu). Phần lớn lượng gỗ củi này (khoảng 75%) đang được khai thác từ các nguồn rừng. Thực tế là tại một số địa phương, kể cả khu vực miền núi, vùng sâu, vùng dân tộc ít người, việc khai thác & sử dụng gỗ làm nhiên liệu ở đây đã vượt quá giới hạn khai thác bền vững, dẫn đến phá vỡ sự cân bằng trong cung cầu gỗ củi. Hậu quả mất rừng đã làm môi trường sinh thái bị tàn phá nặng nề, khí hậu thay đổi...
Trong quá trình điều tra và đánh giá cho thấy, việc sử dụng lãng phí nguồn gỗ củi là bởi công nghệ đốt quá cũ kỹ lạc hậu. Suất tiêu hao nhiên liệu trên một đơn vị sản phẩm là rất cao, chẳng hạn từ 4-5 MJ/kg gạch; 5-9 kg củi/kg chè khô... Vì vậy, trong thời gian tới cần thiết phải có nhiều hoạt động nghiên cứu hơn nữa về vấn đề này nhằm giảm lượng tiêu thụ gỗ củi thông qua việc cải tiến công nghệ đốt, hiệu suất cháy, hiệu suất truyền nhiệt cũng như thay thế nhiên liệu.
Nước ta là một nước nông nghiệp đang phát triển, trong những năm gần đây do chính sách đổi mới mà nền nông nghiệp nước nhà có một bước phát triển ngoạn mục, trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới (trung bình khoảng 3,5 triệu tấn gạo được xuất khẩu hàng năm). Nông nghiệp phát triển đã tạo ra một lượng lớn phụ phẩm và phế thải của nó cả trong thu hoạch và sau chế biến (trên 50 triệu tấn/năm). Nếu được khai thác sử dụng thì đây là nguồn năng lượng có khả năng tái tạo, sử dụng mà không mất đi khả năng dự trữ. Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa của cả nước (chiếm trên 50% sản lượng), nơi có một lượng trấu dư thừa khá lớn. Tuy nhiên, đốt chúng ở dạng thô thường không hấp dẫn người sử dụng, mặt khác việc vận chuyển đi xa là khó khăn và không kinh tế. Chính vì vậy ép trấu và các phụ phẩm nông nghiệp khác tạo ra thanh nhiên liệu mới có khối lượng riêng tăng 5-10 lần, rất dễ vận chuyển đi xa, đã tạo cơ hội cho nghiên cứu cải tiến công nghệ đốt nhằm thay thế gỗ củi cũng như các loại nhiên liệu hoá thạch khác.
Việc sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải phụ phẩm nông-lâm nghiệp được tiến hành nhờ một máy ép, dạng trục vít có gia nhiệt cho khuôn trước và trong quá trình ép. Năng suất của máy ép loại này có thể đạt được 100kg/giờ. Giá thành của thanh ép dao động từ 250-400 đ/kg tuỳ thuộc vào loại sinh khối. Việc định hình được thanh nhiên liệu rắn chắc hơn gỗ củi là do lượng lignin có sẵn trong bản thân các phế thải nông nghiệp (khoảng từ 18-13%) nên khi ép, do tác dụng của nhiệt ma sát và nhiệt từ khuôn ép đã tạo nên một chất kết dính chắc chắn. (Lưu ý rằng công nghệ ép này không cần đến bất cứ một chất kết dính nào từ bên ngoài).
Việc tiến hành các hoạt động nghiên cứu nhằm sử dụng thanh nhiên liệu được ép từ các phụ phẩm nông nghiệp thô cho các lò đốt phục vụ sản xuất tiểu thủ công nghiệp địa phương đã được trình diễn tại 1 lò gạch ở Bình Dương nhằm thay thế gỗ củi, loại nhiên liệu chính đang được sử dụng cho đốt gạch ở khu vực này.
Kết quả đốt trình diễn nhằm thay thế gỗ củi bằng thanh nhiên liệu ép từ trấu đã cho thấy tính khả thi về mặt kỹ thuật như cháy ổn định, dễ điều chỉnh nhiệt độ và ngọn lửa, chất lượng gạch (mầu sắc, cường độ chịu nén, mức hút nước...) tương đương như khi đốt gỗ củi. Tuy nhiên, để sản xuất ra cùng một khối lượng gạch nung thì lượng tiêu hao khi đốt thanh nhiên liệu ép từ trấu vẫn còn cao hơn gỗ củi là 2,6%. Đó là do hàm lượng tro của trấu cao hơn gỗ củi 4 lần. Mặt khác, trong quá trình đốt thí nghiệm cũng đã phát hiện ra rằng, do chiều dài ngọn lửa ngắn hơn so với đốt gỗ củi nên việc tăng sức hút hoặc bằng cách tăng chiều cao ống khối hoặc tăng công suất quạt đẩy là cần thiết, và điều này cũng đã được hiệu chỉnh trong quá trình đốt trình diễn. Bên cạnh việc thí nghiệm đốt trực tiếp để đánh giá việc thay thế nhiên liệu thì các hoạt động khác như: Phân tích & lựa chọn các giải pháp công nghệ, cải tạo lò đốt phù hợp với loại nhiên liệu mới; và định lượng tính khả thi về kinh tế và các lợi ích về xã hội và môi trường khi đốt loại nhiên liệu mới này cũng đã được triển khai.
Nguyễn Đức Cường- Viện Năng lượng
.jpg?w=367&h=206&mode=crop)
The future of building design: How energy efficiency is revolutionising the construction industry
Benefits for enterprises participating in the Voluntary Agreement Scheme on Energy Efficiency
Vietnam seeks Europe's support in funding, technology for green transition
The Danish approach: Six ways to accelerate energy efficiency in buildings
Transforming Colombia’s steel industry with Finnish energy efficiency innovation
Schneider Electric Collaborating with NVIDIA on Designs to Increase Energy Efficiency for AI Data Centers
Half of UK households could save £410 off energy bills with solar power
