Wednesday, 07/12/2022 | 11:29 GMT+7

Các kịch bản giảm phát thải khí nhà kính trình diễn qua mô hình 2050 Calculator4NDCs – Công nghệ điện rác

05/09/2022

Theo các tính toán hiện tại, tiềm năng đóng góp giảm phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực chất thải sẽ rất lớn nếu Việt Nam thực hiện các biện pháp quản lý hiện đại như tuân thủ nghiêm các quy định của Luật bảo vệ môi trường năm 2020 và áp dụng các công nghệ thu hồi khí CH4 rò rỉ, xử lý triệt để và chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.

1. Tình hình chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) của Việt Nam (Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2019, Bộ Tài nguyên và Môi trường)
CTRSH của Việt Nam có đặc trưng là độ ẩm cao (dao động trong khoảng 65 – 95%), độ tro khoảng 25 – 30% (khối lượng khô), tổng hàm lượng chất rắn bay hơi (TVS – Total Volatile Solid) dao động trong khoảng 70 – 75% (khối lượng khô), nhiệt lượng thấp (dao động trong khoảng 900 – 1.100 Kcal/kg khối lượng ướt).
Thành phần chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (thực phẩm thải) trong CTRSH của hộ gia đình chiếm tỷ lệ cao hơn các thành phần khác và thành phần này đang thay đổi theo chiều hướng giảm dần. Từ năm 1995, thành phần chất thải thực phẩm chiếm tỷ lệ rất cao (80 – 96%) nhưng đến năm 2017 thành phần này giảm xuống còn khoảng 50 – 70%; điều này thể hiện sự thay đổi lối sống của cư dân đô thị là nhanh và tiện lợi (Nguyễn Trung Việt, 2012; CENTEMA, 2017) Thành phần giấy và kim loại trong CTRSH thay đổi tùy thuộc vào nguồn phát sinh và có xu hướng tăng dần.
Nhiều thành phần khó xử lý và khó tái chế như vải, da, cao su có tỉ lệ thấp, tuy nhiên các thành phần này đang có chiều hướng tăng qua các năm Ngoài ra sự gia tăng chất thải nhựa trong thành phần CTRSH là một trong những vấn nạn đối với xử lý CTRSH của Việt Nam.Số liệu thống kê thành phần CTRSH của Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 2009 đến 2017 cho thấy thành phần thực phẩm của hộ gia đình chiếm tỷ lệ cao hơn các thành phần khác và thành phần này đang thay đổi theo chiều hướng giảm dần từ 74,3% (năm 2009) xuống 59,2% (năm 2017).
Trong khi đó thành phần nhựa tăng từ 5,5% trong năm 2009 lên 13,9% trong năm 2017, điều này phù hợp với xu hướng tăng tỷ lệ tiêu thụ nhựa trên đầu người của Việt Nam từ 33 kg/năm (2010) lên 41 kg/năm (2015) vì sự tiện ích và giá thành rẻ của các sản phẩm nhựa.Theo Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2011, tổng khối lượng CTRSH phát sinh trên toàn quốc là khoảng 44.400 tấn/ngày. Đến năm 2019, con số này là 64.658 tấn/ngày (khu vực đô thị là 35.624 tấn/ngày và khu vực nông thôn là 28.394 tấn/ngày), tăng 46% so với năm 2010.
Các địa phương có khối lượng CTRSH phát sinh trên 1.000 tấn/ngày chiếm 25% (trong đó có Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh phát sinh trên 6.000 tấn/ngày). Khối lượng CTRSH tăng đáng kể ở các địa phương có tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa cao và du lịch như Thành phố Hồ Chí Minh (9.400 tấn/ngày), thủ đô Hà Nội (6.500 tấn/ngày), Thanh Hoá (2.175 tấn/ngày), Hải Phòng (1.982 tấn/ngày), Bình Dương (2.661 tấn/ngày), Đồng Nai (1.885 tấn/ngày), Quảng Ninh (1.539 tấn/ngày), Đà Nẵng (1.080 tấn/ngày) và Bình Thuận (1.486 tấn/ngày). Khối lượng CTRSH phát sinh tại các đô thị phụ thuộc vào quy mô dân số, tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa của đô thị và đang có xu thế ngày càng tăng.
Tổng khối lượng CTRSH phát sinh tại khu vực đô thị trong cả nước là 35.624 tấn/ngày (13.002.592 tấn/năm), chiếm 55% khối lượng CTRSH phát sinh của cả nước, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh có khối lượng phát sinh lớn nhất cả nước và kế đến là Hà Nội. Chỉ tính riêng 2 đô thị này, tổng lượng CTRSH đô thị phát sinh tới 12.000 tấn/ngày chiếm 33,6% tổng lượng CTRSH đô thị phát sinh trên cả nước. Khối lượng CTRSH phát sinh tại 5 đô thị đặc biệt/loại 1 là Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng, Cần Thơ chiếm khoảng 40% tổng lượng CTRSH phát sinh từ tất cả các đô thị trong cả nước. Tại một số đô thị nhỏ (từ loại II trở xuống), mức độ gia tăng khối lượng CTRSH phát sinh không cao do mức sống thấp và tốc độ đô thị hóa không cao.
Hiện trạng các biện pháp xử lý CTRSH
Hiện nay, trên cả nước có 1.322 cơ sở xử lý CTRSH, gồm 381 lò đốt CTRSH, 37 dây  huyền chế biến compost, 904 bãi chôn lấp, trong đó có nhiều bãi chôn lấp không hợp vệ sinh (Bộ TNMT, 2019c).Một số cơ sở áp dụng phương pháp đốt CTRSH để thu hồi năng lượng phát điện hoặc có kết hợp nhiều phương pháp xử lý. Trong các cơ sở xử lý CTRSH, có 78 cơ sở cấp tỉnh, còn lại là các cơ sở xử lý cấp huyện, cấp xã, liên xã.Trên tổng khối lượng CTRSH được thu gom, khoảng 71% (tương đương 35.000 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp chôn lấp (chưa tính lượng bã thải từ các cơ sở chế biến compost và tro xỉ phát sinh từ các lò đốt); 16% (tương đương 7.900 tấn/ngày) được xử lý tại các nhà máy chế biến compost; 13% (tương đương 6.400 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp đốt.Về thời điểm đưa vào vận hành, 34,4% các cơ sở chế biến compost và 31,8% bãi chôn lấp được xây dựng và vận hành trước năm 2010. Trong khiđó, chỉ có 4,5% các cơ sở xử lý theo phương pháp đốt được vận hành trước năm 2010. Hầu hết các lò đốt được xây dựng sau năm 2014. Điều này cho thấy xu hướng chuyển dịch từ phương pháp xử lý bằng chôn lấp sang phương pháp đốt trong thời gian gần đây.
2. Phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực quản lý chất thải
Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang tác động mạnh mẽ lên đời sống, phát triển kinh tế – xã hội của nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Giảm phát thải khí nhà kính từ các hoạt động sinh sống và sản xuất của con người để giảm tác động tới khí hậu, môi trường đang được các quốc gia, tổ chức môi trường thế giới khuyến khích thực hiện.
Ở Việt Nam, hiện nay có khoảng 70% lượng chất thải rắn đang được xử lý bằng phương pháp chôn lấp. Trong đó, con số này ở TPHCM đến 76%. Phương pháp chôn lấp gây tốn nhiều quỹ đất cũng như tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe, cuộc sống của người dân sống gần khu vực có các bãi chôn lấp. Đây còn là nguồn phát sinh các loại khí nhà kính rất lớn gây BĐKH. Các loại khí nhà kính phát sinh trong lĩnh vực chất thải như CO2, CH4, N2O… Các nguồn phát sinh khí nhà kính chính trong lĩnh vực chất thải được ghi nhận là chôn lấp chất thải rắn; xử lý sinh học chất thải rắn; thiêu hủy và đốt chất thải; xử lý và xả nước thải.
 
Một nghiên cứu của Vụ Khoa học, Công nghệ và Môi trường, Bộ Xây dựng về kiểm kê khí nhà kính đối với các hoạt động xử lý chất thải rắn trong giai đoạn 2014-2017 cho thấy hoạt động chôn lấp chất thải rắn tạo ra lượng khí nhà kính lớn nhất so với các phương pháp xử lý chất thải rắn khác. Năm 2014, tổng phát thải khí CO2 là 7,1 triệu tấn, trong đó hoạt động chôn lấp chất thải rắn đã phát thải trên 6,5 triệu tấn (chiếm 93%). Trong khi phương pháp đốt rác chỉ phát sinh 368 tấn CO2, chế biến phân vi sinh chỉ 152,7 tấn CO2. Năm 2017, tổng số lượng phát thải là 9,1 triệu tấn CO2, trong đó chôn lấp rác phát thải 8,1 triệu tấn, phương pháp đốt phát thải chỉ 647 tấn CO2, chế biến phân vi sinh 191 tấn CO2.Theo nghiên cứu, đánh giá, ước tính tiềm năng thu hồi điện từ rác thải sinh hoạt Việt Nam có quy mô công suất ước 200-4.000 tấn/ngày, thu hồi tương đương khoảng 200MW điện. Nếu tận dụng triệt để nhiệt lượng sinh ra từ các quá trình đốt, lượng khí nhà kính phát thải trực tiếp có thể giảm tới 60% so với chôn lấp, chưa tính đến lượng giảm phát thải gián tiếp từ điện năng sinh ra. Với các thiết bị thu hồi nhiệt hiện đại có thể tận dụng hầu hết nhiệt năng thải ra để đưa trở lại quá trình sản xuất.
3. Đóng góp của biện pháp xử lý CTRSH bằng công nghệ phát điện - Các kịch bản giảm phát thải khí nhà kính trình diễn qua mô hình 2050 Calculator4NDCs
Xử lý chất thải nói riêng thành điện năng được đánh giá có tiềm năng khá lớn ở Việt Nam. Có 2 công nghệ xử lý chất thải thành điện năng: Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh đối với rác thải có nhiều chất hữu cơ để thu hồi tối đa lượng khí mê tan chất lượng. Khí mê tan thu được sau đó hoặc đốt trong các tua bin khí hoặc động cơ đốt trong để sản xuất điện. Hiện tại, ở Việt Nam mới có một nhà máy điện sử dụng công nghệ này với công suất đặt là 2,4MW (vận hành từ 2005). Công nghệ thứ hai là công nghệ thiêu đốt, áp dụng cho xử lý chất thải nói chung và rác thải công nghiệp nói riêng. Công nghệ này có ưu điểm là xử lý được các chất thải công nghiệp mà không cần các bãi chôn lấp tốn nhiều diện tích, rất thích hợp cho các đô thị khi quỹ đất không còn nhiều.
Dự án tiên phong sử dụng công nghệ này là tại Khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn với công suất 1,93 MW, xử lý 75 tấn rác/ngày, đưa vào vận hành năm 2017. Tiếp theo, tháng 8 năm 2018, dự án nhà máy điện rác Cần Thơ đã được đưa vào vận hành. Nhà máy có quy mô công suất 7,5 MW, công suất xử lý khoảng 400 tấn rác/ngày và phát điện khoảng 60 triệu kWh/năm. với nhu cầu xử lý chất thải ngày càng cao ở các đô thị và phế thải từ quá trình sản xuất công nghiệp sẽ là động lực để thúc đẩy công nghệ này trong tương lai.
Hiện nay đã có khá nhiều dự án điện rác được đề xuất đầu tư. Theo dự thảo quy hoạch điện 8 (bản tháng 3 năm 2021), tính đến thời điểm tháng 11/2020, có khoảng 586 MW tổng công suất các dự án điện từ chất thải rắn đang xây dựng, đã được phê duyệt bổ sung quy hoạch và đang được đề xuất kêu gọi đầu tư tại các tỉnh. Hiện nay các dự án sản xuất điện từ chất thải được ưu đãi giá mua điện. Quyết định 31/2014/QĐ-TTg quy định giá mua điện đối với dự án sử dụng công nghệ chôn lấp là 7,28 US cent/kWh và 10,05 US cent/kWh đối với công nghệ thiêu đốt với thời hạn của hợp đồng mua điện là 20 năm. Mới đây, dự án điện rác Nam Sơn đã đi vào vận hành thương mại sẽ đóng góp quan trọng cho vấn đề môi trường cho khu vực Hà Nội và giảm phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực chất thải Việt Nam.
Cấp độ 1: ở cấp độ này, giả định do các yếu tố thuận lợi chưa hội tụ đủ cộng với thiếu quy hoạch và chính sách hỗ trợ về đầu tư nên không có bất cứ nhà máy điện rác nào được xây dựng. Phù hợp với phương pháp luận xây dựng NDC, các dự án điện rác được thực hiện là nỗ lực quốc gia và do vậy được tính trong các kịch bản sau. 
Cấp độ 2: Cấp độ này tương ứng với lộ trình phát triển đề ra trong Quy hoạch điện 8 (bản trình tháng 10 năm 2021). Theo đó, sẽ có 650 MW điện rác được xây dựng, bao gồm 400 MW được triển khai trong giai đoạn từ nay đến năm 2025. Tổng công suất lắp đặt điện rác tới năm 2040 là 650 MW và con số này giữ nguyên tới năm 2050. 
Cấp độ 3: Việc xử lý rác thành năng lượng mang lại nhiều lợi ích và do vậy được chú trọng. Ở cấp độ này giả định rằng các chính sách và biện pháp khuyến khích được hoàn thiện và triển khai đồng bộ, nên quy mô công suất tăng so với cấp độ 2. Tổng công suất lắp đặt dự kiến đạt 1000 MW năm 2050. 
Cấp độ 4: Trong kịch bản này, giả định rằng tất cả các rào cản về công nghệ-kỹ thuật, kinh tế-tài chính, và xã hội được dỡ bỏ hoàn toàn, cùng với đó là yêu cầu về giảm phát thải khí nhà kính được đặt ra khá tham vọng do vậy việc tăng công suất lắp đặt là đáng kể dựa trên lượng rác được thu gom toàn bộ, và phần lớn được chuyển hóa thành năng lượng. Năm 2050 dự kiến sẽ có 2000 MW công suất được lắp đặt.
Hình 1. Kịch bản BAU đối với biện pháp giảm phát thải khí nhà kính Việt Nam
Hình 2. Đóng góp giảm phát thải khí nhà kính từ công nghệ điện rác
Lượng CTRSH ở Việt Nam ngày càng lớn do gia tăng dân số, thu nhập của người dân ngày càng được cải thiện. Theo các tính toán hiện tại, tiềm năng đóng góp giảm phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực chất thải sẽ rất lớn nếu Việt Nam thực hiện các biện pháp quản lý hiện đại như tuân thủ nghiêm các quy định của Luật BVMT năm 2020 và áp dụng các công nghệ thu hồi khí CH4 rò rỉ, xử lý triệt để và chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác sẽ có ý nghĩa cả về môi trường, chất lượng sống của người dân và sự phát triển bền vững của nền kinh tế. Công cụ 2050 Calculator4NDCs có thể trình diễn ở mức độ cao hơn. Tuy nhiên, với các số liệu hiện có, số liệu trình diễn ở phiên bản hiện hành chỉ ra những đóng góp ở mức độ khiêm tốn nhưng đã mang nhiều ý kiến cho giảm phát thải khí nhà kính quốc gia.
TS Nguyễn Quốc Khánh – Chuyên gia dự án 2050 Calculator
Energy Efficiency Awards 2022