Tính cấp thiết phải thực hiện nhiệm vụ
Giải quyết vấn đề rác thải sinh hoạt của đô thị luôn là vấn đề nhức nhối, áp lực rác thải đang đè nặng các thành phố, đặc biệt là ở các thành phố lớn như Tp. Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh, Tp. Đà Nẵng, v.v…. Hiện tượng rác thải sinh hoạt gây ra ô nhiễm môi trường ở Việt Nam đang trở nên nghiêm trọng, gây ảnh hưởng nặng nề đến đời sống kinh tế – xã hội, sức khỏe con người.
Theo thống kê, lượng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt phát sinh ở các khu vực đô thị của Việt Nam hiện nay khoảng 38.000 t/ngày với mức gia tăng trung bình 12% mỗi năm, trong đó lẫn lộn nhiều loại chất thải như chất thải hữu cơ (nhà bếp) hữu cơ vào khoảng 54 – 77%, chất thải có thể tái chế (thành phần nhựa và kim loại) chiếm khoảng 8 – 18%. Chất thải nguy hại (CTNH) bị lẫn vào chất thải sinh hoạt mang đến bãi chôn lấp là 0,02 ÷ 0,82%. CTR y tế phát sinh là 600 t/ngày với mức độ gia tăng khoảng 7,6% mỗi năm. Ước tính lượng CTNH trong CTR công nghiệp chiếm tỷ lệ khoảng 20 – 30%. Do không có hệ thống phân loại rác tại nguồn, tạp chất nhiều và có lẫn cả rác thải độc hại như rác thải y tế, rác thải điện tử và rác thải từ các khu công nghiệp. Có thể thấy rất khó phân loại CTR tại Việt Nam, kinh nghiệm thực tế nhiều năm cho thấy là hầu như không thể tiến hành phân loại rác thải sinh hoạt tại Việt Nam. Những đặc điểm trên cho thấy vấn đề xử lý CTR sinh hoạt của Việt Nam phức tạp hơn so với các nước trên thế giới, đòi hỏi phải áp dụng công nghệ tiên tiến nhất mới có thể đáp ứng các đòi hỏi về bảo vệ môi trường.
Chất thải từ sản xuất đến chất thải sinh hoạt hằng ngày, CTR cũng như chất thải lỏng độc hại, thải ra môi trường ngày càng nhiều, dẫn đến nhiều hệ lụy phức tạp. Trong khi đó, rác thải hiện chỉ được xử lý chủ yếu bằng các phương pháp truyền thống như chôn lấp, xử lý vi sinh, đốt và hóa khí. Những phương pháp xử lý rác thải truyền thống ngày càng lộ những bất cập như tốn diện tích lớn, dễ gây những thiệt hại không thể khắc phục cho môi trường, tốn thời gian phân loại rác đầu vào hoặc trong quá trình xử lý sẽ sinh ra các chất độc hại cho sức khỏe con người như Dioxin, Furan (nguồn gốc gây ra các bệnh ung thư).
Xử lý rác thải bằng công nghệ plasma được coi là giải pháp tối ưu nhất hiện nay. Đây là phương pháp đốt rác thải sinh hoạt ở nhiệt độ cao tới 1.700-1.800oC của dòng plasma mà không tạo ra các chất khí độc hại. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu, vì lý do chi phí đầu đốt plasma rất cao, nên công nghệ plasma chỉ được dùng cho xử lý các chất thải độc và cực độc (từ cấp độ I tới III theo thang IV cấp các chất thải ra môi trường) như: các hóa chất từ các vũ khí hóa học, các đầu đạn bẩn, các loại vũ khí sinh hóa cần phải tiêu hủy, các CTR y tế, các hợp chất Fenon và Cyanua từ công nghiệp hóa chất, chất thải phóng xạ…
Nhà máy xử lý rác Thành Quang công suất 300 t/ngày (thôn Châu Phong, xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, TP. Hà Nội) sử dụng đầu đốt Plasma PJMI (Đức) do Công ty cổ phần đầu tư Thành Quang làm chủ đầu tư đã đưa vào hoạt động từ năm 2016. Tuy nhiên, vấn đề hóa khí bằng đầu plasma này đang có vấn đề chưa thể phát điện hiệu quả được, nên kết quả còn hạn chế, thậm chí đã phải đóng cửa, đòi hỏi phải có sự hợp tác nghiên cứu tiếp với các chuyên gia quốc tế.
Hiện nay, đứng trước công nghệ khí hoá plasma hoàn toàn mới, trong nước chưa có tổ chức nào bắt tay nghiên cứu công nghệ plasma khí hoá xử lý rác thải sinh hoạt đô thị.
Việc nhanh chóng nghiên cứu, tranh thủ hợp tác quốc tế là rất cần thiết để tiếp thu kiến thức công nghệ tiên tiến, kinh nghiệm phong phú để giải quyết những khó khăn về bí quyết công nghệ, nguồn nhân lực và kinh nghiệm, cũng như kiến thức khác.
Việc hợp tác nghiên cứu, chuyển giao công nghệ với các viện NCKH hàng đầu trên thế giới là nhu cầu cấp bách và yếu tố quyết định cho sự thành công của đề tài nghiên cứu này.
Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài và thế mạnh của đối tác hợp tác
Do các thiết bị plasma vẫn là thiết bị đặc chủng, công nghệ cao nhưng chưa có sản xuất ở quy mô công nghiệp lớn, mặt khác để có dòng plasma phải cung cấp một lượng điện lớn nên thường tỷ suất đầu tư và giá thành của công nghệ plasma cho một đơn vị xử lý chất thải thường rất cao, cao hơn nhiều lần các công nghệ sinh hóa (làm phân bón compost) và công nghệ đốt bình thường (incinerate) (dùng dầu và khí) khác. Hiện nay trên thế giới chỉ có một số lò plasma của Mỹ, Canada, Israel, Đức, Nhật sử dụng công nghệ plasma khí hoá cho xử lý rác thải sinh hoạt nhưng chỉ ở quy mô nhỏ, và vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu về cả kỹ thuật, công nghệ và giá thành cho xử lý rác thải sinh hoạt.
Hiện nay, trên thế giới đã có một số nhà máy khí hóa rác thải bằng plasma đang hoạt động tại Nhật, Mỹ, Canada, Nga, Ấn Độ, v.v… Ví dụ, các công ty nước ngoài sở hữu công nghệ plasma khí hóa rác thải thương mại có: Westinghouse Plasma Corporation (WPC, đã được mua lại bởi Công ty AlterNRG Canada), Tập đoàn Năng lượng Plasco Canada (Plasco Conversion Technologies Inc), v.v….
Tuy nhiên, trong giai đoạn hiện nay, kinh phí đầu tư xây dựng nhà máy xử lý rác thải bằng công nghệ plasma khí hoá rất cao. Ví dụ, Nhà máy khí hóa chất thải bằng công nghệ plasma (của AlterNRG Canada) với công suất 2.000 t/ngày rác thải sinh hoạt của nhà đầu tư Trisun Green Energy Corporation (Úc) có vốn đầu tư lên đến 520 triệu USD (dự kiến xây dựng tại Tp. Hồ Chí Minh), đắt hơn nhiều so với công nghệ đốt rác truyền thống bằng thiêu đốt (incinerate).
Nêu và đánh giá việc với năng lực, kinh nghiệm, tiềm lực/thế mạnh của đối tác (về phương pháp, bí quyết công nghệ, công nghệ, trang thiết bị, nhân lực …) sẽ giúp giải quyết khó khăn trong nước đang gặp phải trong quá trình nghiên cứu và phát triển nội dung của nhiệm vụ
Mấu chốt của công nghệ hóa khí plasma là thiết kế, chế tạo đầu đốt plasma. Khác với đầu đốt plasma bình thường, đầu đốt plasma hóa khí có các tính năng đặc biệt cho phép hóa khí rác thải, đó là bí quyết công nghệ, đồng thời cũng là thước đo trình độ công nghệ của sản phẩm đầu đốt plasma, thể hiện ở các thông số kỹ thuật công suất, tuổi thọ. Công suất thấp, tuổi thọ thấp, giá thành cao của đầu đốt plasma là nút cổ chai hạn chế áp dụng công nghệ plasma hóa khí rác thải hiện nay trên thế giới. Ví dụ, một lò plasma khí hoá công suất 100-130 t/ngày, cần lắp đặt 6 đầu đốt plasma, giá của 1 đầu đốt lên tới 200.000-500.000 USD tuỳ theo chất lượng.
Các chuyên gia thuộc các Đại học Năng lượng Quốc gia Moscow và một số viện nghiên cứu thuộc hệ thống Viện hàn lâm khoa học Nga và một số trường đại học khác ở LB Nga đã đạt được những thành công nhất định trong lĩnh vực công nghệ plasma hóa khí. Cụ thể, đã có bước tiến quan trọng trong việc làm chủ công nghệ khí hoá bằng plasma, nâng cao tuổi thọ và giảm giá thành đầu đốt plasma, đồng thời cải tiến công nghệ đầu đốt plasma sao cho thích hợp với rác thải sinh hoạt phức tạp không thể phân loại được như ở Việt Nam, rốt cuộc cho phép giảm chi phí đầu tư đáng kể so với giá chào hàng của nước ngoài (ví dụ, Úc).
Với kinh nghiệm lâu đời, kho tàng kiến thức đồ sộ và nhiều chuyên gia nổi tiếng thế giới, hơn nữa với trang thiết bị, nhận lực đầy đủ, có thể nói chắc chắn Đại học Năng lượng Quốc gia Moscow và một số viện nghiên cứu thuộc hệ thống Viện Hàn lâm Khoa học Nga có thể giúp đỡ Viện Công nghệ VinIT giải quyết khó khăn trong nước đang gặp phải trong quá trình nghiên cứu và phát triển nội dung của nhiệm vụ.
– Nghiên cứu cơ sở lý thuyết công nghệ hóa khí plasma;
– Học tập kinh nghiệm thực tế của chuyên gia nước ngoài về công nghệ hóa khí plasma;
– Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm đầu đốt plasma công suất 500 kW, điện AC, 3 pha 10kV, tuổi thọ 2.000h.
– Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm lò hóa khí plasma khí hoá quy mô công nghiệp 100-130t/ngày.
