Sử dụng chất thải rắn cho sản xuất xi măng: Cơ hội và thách thức
Việc xử lý chất thải rắn (CTR) được coi là giai đoạn cuối cùng trong vòng đời một sản phẩm. Tuy nhiên, đây cũng là giai đoạn tái tạo lại sự có ích của nguyên liệu thông qua tái chế, làm phân bón hoặc thu hồi năng lượng bằng phương pháp xử lý nhiệt như đốt hoặc thu hồi khí mê tan tại các bãi chôn lấp… Năng lượng thoát ra từ quá trình xử lý nhiệt hoặc phân hủy mê tan có thể được sử dụng để sản xuất điện hoặc năng lượng khác và sử dụng CTR làm nguyên liệu, nhiên liệu cho sản xuất xi măng là không phải trường hợp ngoại lệ.
Lợi ích từ bài toán kinh tế
Công nghiệp sản xuất xi măng là một ngành tiêu hao khá nhiều nhiên liệu phục vụ cho quá trình nung luyện clinker. Từ khi ra đời đến nay, nguồn nhiên liệu truyền thống vẫn luôn là dầu và than, trong đó than được sử dụng là chủ yếu. Để sản xuất 1 tấn xi măng cần khoảng 100KW điện và 120kg than, lượng chi phí nhiên liệu này chiếm khoảng 30 - 40% giá thành sản xuất xi măng. Hiện nay do nguồn than đang dần cạn kiệt, nhiều quốc gia trên thế giới đã, đang tìm kiếm nguồn năng lượng khác để thay thế, trong đó có việc tận thu nhiệt từ quá trình xử lý rác thải.
Trong cuộc sống hiện nay, lượng CTR phát sinh hàng ngày là rất lớn, lượng CTR này đang là nguồn gây ô nhiễm môi trường. Việc thu gom, tái chế, tái sử dụng còn nhiều hạn chế và lãng phí như phân tích ở trên. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy nguồn rác thải có nhiều tiềm năng vì chúng có khả năng cung cấp nhiệt làm nhiên liệu… Vì vậy, tận dụng nguồn nhiên liệu sản xuất từ CTR sẽ góp phần đáng kể vào việc thay thế một phần nhiên liệu truyền thống trong sản xuất xi măng, giải quyết vấn đề búc xúc hiện nay về nhiên liệu cho các nhà máy xi măng cũng như góp phần bảo vệ môi trường. Từ đó tiết kiệm được chi phí đầu vào, hạ giá thành sản phẩm và tạo ra sự cạnh tranh mạnh mẽ hơn trên thị trường.
Việc sử dụng CTR làm nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măngsẽ đem lại những lợi ích kinh tế đáng kể. Lò nung xi măng sẽ tận dụng được nhiệt năng từ việc đốt cháy các chất thải thay thế, tiết kiệm khoảng 20 - 25% nhiên liệu cho quá trình đốt. Ngoài ra, có thể đưa vào lò nung clinker một lượng nhất định khoảng 5 - 10% chất thải để thiêu huỷ. Các chất thải này sẽ là thành phần phụ gia cho xi măng, trong quá trình thiêu đốt các chất này sẽ tương tác hoặc kết hợp với nguyên liệu xi măng và không ảnh hưởng đến thành phần xi măng. Như vậy sẽ góp phần tiết kiệm 5 - 10% nguồn tài nguyên làm nguyên liệu phục vụ sản xuất xi măng.
Lò nung xi măng hoạt động ở nhiệt độ cao có khả năng xử lý được nhiều loại chất thải, trong đó có nhiều loại chất thải nguy hại với khối lượng lớn. Mặt khác, do thành phần xi măng có tính kiềm cao nên có khả năng trung hoà axit clohydric và các axit dạng khí khác sinh ra trong quá trình đốt cháy khí thải, thời gian lưu cháy trong lò khoảng 6 - 10 giây. Do vậy, lò nung xi măng là một loại lò đạt hiệu suất phá huỷ rất cao cũng như hiệu quả làm sạch khí thải rất lớn, kể cả đối với Dioxin, Furan.
Và những thách thức
Hiện nay CTR, đặc biệt CTR sinh hoạt ở Việt Nam không được phân loại tại nguồn - CTR hỗn hợp với nhiều thành phần bao gồm: Chất thải y tế, chất thải công nghiệp (có thể có lẫn cả chất thải nguy hại), phế thải xây dựng, bùn thải từ các nhà máy xử lý nước thải, từ hệ thống thoát nước… Do vậy, nhiệt trị của quá trình đốt không cao và đòi hỏi việc tiền xử lý, phân loại trước khi đốt.
Các loại chất thải khi đưa vào thiêu đốt trong lò nung xi măng cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn nhất định như: Không chứa các axit mạnh (sulfuric, nitric, clohidric…), chất phóng xạ, chất thải y tế, kim loại… và phải được tiền xử lý cho phù hợp với các thiết bị của lò nung. Tùy vào yêu cầu cụ thể của từng công nghệ sản xuất xi măng mà việc tiền xử lý được áp dụng theo phương pháp thích hợp. Tuy nhiên cho đến nay chúng ta chưa có nhiều kinh nghiệm cũng như chưa có các hướng dẫn cụ thể về vấn đề này.
Việc quy hoạch quản lý CTR, đặc biệt vị trí, quy mô các bãi chôn lấp, các cơ sở xử lý CTR chưa có sự phối hợp với quy hoạch xây dựng các nhà máy xi măng, chính vì vậy ảnh hưởng lớn đến việc phải vận chuyển, lưu trữ CTR đến các nhà máy sản xuất xi măng và trước khi đưa vào lò nung xi măng.
Thêm nữa việc triển khai sẽ vấp phải những khó khăn do thiếu các quy chuẩn, tiêu chuẩn có liên quan: An toàn, phòng chống cháy nổ, cung cấp hạ tầng kỹ thuật: Điện, nước; bảo vệ môi trường. Các quy trình về quản lý, vận hành trong việc xử lý rác thải kết hợp với quá trình sản xuất xi măng; Các định mức kinh tế, kỹ thuật, suất đầu tư và chi phí xử lý… các quy định về đánh giá tác động môi trường của các nhà máy xi măng có sử dụng CTR làm nguyên liệu…
Chưa có các cơ chế, chính sách hỗ trợ, khuyến khích cụ thể ứng dụng, sử dụng CTR làm nguyên liệu, nhiên liệu cho sản xuất xi măng ..
Sử dụng CTR làm nguyên liệu, nhiên liệu cho sản xuất xi măng là một nhiệm vụ mới hiện nay vì vậy cần phải có những nghiên cứu và lộ trình thực hiện, mà nhiệm vụ trước mắt là cần có những nghiên cứu, phân tích, đánh giá các loại rác thải có thể dùng làm nhiên liệu thay thế trong lò nung clinker (các loại chất thải có nhiệt trị cao). Việc lựa chọn các giải pháp công nghệ để đốt nhiên liệu thay thế trong các nhà máy xi măng; Lựa chọn các loại thiết bị, công nghệ phù hợp để đốt rác thải, tận thu nhiệt trong các nhà máy xi măng; Nghiên cứu ban hành các quy chuẩn, tiêu chuẩn có liên quan: An toàn, phòng chống cháy nổ, cung cấp hạ tầng kỹ thuật: Điện, nước, bảo vệ môi trường cũng như các định mức kinh tế, kỹ thuật, suất đầu tư và chi phí xử lý …; Nghiên cứu các cơ chế, chính sách hỗ trợ, khuyến khích cụ thể ứng dụng, sử dụng CTR làm nguyên liệu, nhiên liệu cho sản xuất xi măng… cũng là những công việc cần giải quyết trước khi triển khai vào thực tiễn sản xuất của ngành xi măng nước nhà.
PGS.TS Nguyễn Hồng Tiến
Cục trưởng Cục Hạ tầng kỹ thuật - Bộ Xây dựng
Theo Báo Xây dựng
Ngày 29/8/2011 Thủ tướng đã có Quyết định số 1488/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định hướng đến năm 2030. Một trong những quan điểm phát triển đó là: “Khuyến khích đầu tư công nghệ sản xuất xi măng gắn với việc xử lý và sử dụng chất thải công nghiệp và rác thải (kể cả rác thải y tế) làm nhiên liệu để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường ".
Đây là cơ sở pháp lý quan trọng để chúng ta nghiên cứu, triển khai ứng dụng và sử dụng chất thải rắn làm nguyên liệu, nhiên liệu cho sản xuất xi măng.
