Luận văn Đánh giá tiềm năng năng lƣợng tái tạo từ chất thải rắn sinh hoạt huyện kim bảng tỉnh Hà Nam

ợc khai thác tại những vùng chƣa có lƣới điện quốc gia (khoảng 100.000 -150.000 trạm) vẫn hoạt động tốt, cung cấp điện cho sinh hoạt, sản xuất góp phần nâng cao đời sống cho đồng bào vùng sâu, vùng xa đang còn nhiều khó khăn. [17] Năm 2016, theo quy hoạch ngành điện đã đƣợc Thủ tƣớng chính phủ phê duyệt vào tháng 3 năm 2016, số dự án TĐN đang vận hành là 245 (công suất 2.373 MW), dự án đang thi công là 162 (công suất 2.082 MW), dự án đang nghiên cứu đầu tƣ là 230 (công suất 2.275 MW), dự án nhỏ đang rà soát là 56 (công suất 294 MW) [20]. * Năng lượng gió: Đƣợc đánh giá là quốc gia có tiềm năng phát triển năng lƣợng gió có thể đạt công suất phát điện khoảng 800 - 1.400 kwh/m2/năm trên đất liền, từ 500 - 1.000 kwh/m 2/năm tại các khu vực bờ biển, Tây Nguyên và phía Nam và dƣới 500 kwh/m 2/năm ở các khu vực khác. Theo các báo cáo thì tiềm năng năng lƣợng gió 7 của Việt Nam tập trung nhiều nhất tại vùng duyên hải miền Trung, miền Nam, Tây Nguyên và các đảo. Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới, trên lãnh thổ Việt Nam, hai vùng giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lƣợng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận) và vùng đồi cát ở độ cao 60 - 100 m phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận). Tại hai địa điểm này có thể xây dựng các trạm điện gió công suất 3 - 3,5 MW. Đây là khu vực có dân cƣ thƣa thớt, thời tiết khô nóng, khắc nghiệt, và là những vùng dân tộc đặc biệt khó khăn của Việt Nam. Ngoài ra, các vùng đảo ngoài khơi nhƣ Bạch Long Vĩ, đảo Phú Quý, Trƣờng Sa... là những địa điểm gió có vận tốc trung bình cao, tiềm năng năng lƣợng gió tốt, có thể xây dựng các trạm phát điện gió công suất lớn để cung cấp năng lƣợng điện cho dân cƣ trên đảo. Cũng theo Ngân hàng Thế giới, Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận là Thái Lan, Lào và Campuchia. Trong khi Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ đƣợc đánh giá có tiềm năng từ “tốt” đến “rất tốt” để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Campuchia là 0,2%, ở Lào là 2,9%, và ở Thái Lan cũng chỉ là 0,2%. Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ƣớc đạt 513.360 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng các trạm điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển kinh tế ở những khu vực khó khăn thì Việt Nam có đến 41% diện tích nông thôn có thể phát triển điện gió loại nhỏ. Nếu so sánh con số này với các nƣớc láng giềng thì Campuchia có 6%, Lào có 13% và Thái Lan là 9% diện tích nông thôn có thể phát triển năng lƣợng gió. Bên cạnh đó, việc vận hành các nhà máy điện gió không phức tạp nhƣ các nhà máy điện hạt nhân hay thủy điện.[2] [17] Với những dự án nhà máy điện gió đã triển khai ở Việt Nam nhƣ nhà máy điện gió Phƣơng Mai ở Bình Định phục vụ cho Khu Kinh tế Nhơn Hội với tổng đầu tƣ kinh phí giai đoạn 1 cho 50MW điện là 65 triệu USD, dự án điện gió tại Tây Nguyên giai đoạn 1 công suất 28 MW, tổng mức đầu tƣ gần 1.400 tỷ đồng, dự kiến sẽ phát điện vào tháng 6 năm 2016, với sản lƣợng hơn 100 triệu kWh/năm sẽ là 8 những dự án phát triển năng lƣợng gió khả thi, tạo điền đề cho những dự án hứa hẹn tiếp theo trong tƣơng lai. Để đáp ứng nhu cầu NL cho phát triển kinh tế, xã hội và góp phần đảm bảo an ninh NL, Chính phủ cũng đã có chủ trƣơng phát triển mạnh NLTT và điện gió trong thời gian tới. Là một nƣớc đi sau trong lĩnh vực này chúng ta cần tận dụng các điều kiện thuận lợi nhƣ, học hỏi kinh nghiệm và tiếp thu công nghệ tiên tiến và phù hợp của thế giới để phát triển các công nghệ NLTT của mình một cách hiệu quả và bền vững nhất. Bảng 1.1. Tiềm năng về năng lượng gió tại một số vùng lãnh thổ ở Việt Nam. STT Vùng lãnh thổ Tổng năng lƣợng gió kWh/m2 1 Duyên hải Nam Trung Bộ 300-400 2 Đảo Trƣờng Sa 2.058 3 Bạch Long Vĩ 3.064 4 Côn Đảo 302 5 Phú Quốc 440 Nguồn: Nguyễn Thị Nhâm Tuất, Ngô Văn Giới, 2013 * Năng lƣợng sinh học: Năng lƣợng sinh học là loại năng lƣợng có nguồn gốc từ các sinh vật, bao gồm năng lƣợng sinh khối (biomass energy), nhiên liệu sinh học (biofuel) và khí sinh học (biogas). Là một nƣớc nông nghiệp, Việt Nam có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lƣợng sinh khối. Các loại sinh khối chính là: gỗ năng lƣợng, phế thải - phụ phẩm từ cây trồng, chất thải chăn nuôi, rác thải ở đô thị và các chất thải hữu cơ khác. Khả năng khai thác bền vững nguồn sinh khối cho sản xuất năng lƣợng ở Việt Nam đạt khoảng 150 triệu tấn mỗi năm. Một số dạng sinh khối có thể khai thác đƣợc ngay về mặt kỹ thuật cho sản xuất điện hoặc áp dụng công nghệ đồng phát năng lƣợng (sản xuất cả điện và nhiệt) đó là: trấu ở Đồng bằng Sông Cửu long, bã mía dƣ thừa ở các nhà máy đƣờng, rác thải sinh hoạt ở các đô thị lớn, chất thải chăn nuôi từ các trang trại gia súc, hộ gia đình và chất thải hữu cơ khác từ chế biến nông-lâm-hải sản. 9 Ngành chăn nuôi Việt Nam hiện nay khá phát triển, hàng năm thải ra môi trƣờng một khối lƣợng lớn chất thải chăn nuôi dƣới dạng rắn và lỏng. Theo số liệu của báo cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia năm 2014, lƣợng chất thải rắn chăn nuôi năm 2013 của Việt Nam bao gồm: 18,5 triệu tấn từ chăn nuôi bò; 13,8 từ chăn nuôi trâu; 18,9 triệu tấn từ chăn nuôi lợn; 22,6 triệu tấn từ chăn nuôi gia cầm. Nếu chỉ tính riêng từ phụ phẩm nông nghiệp và chất thải chăn nuôi thì hàng năm nƣớc ta có thể sản xuất 4.844 triệu m3 khí sinh học, tƣơng đƣơng với hơn 2 triệu tấn dầu. [4] Với dân số hơn 90 triệu ngƣời, hàng năm lƣợng chất thải sinh hoạt phát sinh do hoạt động của dân cƣ là rất lớn. Chất thải sinh hoạt sau khi thu gom và phân loại có thể tái chế, tái sử dụng và thu hồi năng lƣợng từ việc đốt rác hoặc từ khí thải bãi chôn lấp rác. Việt Nam đã khởi công xây dựng 4 Bốn nhà máy Etanol tại Phú Thọ, Quảng Nam, Quảng Ngãi và Bình Phƣớc với công suất 420 triệu lít/năm. Nhƣ vậy, là quá nhỏ so với tiềm năng của nƣớc ta. Mặt khác, do nhiều nguyên nhân mà mỗi năm có hàng chục triệu tấn phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, thân cây ngô, đậu, v.v.) chƣa đƣợc chú trọng khai thác mà bị đốt tại nhiều vùng nông thôn gây ô nhiễm môi trƣờng khu vực. [17] Trong vài năm trở lại đây, nguồn nhiên liệu sinh học đã đƣợc nhắc đến nhiều hơn tại Việt Nam. Giải pháp sản xuất cồn sinh học thay thế cho nhiên liệu động cơ đang đƣợc tiến hành thử nghiệm do Việt Nam có tiềm năng về một số loại cây trồng cung cấp nguyên liệu sản xuất cồn nhƣ lúa, ngô, sắn, khoai và mía. Nhiều vùng có điều kiện thổ nhƣỡng, khí hậu thích hợp với các loại cây này. Ƣớc tính nếu việc điều chỉnh diện tích, sản lƣợng các loại cây có hạt, cây mía, các cây có củ đạt kết quả tích cực, Việt Nam có thể sản xuất khoảng 5 tỷ lít cồn/năm. Tƣơng tự nhƣ vậy, Việt Nam rất có tiềm năng cho sản suất dầu diesel sinh học từ dầu thực vật, mỡ động vật. Mỡ cá da trơn, dầu ăn phế thải là nguồn nguyên liệu cho sản xuất diesel sinh học sẽ giúp giải quyết đƣợc vấn đề môi trƣờng cho ngành chế biến thuỷ sản và chế biến thực phẩm. Tiềm năng về điều kiện thổ nhƣỡng, khí hậu thích ứng với các loại cây nhƣ dừa, cây dầu mè có thể cho phép thành lập các vùng nguyên liệu tập 10 trung. Ƣớc tính nếu việc quy hoạch và tổ chức thực hiện các vùng trồng cây nguyên liệu theo hƣớng sử dụng triệt để quỹ đất, tạo đƣợc giống năng suất cao, làm chủ đƣợc công nghệ thu hồi dầu từ nguyên liệu, Việt Nam có thể sản xuất khoảng 500 triệu lít biodiesel/năm. * Năng lượng mặt trời: Việt Nam có tiềm năng về nguồn năng lƣợng mặt trời. Các địa phƣơng ở phía Bắc bình quân có khoảng từ 1.800 đến 2.100 giờ nắng trong một năm, còn các tỉnh ở phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào) bình quân có khoảng từ 2.000 đến 2.600 giờ nắng trong một năm. Bức xạ mặt trời trung bình nhận đƣợc tại mặt đất dao động trong khoảng từ 3,54 đến 5,15 kWh/m2/ngày, tiềm năng lý thuyết đƣợc đánh giá ƣớc tính khoảng 43,9 tỷ TOE/năm. (TOE - tấn dầu quy đổi). Quy hoạch Điện VII điều chỉnh đƣa ra triển vọng và đặt kế hoạch khai thác đƣợc khoảng 850 MW điện mặt trời vào năm 2020; sẽ nâng lên 4.000 MW vào năm 2025 và có thể khai thác khoảng 12.000 MW vào năm 2030. [17] Tuy nhiên Việt Nam hiện nay thƣờng tập trung vào các lĩnh vực nhƣ: Cung cấp nƣớc nóng dùng trong sinh hoạt và phát điện ở qui mô nhỏ; sấy, nấu ăn, chƣng cất nƣớc... ở qui mô thử nghiệm nhỏ, chƣa đáng kể. Đây là những hệ thống nhỏ lẻ, không nối lƣới, thƣờng đƣợc sử dụng trực tiếp ở dạng điện một chiều để thắp sáng, trong một số trƣờng hợp có thể đƣợc biến thành điện xoay chiều để sử dụng cho các nhu cầu khác. Đến năm 2014 mới có 1 dự án điện mặt trời đƣợc nối lƣới đầu tiên, đó là Nhà máy quang năng Hội An, Côn Đảo (xây dựng từ tháng 3 năm 2014, có công suất 36 kWp, điện lƣợng khoảng hơn 50 MWh với tổng mức đầu tƣ khoảng 140 nghìn Euro, đƣợc hoàn thành đấu nối vào lƣới điện của Điện lực Côn Đảo vào đầu tháng 12 năm 2014. Hiện nay, cả nƣớc mới có khoảng 30 nhà đầu tƣ trong và ngoài nƣớc mới bắt đầu xúc tiến lập các dự án điện mặt trời công suất từ 20 MW đến trên 300 MW tại một số địa phƣơng, tập trung chủ yếu ở miền Trung. Trong đó đáng chú ý là 2 dự án của Công ty Đầu tƣ và Xây dựng Thiên Tân (tại tỉnh Quảng Ngãi 11 và Ninh Thuận) và dự án Tuy Phong do Công ty TNHH DooSung Vina (Hàn Quốc) đầu tƣ với quy mô 66 triệu USD, công suất 30 MW tại tỉnh Bình Thuận. * Năng lượng địa nhiệt và thủy triều: Việt Nam đang bỏ trống nguồn tài nguyên năng lƣợng xanh, sạch, vĩnh cửu còn rất nhiều tiềm năng là địa nhiệt với hơn 300 nguồn nƣớc khoáng nóng có nhiệt độ bề mặt từ 30oC đến 105oC, tập trung nhiều tại Tây Bắc, Trung Bộ. Kết quả nghiên cứu bƣớc đầu cho thấy, tổng công suất những nhà máy địa nhiệt nếu đƣợc xây dựng ở Việt Nam có thể lên tới khoảng trên 400 MW. Riêng vùng Đồng bằng sông Hồng, nơi vốn bị hạn chế về nguồn năng lƣợng gió và năng lƣợng mặt trời bởi yếu tố khí hậu thì nghiên cứu cho thấy năng lƣợng địa nhiệt lại tƣơng đối ấn tƣợng, các dấu hiệu địa nhiệt khá phong phú, gồm bồn địa nhiệt vùng Đông Nam - Tây Bắc với nhiệt độ đạt tới 160oC tại độ sâu 4 km (có khả năng sinh điện vào khoảng 1,16% tổng sản lƣợng điện của Việt Nam sản xuất năm 2006), đới địa nhiệt đứt gãy Sông Lô - Vĩnh Ninh có nhiệt độ trung bình khoảng 114oC, các nguồn nƣớc địa nhiệt 40- 50 o C ở các điểm Hƣng Hà, Phù Cừ, Hải Dƣơng, Ba Vì (Hà Nội)Theo tính toán của các nhà khoa học, chỉ riêng sử dụng bơm địa nhiệt dùng cho điều hòa không khí ở Hà Nội cũng sẽ tiết kiệm đƣợc khoảng 800 tỉ đồng/năm về mặt kinh tế và hơn thế nữa là giảm mức phát thải CO2 ở mức tƣơng đƣơng với 252.000 tấn do sử dụng khí thiên nhiên. Bên cạnh đó, việc khai thác và sử dụng nƣớc nóng ở vùng đồng bằng sông Hồng với nhiệt độ 40-50oC là hoàn toàn khả thi trong các quy hoạch xây dựng đô thị mới, công viên du lịch và khu vui chơi, nghỉ dƣỡng Việt Nam có tiềm năng khai thác nguồn năng lƣợng thủy triều cao bởi có rất nhiều vũng, vịnh, cửa sông, đầm phá và đặc biệt là có đƣờng bờ biển dài trên 3.200 km. Theo đánh giá sơ bộ, vùng biển Quảng Ninh có tiềm năng điện thủy triều lớn nhất cả nƣớc, ƣớc tính khoảng 3,65 GWh/km2 (1GW = 1 triệu KW). Tiềm năng này giảm dần dọc theo ven biển từ phía Bắc vào đến miền Trung, đến Nghệ An là khoảng 2,48 GWh/km2 và khu vực Thừa Thiên - Huế nhỏ nhất (vào khoảng 0,3 GWh/km 2). Tuy nhiên, nguồn năng lƣợng thủy triều lại tăng dần khi vào sâu những tỉnh phía Nam, đặc biệt tại Phan Thiết đạt khoảng 2,11 GWh/km2 và đạt cực đại tại 12 khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu với 5,23 GWh/km2. Do đặc điểm địa hình và chế độ thủy triều thì vùng biển Đông Bắc thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh và thành phố Hải Phòng là khu vực có tiềm năng phát triển điện thủy triều lớn nhất nƣớc với công suất lắp máy có thể lên đến 550 MW, chiếm 96% tiềm năng kỹ thuật nguồn điện thủy triều của Việt Nam. Tuy nhiên, nguồn năng lƣợng này chƣa đƣợc quan tâm khai thác, mới ở giai đoạn nghiên cứu sơ khai, chƣa có những ứng dụng cụ thể phát điện từ nguồn năng lƣợng này.[17] So với nhiều nƣớc trên thế giới, những kết quả nêu trên còn quá nhỏ bé và chƣa phát huy hết tiềm năng hiện có. Để đáp ứng nhu cầu trong khi việc cung ứng năng lƣợng đang và sẽ phải đối mặt với nhiều vấn đề và thách thức, đặc biệt là sự cạn kiệt dần nguồn nhiên liệu hóa thạch nội địa, giá dầu biến động theo xu thế tăng và Việt Nam sẽ phụ thuộc nhiều hơn vào giá năng lƣợng thế giới... Chính vì vậy, việc xem xét khai thác nguồn năng lƣợng tái tạo trong giai đoạn tới sẽ có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lƣợng và bảo vệ môi trƣờng. Vấn đề này đã đƣợc Chính phủ quan tâm, chỉ đạo và bƣớc đầu đã đƣợc đề cập trong một số các văn bản pháp lý. 1.2. Giới thiệu chung về chất thải rắn sinh hoạt 1.2.1. Khái niệm về chất thải rắn (CTR) sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt là những chất thải liên quan đến hoạt động sống của con ngƣời, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cƣ, các cơ quan, trƣờng học, các trung tâm dịch vụ, thƣơng mại... Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dƣ thừa, xƣơng động vật, tre gỗ, rơm rạ, giấy, nilon 1.2.2. Tác động của CTRSH đến môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng a. Ô nhiễm môi trường nước Các loại CTRSH, nếu là chất thải hữu cơ, trong môi trƣờng nƣớc sẽ phân hủy một cách nhanh chóng. Phần nổi lên mặt nƣớc sẽ có quá trình khoáng hóa chất hữu cơ để tạo ra các sản phẩm trung gian sau đó là những sản phẩm cuối cùng là 13 chất khoáng và nƣớc. Phần chìm trong nƣớc sẽ có quá trình phân giải yếm khí để tạo ra các hợp chất trung gian và sau đó là những sản phẩm cuối cùng nhƣ CH4, H2S, H2O, CO2. Tất cả các chất trung gian này đều gây mùi thối và là độc chất. Bên cạnh đó, đây còn là môi trƣờng phát triển cho vi trùng và siêu vi trùng làm ô nhiễm nguồn nƣớc. Nếu CTRSH có chƣa nhiều thành phần kim loại thì nó gây nên hiện tƣợng ăn mòn trong môi trƣờng nƣớc. Sau đó quá trình oxy hóa có oxy và không có oxy xuất hiện, gây nhiễm bẩn cho môi trƣờng nƣớc, nguồn nƣớc. Những chất thải độc nhƣ Hg, Pb, hoặc các chất thải phóng xạ còn nguy hiểm hơn. Ngoài ra, CTRSH có thể bị cuốn trôi theo dòng nƣớc mƣa xuống ao, hồ, sông, ngòi, kênh, rạch sẽ làm nhiễm bẩn nguồn nƣớc mặt. Mặt khác, lâu dần CTR tích tụ sẽ làm giảm diện tích ao hồ, giảm khả năng tự làm sạch của nƣớc gây cản trở các dòng chảy, tắc nghẽn cống rãnh thoát nƣớc... Hậu quả của hiện tƣợng này là hệ sinh thái trong các ao hồ bị ảnh hƣởng, có thể dẫn đến bị hủy diệt. Việc ô nhiễm các nguồn nƣớc mặt này cũng là một trong những nguyên nhân gây các bệnh tiêu chảy, tả, lỵ, trực khuẩn, thƣơng hàn ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng. [14] b. Ô nhiễm môi trường đất Các chất thải hữu cơ phân hủy trong môi trƣờng đất trong hai điều kiện yếm khí và háo khí khi có độ ẩm thích hợp để rồi qua hàng loạt sản phẩm trung gian cuối cùng tạo ra H2O, CO2. Nếu là yếm khí, thì sản phẩm cuối cùng chủ yếu là CH4, H2O, CO2, gây độc cho môi trƣờng. Với một lƣợng vừa phải thì khả năng tự làm sạch của môi trƣờng đất khiến rác thải không trở thành ô nhiễm. Nhƣng với lƣợng rác thải quá lớn thì môi trƣờng đất sẽ trở nên quá tải và bị ô nhiễm. Ô nhiễm này sẽ cùng với ô nhiễm kim loại nặng, chất độc hại theo nƣớc trong đất chạy xuống mạch nƣớc ngầm, làm ô nhiễm nƣớc ngầm. Khi nƣớc ngầm bị ô nhiễm thì khó có thể khôi phục lại đƣợc. Đặc biệt hiện nay, việc sử dụng tràn lan các loại túi nilon trong sinh hoạt và đời sống, khi xâm nhập vào đất chúng tạo thành các “bức tƣờng ngăn cách” trong 14 đất, hạn chế mạnh đến quá trình phân hủy, tổng hợp các chất dinh dƣỡng, làm cho đất giảm độ phì nhiêu, đất bị chua và năng suất cây trồng giảm sút [25]. c. Ô nhiễm môi trường không khí Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và mƣa nhiều ở nƣớc ta là điều kiện thuận lợi cho các thành phần hữu cơ trong rác thải phân huỷ, thúc đẩy nhanh quá trình lên men, thối rữa và tạo nên mùi khó chịu cho con ngƣời. Các chất thải khí phát ra từ các quá trình này thƣờng là H2S, NH3, CH4, SO2, CO2. Các CTRSH thƣờng có bộ phận có thể bay hơi và mang theo mùi làm ô nhiễm không khí. Có những chất thải có khả năng thăng hoa phát tán vào không khí gây ô nhiễm trực tiếp. Cũng có loại rác trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp (tốt nhất là 35oC và độ ẩm 70 = 80 %), sẽ có quá trình biến đổi nhờ hoạt động của vi sinh vật. Kết quả của quá trình là gây ô nhiễm không khí. Các bãi rác, nhất là các loại rác thải thực phẩm, nông phẩm, nếu không đƣợc xử lý kịp thời và đúng kỹ thuật, sẽ bốc mùi hôi thối [25]. d. CTRSH gây hại cho sức khỏe cộng động Trong thành phần CTRSH thông thƣờng, hàm lƣợng hữu cơ chiếm tỉ lệ lớn dễ bị phân hủy, lên men, bốc mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trƣờng không khí xung quanh làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và giảm mỹ quan môi trƣờng sống. Những ngƣời tiếp xúc thƣờng xuyên với rác thải nhƣ những ngƣời làm trực tiếp công việc thu nhặt các phế liệu từ bãi rác rất dễ mắc các bệnh nhƣ viêm phổi, sốt rét, các bệnh về mắt, tai, mũi, họng và ngoài da, phụ khoa. Từ việc thải các chất thải hữu cơ, xác chết động vật qua những trung gian truyền bệnh sẽ gây nên nhiều bệnh tật, có thể trở thành dịch. Ví dụ điển hình nhất là dịch hạch thông qua môi trƣờng trung gian là chuột gây nên cái chết cho hàng nghìn ngƣời vào những năm 30 – 40 của thế kỷ X. Ngƣời ta đã tổng kết rác thải gây ra 22 loại bệnh cho con ngƣời. Điển hình là rác plastic (nilon) là nguyên nhân gây ra ung thƣ cho súc vật ăn cỏ. Hơn thế nữa khi đốt plastic ở 1.200oC nó sẽ biến đổi thành dioxin gây quái thai ở ngƣời. Theo tổ chức Y tế Thế giới WHO, trên thế giới mỗi năm có 5 triệu ngƣời chết và có gần 40 triệu trẻ em mắc các bệnh có liên quan tới rác thải. Nhiều tài liệu trong nƣớc và quốc tế cho thấy, những xác động vật khi bị thối rữa phát tán hơi có 15 chất amin và các chất dẫn xuất sufua hydro hình thành từ sự phân hủy rác thải kích thích sự hô hấp của con ngƣời, kích thích nhịp tim đập mạnh gây ảnh hƣởng xấu tới những ngƣời mắc bệnh tim mạch. [16] Rác thải ảnh hƣởng tới môi trƣờng nhiều hay ít còn phụ thuộc vào nền kinh tế của từng quốc gia, khả năng thu gom và xử lý rác thải, mức độ hiểu biết và trình độ giác ngộ của mỗi ngƣời dân. Khi xã hội phát triển cao, rác thải không những đƣợc hiểu là có ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng mà còn đƣợc hiểu là một nguồn nguyên liệu mới có ích nếu chúng ta biết cách phân loại chúng, sử dụng theo từng loại một cách hợp lý. Hình 1. Ảnh hưởng của CTRSH đến môi trường và sức khoẻ con người 1.3. Các công nghệ thu hồi năng lƣợng từ chất thải rắn Rác thải thành năng lƣợng (waste to energy - WTE) là quá trình xử lý chuyển hóa rác thải thành năng lƣợng, dƣới dạng điện và/hoặc nhiệt bằng phƣơng Nƣớc mặt Bụi CH4 NH3 H2S VOC Chất thải rắn sinh hoạt - Sinh hoạt - Thƣơng nghiệp - Tái chế Môi trƣờng không khí Nƣớc ngầm Ngƣời, động vật Môi trƣờng đất Qua đƣờng hô hấp Kim loại nặng, chất độc Ăn uống, tiếp xúc qua da 16 pháp đốt cháy, là một trong những công nghệ tái chế thu hồi năng lƣợng. Hầu hết các quá trình WTE là sản xuất điện và nhiệt trực tiếp thông qua quá trình đốt cháy, hoặc sản xuất một số nhiên liệu dễ cháy nhƣ mê-tan, ethanol, methanol, than sinh học, hoặc nhiên liệu tổng hợp. Lò đốt rác chính thức ghi nhận sớm nhất đƣợc xây dựng ở Mỹ năm 1885, sau đó là Na uy 1903, Tiếp Khắc 1905. Đốt rác thu nhiệt là kỹ thuật thông dụng nhất. Ngoài ra còn có những công nghệ WTE khác với đốt trực tiếp có tiềm năng sản xuất điện với hiệu suất cao hơn, bằng cách chuyển hóa rác thải thành nhiên liệu, tách bỏ các thành phần ăn mòn và tro, do đó cho phép sử dụng cho tuabin khí, động cơ đốt trong, pin nhiên liệu. Chuyển hóa WTE là một giải pháp hoàn hảo bảo vệ trƣờng và sản xuất năng lƣợng xanh, vì vậy luôn đƣợc quan tâm tập trung nghiên cứu và hoàn thiện. Công nghệ biến CTR thành năng lƣợng biến đổi chất thải rắn thành các dạng năng lƣợng dƣới các hình thức khác nhau nhƣ nhiệt, điện, nhiên liệu khí hoặc lỏng. Điện có thể đƣợc sản xuất và nối vào lƣới điện địa phƣơng hay của quốc gia. Nhiệt có thể đƣợc sử dụng cho các mục đích sƣởi ấm hoặc các quá trình nhiệt động lực học khác. Một số loại nhiên liệu sinh học có thể đƣợc chiết xuất từ các thành phần hữu cơ trong chất thải. Bảng 1.2. Các công nghệ xử lý chất thải [13] STT Công nghệ tổng quát Công nghệ riêng Sản phẩm chính 1 Nhiệt hóa Đốt Nhiệt Khí hóa Khí tổng hợp Nhiệt phân Dầu, than và khí tổng hợp Plasma Khí tổng hợp 2 Sinh hóa Phân hủy kỵ khí Khí metan Lên men Ethanol 3 Cơ, sinh học Khí biogas và viên sinh khối 17 1.3.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng công nghệ thu hồi năng lƣợng từ chất thải rắn ở các nƣớc trên thế giới Trên thế giới, các công nghệ tái tạo năng lƣợng từ CTR đã đƣợc nhiều nƣớc nghiên cứu và đƣa vào sản xuất trên quy mô thƣơng mại. Tại nhiều nƣớc nhƣ Đan Mạch, Thụy Điển, Nhật BảnCTR không còn là vấn nạn môi trƣờng mà đƣợc xem là nguồn tài nguyên. Mặc dù khủng hoảng kinh tế trong những năm gần đây, thị trƣờng biến năng lƣợng thành chất thải vẫn tăng đáng kể. Từ năm 2008 đến 2012, tăng trung bình hàng năm là 5 %. Trên toàn thế giới có 2.200 nhà máy thu hồi năng lƣợng từ CTR bằng phƣơng pháp nhiệt với khả năng xử lý 225 triệu tấn CTR mỗi năm và chủ yếu để xử lý CTR đô thị (World energy council, 2013) [29]. Hitachi Zosen (Nhật Bản) là một trong những công ty đi đầu trong công nghệ nhiệt biến CTR thành năng lƣợng. Công ty này đã và đang xây dựng và cung cấp công nghệ cho 458 nhà máy trên toàn thế giới, trong đó có 197 nhà máy ở châu Âu, 23 nhà máy ở Bắc Mỹ, 235 nhà máy ở châu Á, 3 nhà máy ở châu Úc. Năm 2009, tại Đức có hơn 4.500 nhà máy điện biogas cấp trên 1.500 MW hòa lƣới điện quốc gia, với quy mô trung bình 300 kW/nhà máy. Nhà máy xử lý chất thải thành năng lƣợng RDF ở Malaysia, có thể xử lý 700 tấn rác thải/ngày và có khả năng tạo ra 8 MW điện, trong đó 5,5 MW điện xuất dùng cho mạng lƣới điện quốc gia. Với mô hình xử lý chất thải của nhà máy RDF, nếu kết hợp với việc khí sinh học đƣợc sử dụng trong nồi hơi để tăng công suất thì mạng lƣới điện của Malaysia sẽ có khoảng 150 MW điện một năm. Khí sinh học thu đƣợc từ quá trình ủ kỵ khí cũng đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới, vừa để tạo phụ phẩm khí sinh học làm phân bón, vừa tạo năng lƣợng. Tại hội nghị quốc tế diễn ra tại Montreal Canada năm 2010, các nhà khoa học đã kêu gọi phát triển các nguồn nhiên liệu sinh học từ rác thải thay vì sử dụng ngũ cốc nhằm đảm bảo an ninh năng lƣợng, lƣơng thực và giảm các phế liệu chƣa tái chế. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ CTR nông nghiệp, CTR sinh hoạt thuộc thế hệ thứ hai đã đƣợc nhiều nƣớc ủng hộ. Khí sinh học đƣợc sử dụng để sinh nhiệt bằng cách đốt cháy, sản xuất điện bằng các pin năng lƣợng hoặc động cơ phát điện, 18 sản xuất nhiệt - điện kết hợp, làm nhiên liệu cho phƣơng tiện giao thông. Hiện nay, các nƣớc trên thế giới tạo ra khoảng 5,1 tỷ tấn chất thải rắn nông nghiệp mỗi năm, có khả năng cung cấp 75 EJ, tƣơng đƣơng với 15 % nhu cầu năng lƣợng trên thế giới. Các nƣớc Đức, Đan Mạch, Thụy Điển, Thụy Sỹ đã chế tạo ra các phƣơng tiện giao thông chạy bằng khí metan sinh học. Đức đƣợc xem là nƣớc đi đầu trong phát triển các nhà máy điện biogas. Ở Thụy Điển, 44% KSH sản xuất đƣợc sử dụng làm nhiên liệu xe cộ. Các loại xe có thể chạy hoàn toàn bằng động cơ metan sinh học hoặc động cơ kết hợp với nhiêu liệu khác. Rất nhiều ô tô cá nhân chạy bằng KSH là xe đƣợc chuyển đổi. Loại xe này đƣợc trang bị thêm một bồn chứa khí nén trong khoang hành lý, và hệ thống cấp khí, bên cạnh hệ thống nhiên liệu thông thƣờng (Teodorita Al Seadi, 2008). [28] Năm 2012, các nhà nghiên cứu của phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (ANL), thuộc Bộ Năng lƣợng Mỹ, đã tạo ra một thiết bị đƣợc gọi là lò phản ứng năng lƣợng sinh học bền (EBR), có thể sản xuất tại chỗ năng lƣợng sinh học từ chất thải nhà bếp và nhà vệ sinh. Loại nhiên liệu nói trên có thể đƣợc cấp trực tiếp cho các động cơ và máy phát điện mà không cần bất kỳ quá trình tinh chế nào. Theo các nhà nghiên cứu, EBR có thể sản xuất từ 94,6 - 189,2 lít nhiên liệu sinh học/ngày từ chất thải hoặc vật liệu xenlulo đã qua xử lý. Công nghệ này dựa trên các vi khuẩn quang hợp thông qua việc kết hợp các enzyme thực vật với một hệ thống chiếu sáng hiệu quả mà có nhiều trong những tế bào đó. Những phản ứng từ sự kết hợp của các enzym và vi khuẩn sẽ tạo ra các phân tử nhiên liệu, sau đó đẩy chúng vào một môi trƣờng để cô lập và tách ra khỏi dung dịch lên men. Loại nhiên liệu đƣợc tạo ra ở công đoạn cuối cùng sẽ không cần tinh chế và có thể sử dụng thay thế dầu diesel để chạy động cơ và máy phát điện. Với tính dễ vận chuyển và lắp đắp, EBR rất lý tƣởng, để phục vụ quân đội và các hoạt động nhân đạo tại các khu vực hẻo lánh. Theo ƣớc tính, một EBR có thể cung cấp nhiên liệu cho một máy phát điện có khả