Mô hình xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho các đô thị lớn theo hướng phát triển bền vững

Để giải quyết vấn đề này, thời gian gần đây việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn đô thị đã được xã hội hóa điển hình, nhiều doanh nghiệp tư nhân đã tham gia đầu tư xây dựng các cơ sở xử lý chất thải rắn với công nghệ phù hợp. Đáng chú ý là một số công nghệ như tái chế chất thải, chế biến rác thành phân vi sinh, thành nhiên liệu đốt cho các làng nghề, đốt phát điện, thu gom khí gas trong các bãi chôn lấp rác để phát điện. 

Việc thực hiện CDM giúp Việt Nam cũng như các nước trên thế giới theo hướng phát triển bền vững, đồng thời góp phần vào mục tiêu cuối cùng của UNFCCC và giúp các nước phát triển thực hiện cam kết về hạn chế và giảm phát thải định lượng khí nhà kính. 

KỊCH BẢN NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 
Phương pháp tính toán: 

Lượng giảm phát thải khí nhà kính của phương pháp chôn lấp được tính theo phiên bản 11 của phương pháp ACM0001. Lượng giảm phát thải của các phương pháp thay thế được tính theo phiên bản 12 của phương pháp AC00025. Trong trường hợp đường cơ sở điện năng sản xuất được nối vào lưới điện, hệ số phát thải sẽ được tính theo phương pháp ACM0002. 

Công suất chất thải rắn đô thị áp dụng trong kịch bản tính toán là 1.000 tấn/ngày, trong vòng 15 năm. Theo kết quả tính toán với lượng thải rắn đô thị tiếp nhận khoảng 1.000 tấn/ngày thực hiện dự án trong vòng 15 năm nếu không có sự can thiệp xử lý nào thì lượng phát thải khoảng 3.112.960 tCO2eq 

Nếu áp dụng biện pháp xử lý là chôn lấp thu khí phát điện việc thu hồi khí thải khoảng 50-60% còn lại vẫn rò rỉ ra bên ngoài nên lượng giảm phát thải của phương pháp này không cao bên cạnh đó 5% lượng điện sản xuất được dùng cho các hoạt động của dự án. Do đó, áp dụng phương pháp này lượng điện đấu nối lên lưới khoảng 0,054 MW/tấn, lượng phát thải khoảng 0,034 tCO2eq/tấn và lượng giảm phát thải 0,563 tCO2eq/tấn. 

Phương pháp ủ phân compost không tạo ra điện phát lên lưới nên phát thải đường cơ sở BEy chính là phải đường cơ sơ của chất thải rắn BECH4,SWDS,y = 3.112.960 tCO2eq, phát thải khí do các hoạt động dự án trong vòng 15 năm công suất 1.000 tấn/ngày khoảng 358.340 tCO2eq, lượng phát thải này do quá trình phân hủy hữu cơ trong các hầm ủ hiếu khí thấp hơn nhiều so với phát thải đường cở sở nên hoạt động của dự án cũng góp phần giảm thiểu khí nhà kính tương đương 2.754.620 tCO2eq. Phương pháp giúp giảm phát thải khí nhà kính 0,503 tCO2eq/tấn nhưng vẫn thấp hơn phương pháp chôn lấp thu khí phát điện (xem Hình 6). 

Phương pháp đốt phát điện tuy tạo được điện phát lên lưới khoảng 0,2 MW/tấn, nhưng việc tiêu thụ năng lượng hóa thạch của hoạt động dự án này quá cao 74 tấn dầu DO/tấnCTR nên lượng phát thải khí nhà kính của dự án này rất lớn khoảng 779.653 tCO2eq, dẫn đến lượng giảm phát thải 2.865.477 tCO2eq thấp hơn so với phương pháp chôn lấp thu khí phát điện. 

Riêng đối với phương pháp ủ kỵ khí thu hồi khí phát điện, cứ 1 tấn chất thải hữu cơ tạo ra được 224 KW điện trong đó khoảng 59KW [31] sử dụng cho các hoạt động của nhà máy nên tổng lượng điện đấu nối lên lưới trong vòng 15 năm là 60.225 MW/năm thấp hơn so với phương pháp đốt. Phương pháp này không tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, lượng điện tạo ra từ dự án tận dụng cho các hoạt động của nhà máy. Vì vậy, lượng giảm phát thải của dự án là 3.786.786 tCO2eq cao hơn hẳn so với các phương pháp khác. 

Nếu áp dụng phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện thì lượng phát thải của dự án chỉ còn 0,034 tCO2e/tấn, lượng giảm phát thải sẽ là khoảng 0,692 tCO2eq/tấn, gấp 1,323 lần so với công nghệ đốt thu hồi nhiệt phát điện (0,523 tCO2eq/tấn); 1,229 lần so với bãi chôn lấp có thu khí phát điện (0,520 tCO2eq/tấn) và 1,376 lần so với ủ phân compost (0,489 tCO2eq/tấn ). Như vậy. hiệu quả giảm phát thải của phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện là cao nhất và thấp nhất là ủ phân compost. 

Hiệu quả kinh tế của các kịch bản khác nhau 

Hiện tại các bãi chôn lấp chiếm rất nhiều quỹ đất, ví dụ như Khu xử lý chất thải rắn Đa Phước công suất 3.000 tấn/ngày, diện tích khoảng 128ha với vòng đời dự án là 50 năm, hay Bãi chôn lấp Phước Hiệp 1 với tổng lượng chất thải rắn tiếp nhận 1.904.894 tấn chất thải rắn đô thị với dện tích 19 ha bên cạnh đó việc đầu tư để thực hiện dự án thu khí phát điện dự án BCL Phước Hiệp chi phí khoảng 19 triệu USD. Các dự án xử lý chất thải bằng phương pháp ủ phân compost đã được phổ biến ở nước ta với trung bình vốn đầu tư tính toán được khoảng 2,5 -3 triệu USD cho 100 tấn/ngày với sản lượng phân compost khoảng 20% lượng chất thải đầu vào. 

Trong kịch bản đốt có thu khí phát điện với phí xử lý rác khoảng 10 USD/tấn và giá điện đấu nối lên lưới điện 4cent/kWh thì chỉ số IRR rất nhỏ hơn “0%”, giá trị hiện tại ròng NPV < 0, đây là chỉ số IRR thấp nhất trong các kịch bản. Phương pháp này không thu được hiệu quả kinh tế do chi phí đầu tư cao đồng thời tốn quá nhiều nhiên liệu để đốt trung bình 74kg dầu/tấn, dẫn đến chi phí vận hành quá cao khoảng 90,173 USD/tấn. 

Trong khi đó, phương pháp chôn lấp thu khí phát điện có vẻ tốt hơn so phương pháp đốt tận dụng nhiệt phát điện, nhưng chỉ số IRR cũng chỉ đạt 0,05%. Nếu áp dụng phương pháp này có hiệu quả kinh tế (IRR = 12% ) thì phí xử lý rác là 16,30 USD/tấn. 

Riêng đối với phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện ngoài việc tạo ra lượng điện 224 KW/tấn [31] đấu nối và lưới điện, còn tạo ra được khoảng 10% phân compost tốt hơn nhiều so với quá trình ủ phân compost theo công nghệ hiếu khí thông thường. 

Trong trường hợp đăng ký hoạt động dự án theo cơ chế phát triển sạch CDM các chỉ số kinh tế của các phương pháp xử lý khác nhau được trình bày trong bảng sau: 


Kết quả tính toán cho thấy phương pháp đốt tận dụng nhiệt phát điện IRR, NPV vẫn còn nhỏ hơn “0%” do chi đầu tư ban đầu cũng như chi phí vận hành của phương pháp này quá cao so với các phương pháp khác. Phương pháp chôn lấp phát điện mặc dù vẫn có tính bổ sung so với việc không thực hiện dự án CDM nhưng chỉ số IRR chưa đạt được chỉ số 12%. Phương pháp có chỉ số IRR cao nhất trong các kịch bản là phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện với IRR = 13,27 % thời gian thu hồi vốn khoảng 7 năm do đó kịch bản này sẽ thu hút được các nhà đầu tư. 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 

Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở phân tích các công nghệ xử lý chất thải rắn đô thị theo các tiêu chí kinh tế, kỹ thuật, đặc biệt tính toán lượng giảm phát thải nhà kính theo UNFCCC. Kết quả cho thấy nếu áp dụng phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện thì lượng phát thải của dự án chỉ còn 0,034 tCO2e/tấn, lượng giảm phát thải sẽ là khoảng 0,692 tCO2eq/tấn, gấp 1,323 lần so với công nghệ đốt thu hồi nhiệt phát điện;1,229 lần so với bãi chôn lấp có thu khí phát và 1,376 lần so với ủ phân compost. Đồng thời, chỉ số IRR của phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện cao nhất trong các kịch bản trong hai trường hợp có và không có dự án CDM. 

Từ đó đề tài đề nghị áp dụng phương pháp ủ kỵ khí thu khí phát điện để xử lý chất thải rắn ở các đô thị lớn ở nước ta. Theo phương pháp này với lượng chất thải rắn phát sinhkhoảng 21.500 tấn/ngày như hiện nay, trong đó phần hữu cơ chiếm 70-85% sẽ giảm thiểu phát thải khoảng 5.430.470 tCO2eq/năm và lượng điện thu được khoảng 4.816 MWh/ngày, giúp hạn chế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, tính theo than đá là 2.000 tấn/ngày. Bên cạnh đó, việc thực hiện dự án CDM từ phương pháp này sẽ làm tăng tính khả thi về mặt tài chính với chỉ số IRR > 12%. Ngoài ra, giải pháp này còn cho phép tiết kiệm được diện tích khoảng 540 m2/ngày (20 ha /năm) để chôn lấp rác. 

Trong trường hợp không tham gia dự án CDM, đề nghị nhà nước cần có chính sách phù hợp về phí xử lý chất thải rắn cũng như giá điện đấu nối nhằm tạo điều kiện thu hút các nhà đầu tư vì phương pháp xử lý góp phần kiềm hãm BĐKH trong tương lai.

Tác giả: 
Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thùy Diễm
Viện Môi Trường và Tài Nguyên
Trường Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh