Hệ thống khí sinh học đô thị: Lời giải cho bài toán rác thải và năng lượng
- Cập nhật: Thứ năm, 23/6/2022 | 9:19:02 AM
Nhiều chuyên gia tin rằng khí sinh học tạo ra từ rác thải có thể là một chìa khóa để thúc đẩy năng lượng bền vững trong tương lai.
Một trạm nạp khí biomethane cho xe tải ở Vương quốc Anh | Ảnh: CNG Fuels
Trên toàn cầu, Ngân hàng thế giới ước tính hơn 2 tỷ tấn chất thải rắn đô thị được tạo ra hằng năm và ít nhất 33% không được quản lý an toàn. Các thành phố ngày nay đang phải đối mặt với nhiều vấn đề môi trường và kinh tế - xã hội do chất thải tích tụ trong các bãi chôn lấp, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm hoặc phân hủy tạo thành khí nhà kính.
Lắp đặt hệ thống khí sinh học đô thị quy mô lớn có thể giúp các thành phố xử lý chất thải hữu cơ hiệu quả hơn, đồng thời tạo ra nguồn nhiên liệu xanh và sạch phục vụ cho những nhu cầu khác của thành phố.
Đây là "một ví dụ tuyệt vời về nền kinh tế tuần hoàn", Ole Hvelplund, CEO của Nature Energy, nói. Nature Energy đang vận hành 11 nhà máy khí sinh học ở Đan Mạch và hai nhà máy ở nước ngoài, và là một trong những nhà sản xuất khí sinh học lớn nhất ở châu Âu. Công ty này tiếp nhận chất thải sinh học từ công nghiệp, nông nghiệp và hộ gia đình. Bằng cách này, họ có thể đảm bảo sản xuất khí sinh học ở quy mô lớn và hiệu quả về chi phí.
Khí sinh học (biogas) có thành phần chính từ 50-75% là methane; còn lại là CO2, hơi nước, nitơ, oxy và hydro sunfua. Sau khi lọc bỏ các tạp chất để đạt được nồng độ methane khoảng 96%, người ta thu được khí gọi là biomethane.
Biomethane có thành phần và hiệu suất năng lượng rất giống với khí tự nhiên, do đó, nó có thể được bơm vào đường ống khí quốc gia và dùng cho các mục đích tương tự như khí tự nhiên, bao gồm sản xuất điện, sưởi ấm và làm nhiên liệu giao thông.
Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), biomethane từ khí sinh học có thể góp phần giảm cacbon của ngành giao thông vận tải vốn đang chiếm khoảng 1/2 lượng phát thải CO2 toàn cầu. "Đặc biệt là khi nói đến các phương tiện vận tải hạng nặng [như xe tải, xe buýt và máy bay] và những ngành công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng, khí sinh học được coi là một trong những lựa chọn thay thế nhằm giảm CO2 tốt nhất cho các nhiên liệu hóa thạch như diesel và khí tự nhiên,” Hvelplund nói. Và nó cũng khá cạnh tranh về chi phí với các nhiên liệu vận tải khác.
Theo TS. Leidiane Mariani, chuyên gia về lập kế hoạch hệ thống năng lượng với trọng tâm là khí sinh học tại Đại học Campinas (Brazil), các nghiên cứu đánh giá vòng đời chỉ ra rằng hệ số phát thải của khí sinh học nhỏ hơn so với các nguồn năng lượng khác, bao gồm cả năng lượng hóa thạch và năng lượng tái tạo. "Ví dụ, ở châu Âu, có các chương trình trợ cấp tạo ra điện từ khí sinh học vì nó có lượng khí thải carbon nhỏ hơn các nguồn khác", bà nói.
"Một mối quan ngại nhỏ về hoạt động là khí sinh học có thể rò rỉ khi lưu trữ hoặc vận chuyển trong đường ống”, Enzo Favoino, nhà nghiên cứu tại Scuola Agraria del Parco di Monza, Ý và điều phối viên khoa học cho Dự án Zero Waste Europe (ZWE), cho biết. Vì vậy, các công trình khí sinh học phải được thiết kế và vận hành đúng cách bởi các đơn vị cung cấp dịch vụ tiện ích để đảm bảo không có khí nhà kính thoát ra ngoài khí quyển. Các nhà chức trách cũng phải giảm sát những nhà máy này để đảm bảo rò rỉ được khắc phục nhanh chóng.
Với lợi thế có thể tận dụng sẵn những đường ống dẫn khí tự nhiên đã có ở châu Âu, khí sinh học có tiềm năng giúp các nước trong khu vực thay đổi mô hình năng lượng. Trên thực tế, Nature Energy đã bắt đầu cung cấp biomethane cho Shell Energy Europe, một trong những công ty nhiên liệu hóa thạch lớn nhất thế giới.
Ở những nơi không có thói quen sử dụng đường ống dẫn khí đến các cơ sở dân dụng, người ta có thể nén khí sinh học lại thành dạng đặc hơn như CNG hoặc hóa lỏng như LNG để chở đi trong các xe bồn chuyên dụng. Năm 2018, chính phủ Ấn Độ đã triển khai một chương trình lớn với mục tiêu thiết lập 5.000 nhà máy khí sinh học dạng nén (CBG) trên cả nước để sản xuất 15 triệu tấn CBG vào năm 2023 dùng cho lĩnh vực giao thông, công nghiệp và thương mại.
Một công trình khí sinh học của Nature Energy ở Nordfyn, Đan Mạch | Ảnh: Nature Energy
Những thách thức
Tuy nhiên, các chuyên gia cảnh báo, dù khí sinh học có nhiều lợi thế kinh tế và môi trường, các nước cũng không nên theo đuổi nó như một giải pháp duy nhất. "Chúng ta cần đa dạng các nguồn năng lượng tái tạo để có được một hỗn hợp năng lượng bền vững và đảm bảo tiếp cận toàn diện với năng lượng", TS. Mariani nói.
Bất chấp tiềm năng của nó, khí sinh học và biomethane làm từ chất thải hiện chiếm chưa đầy 1% năng lượng toàn cầu. Ngành này đang phải đối mặt với những thách thức để có thể tăng trưởng, đặc biệt là do hạn chế trong chính sách của các chính phủ.
Trở ngại chính, Mariani nói, là thiếu "một chương trình hài hòa giữa các cơ quan chính phủ và đại diện ngành". Bởi vì khí sinh học được sản xuất ở các quy mô khác nhau và cho các mục đích sử dụng khác nhau, người ta phải đối mặt với nhiều quy trình cấp phép phức tạp và mâu thuẫn. Bà cũng nói thêm rằng chính phủ nên tạo ra các ưu đãi tốt hơn để khuyến khích không chỉ việc sản xuất và sử dụng khí sinh học mà còn cả phát triển những công nghệ đổi mới sáng tạo xoay quanh nó.
Trong khi đó, ông Favoino ở dự án Zero Waste Europe nói rằng không nên khuyến khích trồng các loại "cây năng lượng” như ngô vì điều này có thể khiến người ta giảm động lực chuyển đổi chất thải sẵn có thành khí sinh học, mà khí sinh học tạo ra từ chất thải mới thực sự tạo được lợi ích khí hậu.
Các nhà phân tích tin rằng khí sinh học sẽ đóng một vai trò quan trọng trong những thập kỷ tới. Nó có thể giúp tạo ra việc làm xanh. Ví dụ, ở Ấn Độ, 85.000 người đã được tuyển dụng trong lĩnh vực này sau khi quốc gia ban hành chương trình khuyến khích phát triển các nhà máy khí sinh học nén trên khắp đất nước.
Theo báo cáo của World Bank năm 2019, năm thành phố lớn trong nước là Hà Nội, TPHCM, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ tuy chỉ chiếm 35% dân số nhưng đang ngày đêm tạo ra 70% lượng chất thải rắn, 60-70% trong số đó là rác hữu cơ có khả năng phân hủy thành khí sinh học. Rác thải đô thị đang có xu hướng tăng, tuy nhiên hệ thống quản lý rác thải vẫn chưa được hiệu quả, phần lớn là đem chôn lấp hoặc đốt bỏ. Do vậy, một số nhà quan sát gợi ý rằng Việt Nam có thể tính đến việc thiết lập các hệ thống khí sinh học dựa trên chất thải đô thị để tăng nguồn cung năng lượng tái tạo của mình và góp phần giải quyết các vấn đề môi trường.
Theo KH&PT
Tags khí sinh học đô thị rác thải năng lượng
Các tin khác
Việc thu gom rác thải trên sông không chỉ cải thiện môi trường nước mà còn ngăn chặn rác thải nhựa từ đất liền đổ ra biển.
Ngày 18/9, tại Hà Nội, Báo Đại biểu nhân dân tổ chức tọa đàm “Tăng cường kiểm soát nguồn thải, quản lý chất thải rắn để cải thiện môi trường”.
Nồng độ khí metan (CH4) trong bầu khí quyển Trái đất đã tăng với tốc độ kỷ lục trong 5 năm qua. Ít nhất 2/3 lượng khí metan phát thải hằng năm đến từ các hoạt động của con người, bao gồm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nông nghiệp và từ các bãi chôn lấp rác thải.
Việc trải qua cơn bão có điểm dị thường như Yagi khiến chúng ta đặt câu hỏi liệu trong tương lai sẽ xuất hiện những cơn bão như vậy không và giải pháp ứng phó với các cơn bão lớn như thế nào.
