Vì sao các nước coi tro xỉ lò nhiệt điện than là tài nguyên?

Tro xỉ nhiệt điện than là nguồn "tài nguyên thứ sinh" quý giá

TS. TÔ VĂN TRƯỜNG

Nhận thức là cả quá trình. Ở Đồng bằng sông Cửu Long thập niên 70-80 do nhu cầu tập trung phát triển lương thực nên có chủ trương đắp đập ngăn mặn để trồng lúa. Nhờ sáng kiến của người dân và chuyển biến nhận thức của những nhà quản lý theo thời gian đã chuyển hướng từ đắp đập ngăn mặn sang kiểm soát mặn làm cống 2 chiều để phù hợp với độ mặn theo thời kỳ sinh trưởng của con tôm, nghĩa là đã biết coi mặn cũng là tài nguyên. 

Muốn phát triển kinh tế phải có điện, mà nhiệt điện đáp ứng phụ tải, phát ổn định, diện tích chiếm đất không lớn như thủy điện, điện hạt nhân, điện mặt trời. Công suất điện than ở Việt Nam không phải là lớn so với nhiều nước.  Nhưng các nước họ vẫn phát triển ổn định cả mấy thập kỷ rồi, bây giờ người ta lo xử lý chủ yếu là khí phát thải từ nhiệt điện.

Không chỉ mạng xã hội, mà ngay cả một số tờ báo chính thống gần đây vẫn đề cập đến vấn nạn của việc xử lý xỉ lò của nhà máy nhiệt điện gây bức xúc trên công luận, trong khi nhiều nước trên thế giới lại coi xỉ lò của nhiệt điện là tài nguyên?

Việc nhìn nhận ô nhiễm môi trường và cơ hội phát triển phải được đánh giá trên một bài toán và cái nhìn tổng thể. Nếu một người chuyên đấu tranh cho môi trường thì cái nhìn của họ tập trung nhiều vào việc cái gì gây ô nhiễm nhiều, cái gì gây ô nhiễm ít và họ đưa ra những bài viết, nhận xét theo góc nhìn tập trung vào môi trường. Nhiều khi, họ không đủ khả năng phân tích kinh tế và do đó đề ra những giải pháp giảm ô nhiễm môi trường một cách không phù hợp và hơi lý tưởng hóa.

Có bài báo nói than Quảng Ninh có chứa thuỷ ngân ở mức 0,446 mg/kg than rồi từ đó tính ra khối lượng thủy ngân thải ra môi trường là rất không chính xác mà tạo dư luận không tốt trong xã hội. Cách nói là trong than có thủy ngân hay có phóng xạ là cách nói vô trách nhiệm, lợi dụng sự không hiểu biết của người dân để "hù dọa". Bởi vì trong than, hay ngay trong cơ thể con người đều có mọi nguyên tố mà ở vỏ trái đất có, chỉ có điều là hàm lượng bao nhiêu mà thôi. Nói có trách nhiệm là cần vạch rõ sự có mặt của chất đó trong đối tượng muốn nói tới là có vượt ngưỡng cho phép hay không? Còn nếu ở dưới ngưỡng cho phép thì nó là an toàn mà lại là cần thiết.

Nếu đọc kỹ báo cáo gốc của UNEP (2017) thì ta có thể thấy một số điểm chính sau:

1/ Báo cáo này có đưa ra một con số trung bình cho than ở các mỏ Quảng Ninh ở mức 0,446 mg/kg, tuy nhiên trong 8 mỏ chỉ có 3 mỏ có hàm lượng Hg trung bình từ mức 0,4 mg/kg trở lên (xem bảng 1). Với số mẫu khá nhỏ nên các con số này chỉ mang tính tham khảo.

Bảng 1. Hàm lượng Hg trong các mẫu than tại các mỏ than Quảng Ninh [*]

Nguồn: UN Environment, 2017. Reducing mercury emissions from coal combustion in the energy sector in Vietnam. UN Environment, Chemicals and Health Branch, Geneva, Switzerland.

2/ Cũng theo báo cáo của UNEP, thì mặc dù hàm lượng Hg trong than khai thác ở một số mỏ khá cao, tuy nhiên than sử dụng trong nhiệt điện lại chỉ có hàm lượng Hg ở mức 0,10-0,97 mg/kg, trừ nhiệt điện Uông Bí có hàm lượng Hg ở mức cao hơn rất nhiều (xem hình 1).

Hình 1: Hàm lượng Hg ở than đầu vào của một số nhà máy nhiệt điện:

Báo cáo của UNEP cũng cho thấy hàm lượng Hg ở xỉ đáy lò (bottom ash) là không đáng kể, trong khi hàm lượng Hg ở tro bay (fly ash - được thu hồi ở bộ lọc bụi tĩnh điện ESP) là khá cao (trên 1000 mg/kg tro bay) dù hàm lượng Hg than đầu vào ở mức thấp, điều này cho thấy hiệu năng lọc bụi tĩnh điện ở các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam là khá cao (xem bảng 2).  

Bảng 2. Hàm lượng Hg (mg/kg) ở một số nhà máy nhiệt điện than được khảo sát giai đoạn 2015-2016:

Nếu đánh giá kỹ hơn về bản chất Hg trong tro bay thì dù hàm lượng theo mg/kg cao nhưng lượng đó không độc. Quy chuẩn Việt Nam (QCVN) yêu cầu phải tính hàm lượng ngâm chiết để xem chất độc có khả năng ngấm ra không. Hàm lượng ngâm chiết thường nhỏ hơn rất nhiều so với hàm lượng tuyệt đối. Tro bay chiếm 60-70% lượng tro xỉ thải ra. Các nhà máy nhiệt điện than ở miền Bắc tro bay ra đến đâu có doanh nghiệp lấy hết đến đó. Miền Nam Trung bộ còn lạ với vật liệu này và số nhà máy xi măng, bê tông đúc sẵn quá ít nên tiêu thụ kém.

Cũng cần nhắc lại là khá nhiều các đập thuỷ điện (bao gồm cả Thuỷ điện Sơn La) sử dụng tro bay làm phụ gia quan trọng trong công nghệ bê tông đầm lăn (RCC).

Bài toán phát triển năng lượng

Năng lượng là sự khai thác tài nguyên để thực hiện các hoạt động sản xuất và phục vụ đời sống. Vậy tùy thuộc vào vị trí địa lý, đặc trưng nguồn tài nguyên của mỗi quốc gia thì quốc gia đó có thể sử dụng một loại năng lượng khác nhau.

Trung Đông có nguồn năng lượng dầu, khí dồi dào. Muốn bảo họ dùng than cũng khó mà dùng than có khi còn đắt hơn. Mỹ thì gần đây sử dụng nhiều năng lượng từ khí vì các mỏ khí được tìm ra và khai thác nhiều hơn với giá thành thấp. Canada, Thụy Điển và Na Uy thì dùng nhiều thủy điện vì họ có tiềm năng. Pháp, Nhật không có tiềm năng nào lớn thì dùng điện nguyên tử. Nhật khi sợ điện nguyên tử qua một vài thảm họa thì chuyển sang nhiệt điện than.

Gần đây, châu Âu đang cố sức tìm nguồn năng lượng tái tạo mới như điện mặt trời, gió, sinh khối để giảm bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nhưng họ có nguồn lực, giàu có và có trách nhiệm. Nhu cầu năng lượng của họ tăng thêm hàng năm rất thấp. Các nước Đông Âu thì không được như vậy và Ba Lan phụ thuộc tới 90% vào nhiệt điện than.

Việt Nam với nhu cầu năng lượng tăng lên tỉ lệ với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội đã tận dụng tối đa nguồn thủy điện và nhiệt điện khí từ các mỏ dầu khí hiện có. Việt Nam cũng đã dự định làm điện nguyên tử, nhưng đã tạm dừng. Nước ta, đang tận dụng tiếp nguồn than trong nước và đã nhập khẩu than với tỉ trọng ngày càng tăng khi nguồn than trong nước dần cạn kiệt và đang tìm cách nhập khẩu khí LNG, đã cố gắng phát triển điện gió, mặt trời, sinh khối v.v... Mỗi cái đều có ưu, nhược điểm và khả năng sử dụng riêng tùy theo đặc điểm địa phương, sự phát triển của khoa học - công nghệ trong mỗi giai đoạn.

Về cơ bản, nhiệt điện than vẫn có nhiều ưu điểm như diện tích chiếm đất không lớn, đã giải quyết hầu hết các vấn đề môi trường, than nhập khẩu có hàm lượng tro rất thấp chỉ 4 - 6% so với 25-30% của than trong nước, vận hành ổn định, ít phụ thuộc các yếu tố bất thường nên gánh phụ tải nền tốt bởi vậy tỉ trọng có tăng lên trong giới hạn chấp nhận được. 

Như vậy, về cơ bản, Việt Nam đang và cần đa dạng hóa các loại hình nhưng cũng không thoát ra được bài toán kinh tế - xã hội, môi trường song song. Nếu muốn môi trường tốt hơn thì hãy tăng giá năng lượng và thắt chặt hơn các quy định về thuế môi trường. Ngoài bài toán năng lượng ra thì chúng ta cũng đang có vấn đề về rác thải, về tài nguyên nước và nước thải đều có giá thành rẻ. Muốn tốt mà giá rẻ thì chỉ là hàng mã. Muốn môi trường tốt mà giá điện rẻ, nước rẻ và rác thải rẻ thì chỉ có bọn lách luật và chạy dự án lòng vòng. Ép chặt hơn thì không có nhà đầu tư, còn chết nữa.

Ngoài ra, giá rẻ còn kích thích sự tiêu dùng phí phạm như dùng điện để đào bitcoin, dùng nước lãng phí và xả rác bừa bãi v.v... 

Kinh nghiệm các nước xử lý xỉ lò than coi là tài nguyên

Việc tái sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện than được nhiều nước trên thế giới thực hiện như: Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc… và luôn được khuyến khích sử dụng tro, xỉ từ nhà máy nhiệt điện than trong xây dựng đường sá, làm phụ gia trong sản xuất xi măng, bê tông và vật liệu xây dựng. Tro bay nếu đạt tiêu chuẩn dùng làm phụ gia cho sản xuất xi măng sẽ làm giảm chi phí sản xuất xi măng; bê tông dùng tro bay sẽ làm giảm lượng xi măng và làm tăng tính bền chắc của công trình.

Ngoài ra, tro xỉ còn được sử dụng để làm chất liên kết gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tấm trần, tường thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả. Việc tái sử dụng tro bay, được quản lý tốt sẽ đem tới lợi ích về kinh tế - xã hội và môi trường.

Năm 2012 trên toàn nước Mỹ có 470 nhà máy nhiệt điện than đốt 800 triệu tấn than và thải ra 110 triệu tấn tro xỉ. Năm 2014 nước Mỹ thải ra 130 triệu tấn tro xỉ. Tro và xỉ bao gồm tro bay, tro đáy (xỉ), chất thải từ lọc lưu huỳnh khỏi khí thải (FGD), xỉ đáy lò đốt than khác. Tro và xỉ chứa thủy ngân, cadmi và asen. Nghe thì rất độc, nhưng chúng nằm ở dạng xỉ khá bền vững, muốn chiết ra cũng rất khó chứ đừng nói chúng tự thải ra.

Các lựa chọn ở Mỹ: Thải vào các bãi hay hồ chứa thiết kế riêng cho loại xỉ này. Hiện nay, nhà máy nào cũng thiết kế khu vực chứa xỉ. Thiết kế hồ chứa xỉ chỉ cần theo mục (subtitle) D của Luật về tiết kiệm và tái sử dụng nguồn lực RCRA - tức là dành cho chất thải không nguy hại. Tro bay được dùng làm phụ gia cho xi măng khi sản xuất bê tông. Năm 2012 Mỹ dùng 12,6 triệu tấn. Chất thải từ FGD dùng thu hồi thạch cao chế tạo tấm trần nhà. Năm 2012 Mỹ dùng 7,6 triệu tấn cho mục đích này. Đó chỉ là hai trong số nhiều ứng dụng của tro xỉ nhiệt điện. Việc tái sử dụng không cần xin phép chính quyền liên bang mà chỉ cần theo quy định của chính quyền bang.

Hình 2. Tổng lượng tro xỉ đốt than phát sinh và tái sử dụng:

Tổng số tro xỉ được tái sử dụng chiếm hơn 50% lượng phát sinh trong năm 2015. Nghĩa là còn gần 50% vẫn phải cho vào hồ chứa. Năm 2016 điện than cung cấp 30,4% điện ở Mỹ, điện năng lượng tái tạo (bao gồm cả thủy điện nhỏ) chỉ cung cấp 14,9%. Nguồn nhiệt điện lớn thế, có muốn bỏ cũng mất cả thế kỷ, nhất là khi điện hạt nhân mấy chục năm không ra được tổ máy mới nào.

Tro xỉ được sử dụng ở châu Âu

Như trong hình 3, từ năm 2003 châu Âu đã hầu như không loại bỏ tro xỉ nhiệt điện mà dùng gần hết. Chỉ có 3,7% bị loại bỏ để trong các bãi xỉ.

Hình 3. Tro xỉ được sử dụng ở châu Âu:

Tại Nhật Bản

Xỉ đáy lò nhẹ hơn cát và có tính thoát nước tốt, thấm không khí và giữ nước tốt. Nó được sử dụng trực tiếp cho đắp nền nhẹ và san lấp cấu trúc. Sử dụng tro và xỉ lò than ở Nhật cũng sử dụng hết tro xỉ phát sinh, không chỉ từ nhiệt điện mà từ các ngành khác.

Hình 4. Tổng thể tro xỉ tại Nhật Bản.

Hình 5. Tỉ lệ sử dụng tro xỉ tại Nhật Bản (2011).

Theo tài liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trường, các nhà máy nhiệt điện đang vận hành tại Việt Nam ước tính năm 2020 tiêu thụ khoảng 60 triệu tấn than/năm và phát sinh khoảng 20,5 triệu tấn tro, xỉ, thạch cao. 

Về nhiệt điện than thì không nói, ai cũng biết là nó luôn thải ra CO2 góp phần làm trái đất nóng lên, tro và xỉ cần phải được xử lý. Tuy trong chất thải từ tro có một số chất độc hại, như các hóa chất, kim loại nặng, thậm chí cả phóng xạ, nhưng đều nằm trong tầm kiểm soát của khoa học ngày nay. Thực tế cuộc sống đòi hỏi các ngành chức năng xây dựng tiêu chuẩn cho tro và xỉ nhà máy nhiệt điện. 

Về pháp chế, cần có tiêu chuẩn cả cho nguyên liệu lẫn sản phẩm. Gạch không nung làm từ xi măng và cát hay đá dăm thì được phép, nhưng giá vẫn cao; còn gạch làm từ tro xỉ thì chưa có hành lang pháp lý. 

Giải pháp 

Theo quy định của pháp luật bảo vệ môi trường, tro, xỉ, thạch cao phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện, sau khi được phân định, phân loại là chất thải rắn công nghiệp thông thường thì được khuyến khích tái chế, tái sử dụng làm nguyên liệu, vật liệu cho các ngành nghề sản xuất khác nếu đáp ứng hoặc phù hợp với các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật do Bộ Xây dựng ban hành.

Các bộ, ngành có trách nhiệm cần phải xây dựng các tiêu chuẩn cho việc xả thải tro và xỉ của các nhà máy nhiệt điện than: Như thế nào thì được coi là chất thải thông thường và như thế nào thì bị coi là chất thải nguy hại, để người xả thải và người sử dụng chất thải dựa vào cơ sở đó hành động mà không sợ phạm pháp.

Tại Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án đẩy mạnh xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất, phân bón làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và trong các công trình xây dựng, Thủ tướng Chính phủ đã giao Bộ Xây dựng biên soạn và ban hành các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, hướng dẫn kỹ thuật, định mức kinh tế kỹ thuật cho việc xử lý; sử dụng tro, xỉ, thạch cao FGD, thạch cao PG làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và sử dụng trong các công trình xây dựng. 

Các tiêu chuẩn quốc gia đã ban hành trước thời điểm ban hành Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ: TCVN 6882:2001 phụ gia khoáng cho xi măng, áp dụng cho tro bay và tro đáy; TCVN 8825:2011 phụ gia khoáng cho bê tông đầm lăn, áp dụng cho tro bay, tro đáy; TCVN 7570: 2006 cốt liệu cho bê tông và vữa, áp dụng cho tro đáy; TCVN 4315:2007 xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất xi măng; TCVN 11586:2016 xỉ hạt lò cao nghiền mịn cho bê tông và vữa xây dựng; TCVN 10302:2014 phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng.

Các tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia và chỉ dẫn kỹ thuật đã ban hành sau thời điểm ban hành Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ: TCVN 11833:2017 thạch cao phốt pho làm phụ gia cho sản xuất xi măng; Quyết định số 430/QĐ-BXD ngày 16/5/2017 của Bộ trưởng Bộ Xây dựng về chỉ dẫn kỹ thuật "Xỉ gang và xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng"; QCVN 16:2017/BXD quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về sản phẩm hàng hóa vật liệu xây dựng.

Tro xỉ thải có thể làm phụ gia xi măng, phụ gia bê tông, vật liệu xây không nung vật liệu san nền v.v… Tuy nhiên, việc giải quyết thì gặp vướng mắc về chi phí chuyên chở, thủ tục cấp phép chuyên chở do thị trường tiêu thụ nhìn chung không gần nhà máy. SOx, NOx đều có các hệ thống khử chuyên dụng và đều có thiết bị đo, giám sát chuyên dụng rồi. Đơn giản là giám sát chặt chẽ và tạo ra các quy định về phát thải cho phù hợp với tình hình chung trong nước và trên thế giới.

Tốt hơn nữa thì chôn lấp CO2 để tạo ra phát thải khí bằng 0. Nhưng giải pháp này rất đắt. Phải chờ công nghệ tiên tiến phát triển để rẻ hơn. Một số giải pháp công nghệ cao khác đang được nghiên cứu và phát triển như công nghệ IGCC (khí hóa than trước rồi phát điện theo chu trình hỗn hợp); hấp thụ khí CO2 bằng các loại thực vật đặc trưng để nó phát triển rồi lại trở thành nhiên liệu.

Việc xử lý tro xỉ nhiệt điện than ở Việt Nam có điểm rất khác so với thế giới - đó là tro xỉ của ta có hàm lượng than dư (chưa cháy hết) rất cao, không thể dùng làm phụ gia xi măng hay làm bê tông đầm lăn ngay được. Muốn sử dụng được cho xi măng, hay kết hợp với xi măng thì phải tuyển loại than dư xuống dưới 6%. Đấy là chưa kể đến các nhà máy nhiệt điện than có xử lý lưu huỳnh làm hàm lượng Canxi tăng cao (tro bay lớp/loại C) thì càng không sử dụng làm phụ gia xi măng được. Một phần nhỏ tro bay của chúng ta đáp ứng yêu cầu sử dụng làm phụ gia xi măng là từ các nhà máy nhiệt điện chạy theo công nghệ tiên tiến, có hàm lượng than dư dưới 6% và phần thạch cao từ xử lý SO2 được tách riêng (như Nhiệt điện Thái Bình 1).

Hình 6. Một giấy chứng nhận hợp chuẩn được cấp cho cơ sở xử lý tro bay phù hợp tiêu chuẩn quốc tế ASTEM C618-08a để sử dụng trong bê tông:

Nói đến sử dụng tro bay làm phụ gia xi măng cũng không đơn giản vì khi thêm tro bay vào xi măng, thời gian cần thiết để bê tông đạt tiêu chuẩn kéo dài hơn so với bê tông không có tro bay. Điều này ảnh hưởng đến tiến độ thi công xây dựng công trình, cho nên các nhà thầu không thích và không dùng. Muốn họ dùng thì phải có chính sách ưu đãi.

Ít ra thì xỉ vẫn có thể làm vật liệu san lấp trực tiếp, hay đóng bánh làm vật liệu san lấp cho các công trình sụt lở, bồi đắp lấn biển. Ở Hungary, tất cả các bờ bao hồ chứa chất thải như bùn đỏ, người ta sử dụng xi măng từ tro bay.

Lời kết

Riêng về khoản xử lý tro, xỉ nhiệt điện than (loại không dùng được cho xi măng) thì thực sự là trong tầm tay của công nghệ Việt Nam nhưng chết vì nỗi chưa có hành lang pháp lý. Chính phủ đã phân công chức năng nhiệm vụ cho các bộ, ngành rõ ràng trong Quyết định số 1696/2014/QĐ-TTg và Quyết định số 452/2017/QĐ-TTg. Vấn đề ách tắc là do sự chậm trễ của các bộ, ngành trong việc triển khai các hướng dẫn, chương trình phù hợp với các quyết định này.

Mặt khác, do đặc tính than của Việt Nam có hàm lượng tro cao, thuộc loại than khó cháy nên hàm lượng carbon tồn dư trong tro xỉ cao, chất lượng tro xỉ không phù hợp với yêu cầu sản xuất, nên các doanh nghiệp liên quan không muốn mua. 

Việc tìm ra giải pháp khoa học công nghệ phù hợp về kinh tế - kỹ thuật, cùng với đổi mới cơ chế, chính sách để giải quyết vấn đề này là cần thiết để tiếp tục xử lý những khó khăn trong sự phát triển năng lượng của nước ta./. 

[*] UN Environment, 2017. Reducing mercury emissions from coal combustion in the energy sector in Vietnam. UN Environment, Chemicals and Health Branch, Geneva, Switzerland.