Khoa học công nghệ

KHCN08. TIỀM NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG THÔNG QUA CỘNG SINH CÔNG NGHIỆP

 Để góp phần đưa nền kinh tế hiện tại đến gần hơn với Kinh tế tuần hoàn (Circular Economy) và theo hướng phát triển bền vững, cộng sinh công nghiệp là một trong những phương pháp hữu hiệu, đáp ứng yêu cầu thực tế và phục vụ mục tiêu xanh, bền vững. Cộng sinh công nghiệp thực chất là hoạt động hợp tác, tương hỗ giữa các doanh nghiệp nhằm tối ưu hóa việc sử dụng các yếu tố đầu vào, đầu ra như nguyên vật liệu, nước, năng lượng, chất thải, phế liệu... trong quá trình sản xuất kinh doanh, làm cho tất cả các bên đều có lợi. Cộng sinh công nghiệp góp phần làm cho sản phẩm có giá trị gia tăng mới, không những sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên nhân lực mà còn tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và cân bằng hệ sinh thái.

Đặt vấn đề

Cộng sinh công nghiệp là gì? Cộng sinh công nghiệp chính là một trong những phương pháp để đưa nền kinh tế hiện tại đến gần hơn với nền Kinh tế tuần hoàn (Circular Economy). Một hoạt động giúp tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền hoặc không có giá trị (như chất thải, rác thải những phế liệu thải bỏ trong quá trình sản xuất công nghiệp…) nay thu hồi để tái chế hoặc làm nguyên liệu đầu vào nhằm tạo ra sản phẩm mới có giá trị gia tăng thay vì vứt bỏ gây chiếm dụng đất và gây ô nhiễm môi trường.

Việc tái sử dụng chất thải hoặc phụ phẩm trong công nghiệp (trở thành tài nguyên) cho một quá trình sản xuất khác được nhiều nước trên thế giới đặc biệt quan tâm. Xét về mặt năng lượng khi sử dụng lại phế thải công nghiệp làm nguyên liệu sản xuất tạo ra sản phẩm mới sẽ tiết kiệm năng lượng (TKNL) hơn so với việc khai thác nguyên liệu thô trong tự nhiên do không phải khai thác, sơ chế ban đầu (như các loại quặng, đá vôi, các hoạt động như lọc, bóc bỏ, xay nghiền và tinh luyện…).

                                                                                                                                                                                                      

Hình 1. Quy trình cộng sinh công nghiệp.

Trong tự nhiên, cộng sinh thường được định nghĩa là “bất kỳ mối quan hệ nào giữa các cá thể thuộc các loài khác nhau mà cả hai đều có lợi” như chuỗi thức ăn của các loài động vật, sự trao đổi giữa các chủ thể khác nhau mang lại lợi ích tập thể lớn hơn tổng lợi ích riêng lẻ và tạo chu trình tuần hoàn sinh thái. Các cách tiếp cận tương tự cũng có thể được thực hiện trong môi trường công nghiệp của con người. Liên kết với khái niệm sinh thái công nghiệp, cộng sinh công nghiệp được định nghĩa là một hình thức sáng tạo để tăng năng suất, sử dụng hiệu quả tài nguyên và là một trong những cách tiếp cận để hiện thực hóa nền kinh tế tuần hoàn và hướng đến đạt được tăng trưởng xanh.

Nhiều quốc gia trên thế giới như Đức, Pháp, Hà Lan, Bỉ, Nhật Bản, Trung Quốc… đã có nhiều sáng kiến thông qua các chương trình hành động quốc gia, tài trợ nghiên cứu (R&D) để thúc đẩy kinh tế tuần hoàn phát triển. Một số lĩnh vực như chuyển đổi năng lượng cho tăng trưởng xanh, quản lý chất thải, sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất giấy, tiêu dùng xanh, v.v… đã có những quy định pháp luật, chính sách cụ thể để doanh nghiệp thực hiện đầu tư các mô hình kinh tế tái tuần hoàn.

Tại Việt Nam, trong những năm gần đây chính phủ Việt Nam đã từng bước xây dựng và ban hành nhiều cơ chế, chính sách theo hướng phát triển kinh tế xanh và bền vững: Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh (Quyết định số 1393/QĐ-TTg ngày 25/09/2012); Định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 (Nghị quyết số 55-NQ/TW ngày 11/02/2020 của Bộ Chính trị); Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019 – 2030 (Quyết định số 280/QĐ-TTg ngày 13/3/2019); Chương trình hành động quốc gia về sản xuất và tiêu dùng bền vững giai đoạn 2021-2030 (Quyết định số 889/QĐ-TTg ngày 24/06/2020); Chỉ thị số 08/CT-TTg ngày 26/3/2021 đẩy mạnh xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, hóa chất, phân bón và khí dư làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và trong công trình xây dựng, v.v...; Đặc biệt, Luật Bảo vệ Môi trường đã quy định kinh tế tuần hoàn là “mô hình kinh tế mà trong đó các hoạt động thiết kế, sản xuất, tiêu dùng và dịch vụ nhằm giảm thiểu khai thác nguyên vật liệu, kéo dài vòng đời sản phẩm, hạn chế chất thải phát sinh và loại bỏ các tác động tiêu cực tới môi trường”.  

Một số mô hình thành công

Cộng sinh công nghiệp trong khu công nghiệp là hoạt động hợp tác giữa các doanh nghiệp trong một khu công nghiệp hoặc với doanh nghiệp trong các khu công nghiệp khác nhằm tối ưu hóa việc sử dụng các yếu tố đầu vào, đầu ra như nguyên vật liệu, nước, năng lượng, chất thải, phế liệu... trong quá trình sản xuất kinh doanh. Thông qua hợp tác, các doanh nghiệp hình thành mạng lưới trao đổi các yếu tố phục vụ sản xuất, sử dụng chung hạ tầng và các dịch vụ phục vụ sản xuất, cải thiện quy trình công nghệ và nâng cao hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh.

Các lợi ích của cộng sinh công nghiệp bao gồm việc sử dụng năng lượng thấp, giảm phát thải CO2, cắt giảm lượng điện, nước tiêu thụ và giảm thiểu lượng chất thải cần xử lý.

Do đó cộng sinh công nghiệp góp phần tiết kiệm chi phí và giảm thiểu sử dụng tài nguyên bằng cách cùng nhau tối đa hóa sản phẩm có thể được tạo ra, từ đó mang lại những lợi ích về kinh tế và môi trường. Trước hết, cộng sinh công nghiệp giúp tăng lợi nhuận và khả năng cạnh tranh, tạo cơ hội cho các công ty ở thời điểm hiện tại – cả các tổ chức tư nhân và nhà nước. Theo sau đó sẽ mang lại lợi ích đáng kể cho môi trường bằng cách giảm nhu cầu về vật liệu và chất thải.

  1. Trong nông nghiệp, lâm nghiệp

Nổi bật trong cách vận hành của kinh tế tuần hoàn có thể kể đến các phụ phẩm trong ngành nông nghiệp, lâm nghiệp như; lúa gạo như vỏ trấu, rơm rạ, vỏ bắp cành que, gốc rễ… làm nguyên liệu đầu vào cho các lò hơi đốt củi viên nén từ vỏ trấu. Vỏ xơ dừa cũng được tái sử dụng làm chỉ dệt thảm… Giá của sản phẩm tạo ra từ chất thải phụ thuộc nhiều vào công nghệ được sử dụng để tái chế mà các doanh nghiệp đầu tư thực hiện.

Trong ngành mía đường, một ví dụ điển hình là Công ty TNHH Công nghiệp KCP Việt Nam (KCP) địa chỉ tại huyện Sơn Hòa, tỉnh Phú Yên. Ngành nghề chính của Công ty là sản xuất đường và các sản phẩm từ đường. Với công suất hiện nay là 10.000 tấn mía/ngày. Chuỗi cộng sinh công nghiệp liên quan đến các Công ty có các ngành nghề liên quan như sau:

  • Vùng nguyên liệu (trồng mía) 20.000 ha với khoảng 10.000 hộ nông dân có thu nhập từ việc trồng mía.
  • Nhà máy đốt bã mía sản xuất đồng phát hơi và điện năng công suất 30MW và có kế hoạch sẽ nâng công suất lên 60MW khi tăng sản lượng 6.000 tấn mía/ ngày.
  • Sản xuất rượu, cồn và các sản phẩm liên quan đến mía đường.
  • Phát triển du lịch sinh thái…

             

Hình 2.  Nhà máy đường Sơn Hòa, Công ty TNHH Công nghiệp KCP Việt Nam

                                                                                                                                                                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 3. Chu trình khép kín trong ngành chăn nuôi

Trong chăn nuôi ngoài lợi ích chính là sản xuất thực phẩm cho thị trường còn liên quan tới nhiều ngành nghề khác cùng cộng sinh như; chế biến phân hữu cơ, cung cấp năng lượng (phát điện sưởi ấm, chất đốt…), ngành trồng trọt phục vụ chăn nuôi, tham gia mua tín chỉ thị trường các-bon…

  1. Nhà máy nhiệt điện

Theo Bộ Công Thương hiện lượng tro xỉ, thạch cao thải ra từ các nhà máy nhiệt điện hơn 16,4 triệu tấn/năm. Dự kiến năm 2021 sẽ có thêm nhiều nhà máy nhiệt điện than được đưa vào hoạt động, phát sinh khoảng 20,5 triệu tấn tro xỉ, thạch cao.

Hiện tại trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh có 7 nhà máy nhiệt điện đang hoạt động sản xuất điện. Theo báo cáo số lượng tro bay, xỉ đáy lò thải ra hằng năm của các nhà máy khoảng 7,6 triệu tấn. Hiện 7/7 nhà máy đã xây dựng đề án và được phê duyệt; Đề án xử lý tiêu thụ tro, xỉ của các nhà máy như là dây chuyền sản xuất phụ.

Hình 4. Sản phẩm gạch không nung của Công ty CP Thanh Tuyền sử dụng nguyên liệu từ tro xỉ của Nhà máy nhiệt điện Đông Triều

Đồng thời chủ động chuyển giao tro, xỉ cho các ngành khác đáp ứng các tiêu chuẩn của Bộ Xây dựng để tái sử dụng làm phụ gia cho sản xuất xi măng, bê tông, bê tông đầm lăn... đã giảm thiểu lượng tro, xỉ lưu chứa tại các bãi đổ thải theo quy định bảo vệ môi trường. Cụ thể như Công ty CP Nhiệt điện Đông Triều đã phối hợp với Công ty CP Thanh Tuyền nghiên cứu thành công việc đưa tro, xỉ của Nhà máy Nhiệt điện Đông Triều vào sản xuất VLXD không nung, đạt tiêu chuẩn QCVN 16:2014 với công suất gạch xây 60 triệu viên/năm, ngói lợp 2 triệu m2 và gạch lát teraro 1 triệu m2/năm. Hiện sản phẩm ngói và gạch lát của công ty đã tiêu thụ thị trường trong nước và xuất khẩu sang một số nước (1)

Việc sử dụng lại tro xỉ nhà máy điện để sản xuất VLXD chắc chắn rằng TKNL hơn nhiều với việc khai thác đá tự nhiên phải khai thác, vận chuyển, xay, nghiền… Điều này không những tiêu tốn nhiều năng lượng, nhân công hơn mà còn khai thác tài nguyên thiên nhiên vốn ngày càng cạn kiệt. Mức tiêu hao năng lượng điện của các nhà máy sản xuất xi măng là từ 77,3 kWh/tấn đến 108 kWh/tấn xi măng, trong đó tiêu tốn điện chủ yếu ở khâu khai thác đá và sản xuất clinker.

  1. Năng lượng mặt trời

Những năm gần đây hàng loạt nhà máy điện mặt trời được xây dựng. Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, tính đến cuối năm 2020, có 152 dự án điện mặt trời (ĐMT) với tổng công suất 18.678 MWp tương ứng với 41- 46 triệu tấm pin mặt trời (PMT) như vậy đến năm 2045 số lượng PMT này hết thời hạn sử dụng đồng nghĩa với việc hàng loạt các tấm PMT bị thải bỏ. Đến thời điểm đó chắc chắn sẽ hình thành ngành công nghiệp thu gom xử lý và tái chế tấm pin mặt trời (2). Như đã biết thành phần chính chiếm trọng lượng lớn của PMT là khung nhôm và kính thủy tinh cường lực, 2 nguồn nguyên liệu này là tài nguyên quý cho việc tái chế ra sản phẩm bằng nhôm hoặc kính mới. Mặt khác đem so sánh nếu cùng lượng nhôm (kính) trên mà phải sản xuất từ nguyên liệu thô từ quặng (boxit hay silica…) thì sẽ tiêu tốn rất nhiều nguyên liệu, năng lượng, nhân công máy móc và gây ô nhiễm môi trường nơi khai thác và chế biến.

Qua một vài ví dụ trên cho thấy tiềm năng về TKNL thông qua cộng sinh công nghiệp là rất lớn, mô hình cộng sinh công nghiệp có nhiều dư địa để phát triển tại các khu công nghiệp sinh thái, nhà máy nhiệt điện, cơ sở nông, lâm nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm và nhiều phân ngành công nghiệp khác.

Kết luận

Chuyển dịch kinh tế theo hướng kinh tế tuần hoàn, kinh tế xanh, kinh tế phát thải các-bon thấp là xu thế tất yếu của thời đại, được các nước trên thế giới coi là cuộc cách mạng công nghiệp xanh của thế kỷ 21, là cơ hội để các quốc gia chung tay thực hiện cam kết quốc tế trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, ứng phó biến đổi khí hậu nhằm mục tiêu phát triển bền vững vì sức khỏe của người dân, môi trường thiên nhiên và Trái đất.

Tại Viêt Nam, với cơ sở pháp lý hiện hành, cùng với định hướng chính sách phát triển kinh tế - xã hội theo hướng bền vững đã được Chính phủ phê duyệt, cộng sinh công nghiệp là một trong những phương pháp để đưa nền kinh tế hiện tại đến gần hơn với nền kinh tế tuần hoàn. Việc này đòi hỏi phải có sự vào cuộc của cả hệ thống với tất cả các bên liên quan bao gồm cơ quan quản lý nhà nước, doanh nghiệp và người dân, trong đó, các hoạt động quản lý chất thải, tái sử dụng, tái sản xuất, tái chế là những tác nhân quan trọng để thúc đẩy chuyển đổi, hướng tới mục tiêu giảm tiêu hao nguyên liệu, nhiên liệu, kéo dài vòng đời sản phẩm, hạn chế tối đa lượng rác thải, đưa nền kinh tế Việt Nam bắt kịp xu hướng phát triển của các quốc gia tiên tiến./.

 

KS.  Đặng Khắc Mẫn

Hội KHCN sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Việt Nam

Tài liệu tham khảo:

  1.  Nguồn: Tổng cục Môi trường- http://vea.gov.vn/detail?$id=1150
  2.  http://veecom.vn/a/som-hinh-thanh-nganh-cong-nghiep-xu-ly-va-tai-che-tam-pin-mat-troi-291.html
Để có thể bình luận, xin vui lòng đăng nhập

KHCN21. KINH NGHIỆM THỰC HIỆN KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG TẠI CƠ SỞ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRỌNG ĐIỂM

08/01/2022

Năng lượng là một trong những yếu tố hết sức quan trọng góp phần phát triển kinh tế xã hội của nước ta. Xu hướng tiêu thụ năng lượng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt của cộng đồng ngày một gia tăng đã đặt ra hai vấn đề trọng tâm về năng lượng.

KHCN20. HOẠT ĐỘNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG NGHỆ, GIẢI PHÁP TRONG LĨNH VỰC RƯỢU BIA NƯỚC GIẢI KHÁT TẠI VIỆT NAM

08/01/2022

Sản xuất và tiêu thụ bia ở nước ta đang có những bước phát triển mạnh trong những năm gần đây.

KHCN19. HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG – EMS TRONG CÁC TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI VÀ NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP

08/01/2022

Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, ngành năng lượng Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc trong những năm qua. Hệ thống năng lượng Việt Nam đang ngày càng phát triển và hoàn thiện cả về quy mô và hiệu quả.

KHCN18. THỰC TRẠNG TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG TRONG NGÀNH DỆT MAY Ở VIỆT NAM VÀ TIỀM NĂNG, GIẢI PHÁP THÚC ĐẨY SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ

08/01/2022

Dệt may là một trong những ngành công nghiệp xuất khẩu có kim ngạch và tỷ lệ tăng trưởng cao nhất ở Việt Nam. Trong bối cảnh hội nhập kinh tế quốc tế với nhiều hiệp định thương mại quan trọng mới được ký kết trong thời gian qua, ngành dệt may đứng trước cơ hội lớn cũng như các thách thức đáng kể, đòi hỏi phải áp dụng những biện pháp toàn diện, nhất là trong cải tiến công nghệ và tiết kiệm năng lượng. Khái quát những vấn đề trên, bài viết nêu lên thực trạng và tiềm năng tiết kiệm năng lượng, bên cạnh đó là những giải pháp thúc đẩy tiết kiệm năng lượng chung cũng như mang tính đặc thù của ngành sản xuất quan trọng này.

KHCN17. HOẠT ĐỘNG THỬ NGHIỆM VÀ DÁN NHÃN NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI

08/01/2022

Thế giới đã và đang triển khai rộng rãi việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đối với xe cơ giới thông qua các Chương trình dán nhãn năng lượng, quy định mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu, đánh thuế nhiên liệu, lái xe sinh thái, chương trình bảo dưỡng xe, v.v. Hoạt động này cũng rất được quan tâm tại Việt Nam với những đặc điểm, lộ trình và bước đi thích hợp như được khái quát trong bài báo này.

KHCN16. KINH NGHIỆM CỦA CÁC CÔNG TY DỊCH VỤ NĂNG LƯỢNG (ENERGY SERVICE COMPANY – ESCO) TẠI VIỆT NAM

22/12/2021

Với xu hướng chi phí năng lượng tăng cao tại câc cơ sở sử dụng năng lượng, đầu tư vào tiết kiệm năng lượng ngày càng hấp dẫn. Và ESCO đang là một mô hình kinh doanh đầy tiềm năng trong tương lai.