MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI a) Sự phát thải tro bay của các nhà máy nhiệt điện đốt than Cùng với việc sản xuất ngày càng nhiều sản phẩm, năng lượng, nhiên liệu phục vụ cho sự phát triển của nền kinh tế quốc gia, sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp đã và đang làm tăng đáng kể lượng chất thải ra môi trường. Nhiệt điện cũng là một trong số những ngành phát sinh chất thải lớn. Tuy nhiên, việc tăng sản lượng điện sản xuất từ năng lượng tái tạo và LNG (Liquefied Natural Gas – khí thiên nhiên hóa lỏng) không đáp ứng đủ nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, không thể thay thế hoàn toàn nhiệt điện than nên các dự án nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) vẫn đang được triển khai nhằm phục vụ cho nhu cầu điện năng hiện nay của đất nước [1]. Năm 2019, ước tính trung bình để sản xuất 1 kWh điện (sử dụng nhiên liệu than cám) đã thải ra từ 0.5 kg tro, xỉ.
Cả nước ta có khoảng 21 NMNĐ đang hoạt động, với công suất 14,500 MW, thải khoảng 15 triệu tấn tro xỉ/năm [2]. Theo quy hoạch đến năm 2030, tổng công suất của các NMNĐ than khoảng 55,300 MW, tiêu thụ 129 triệu tấn than, chủ yếu là đốt than phun với nguồn than nhập khẩu sẽ chiếm tỷ lệ lớn hơn than trong nước [1]. Nguyễn – Giám đốc Trung tâm Tư vấn nhiệt điện và điện hạt nhân (Viện năng lượng) đã đánh giá rằng với hàm lượng tro trong than và khối lượng than sử dụng, lượng tro xỉ thải ra hàng năm của các NMNĐ đã vận hành và nằm trong quy hoạch đến năm 2030 khoảng 30 triệu tấn/năm. Công nghệ đốt than phun sẽ thải ra lượng tro xỉ sau sản xuất có tỷ lệ khoảng 85/15 (tức 85% tro bay và 15% xỉ thải đáy, hàm lượng tro xỉ chủ yếu là các oxit kim loại) [1].
Điều này cho thấy lượng chất thải tro, xỉ nhiệt điện sẽ còn tiếp tục tăng theo thời gian và tạo ra sức ép lớn đến môi trường, tiêu tốn phần lớn diện tích đất tồn chứa. Căn cứ vào công suất các nhà máy, nguồn than cung cấp dự kiến (than trong nước, hoặc than nhập khẩu hay pha trộn cả hai loại), lượng tro, xỉ thải ra của các nhà máy nhiệt điện than ở từng năm và được dự báo đến năm 2030 như thống kê trong Bảng 1. HVTH: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG KHOA 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. BÙI PHƯƠNG TRINH Bảng 1.1 Thống kê và dự tính lượng tro xỉ nhiệt điện qua các năm ở Việt Nam [3] Tổng lượng tro xỉ nhiệt Tổng lượng tro xỉ nhiệt điện tích STT Năm điện phát sinh hàng năm trữ nếu không được tái sử dụng (tấn/năm) (tấn) 1 2016 15,784,357 22,705,558 2 2018 20,612,500 61,515,750 3 2020 25,441,770 109,983,500 4 2025 29,371,100 248,978,800 5 2030 38,314,500 422,663,000 Cụ thể, vào các năm 2016, 2020 và 2030, lượng tro bay phát thải ra lần lượt khoảng 15.3 triệu tấn; trữ lượng tro bay tồn dư ở các bãi chứa cũng tăng lần lượt là 22.
Qua đó, Việt Nam vượt mặt Úc, Nhật Bản, Canada để “đặt chân” vào nhóm 10 quốc gia và vùng lãnh thổ có lượng phát thải tro xỉ nhiệt điện than nhiều nhất trên thế giới [4]. Nhằm tiếp tục tăng cường, đẩy mạnh việc xử lý và sử dụng tro, xỉ, thạch cao, ngày 12/4/2017 Thủ tướng Chính phủ đã tiếp tục ban hành Quyết định số 452/QĐ-TTg về việc Phê duyệt Đề án đẩy mạnh xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng (VLXD) và sử dụng trong các công trình xây dựng [5], cụ thể như sau: - Mục tiêu chung: Đến năm 2020 phải xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao đảm bảo đáp ứng lượng tồn trữ tại bãi chứa của từng nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất, phân bón nhỏ hơn tổng lượng phát thải của 2 năm sản xuất. - Mục tiêu cụ thể: Đến năm 2020, việc xử lý và sử dụng tro, xỉ, thạch cao làm nguyên liệu sản xuất VLXD và sử dụng trong các công trình xây dựng đạt khoảng 52% tổng lượng tích lũy (khoảng 75 triệu tấn, trong đó có 56 triệu tấn là tro, xỉ nhiệt điện). Và qua gần 4 năm triển khai thực hiện Quyết định 452, mặc dù đã có nhiều nỗ lực nhưng kết quả thực tế vẫn chưa đạt mục tiêu đề ra.
Tính đến cuối năm 2020, tổng lượng tro, xỉ nhiệt điện đã tiêu thụ trên cả nước khoảng 44.5 triệu tấn, tương đương với 42% tổng HVTH: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG KHOA 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. BÙI PHƯƠNG TRINH lượng phát thải qua các năm [6]. Thực tế cho thấy tro, xỉ được sử dụng nhiều nhất là lĩnh vực làm phụ gia khoáng cho xi măng, ước khoảng 24 triệu tấn chiếm 70%; sản xuất gạch đất sét nung và gạch không nung ước khoảng 4 triệu tấn chiếm 12%; làm phụ gia cho sản xuất bê tông tươi, bê tông cho các công trình thủy lợi, công trình giao thông và công trình xây dựng dân dụng ước khoảng 3 triệu tấn chiếm 8%; và làm vật liệu san lấp, đắp đường giao thông các loại khoảng 3.5 triệu tấn chiếm 9% [6]. Việc sử dụng phế thải công nghiệp như tro xỉ than trong xây dựng đường giao thông luôn được khuyến khích và đôi khi là một điều kiện bắt buộc.
Tại Pháp, 99% tro xỉ than được tái sử dụng, tại Nhật Bản con số này là 80% và Hàn Quốc là 85% [2]. Trên thực tế tại Việt Nam, tổng lượng tro, xỉ, thạch cao chỉ tiêu thụ được hơn 30% (tương đương 5 triệu tấn) so với tổng lượng thải ra hàng năm. Như vậy, 70% tồn đọng đang gây áp lực rất lớn về bãi chứa và vấn đề bảo vệ môi trường [2]. Mặt khác, tro bay đã được dùng làm phụ gia bê tông khối lớn cho các công trình tại một số nhà máy thủy điện (Sơn La, Lai Châu, Bản Chát …) và làm phụ gia tại một số nhà máy xi măng (Hoàng Thạch với tỷ lệ trộn 14%, Sông Gianh với tỷ lệ trộn lên đến 18%).
Trong xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, tro bay đã được sử dụng làm phụ gia khoáng để sản xuất bê tông đầm lăn, bê tông tươi dân dụng, bê tông mác cao (thay thế 30 – 50% xi măng) [2]. Tro bay cũng được làm nguyên liệu trong sản xuất VLXD, đặc biệt là những sản phẩm mới như gạch bê tông bọt, gạch bê tông khí chưng áp, gạch xi măng cốt liệu, … b) Sự tác động của việc phát thải tro bay đến môi trường Hiện nay, ở Việt Nam, hơn 25 triệu tấn tro, xỉ được thải ra mỗi năm chủ yếu từ các nhà máy điện phía Bắc thuộc Tập đoàn điện lực - EVN, Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam - TKV, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam - PVN và các doanh nghiệp khác [3]. Hầu hết lượng tro, xỉ này được vận chuyển ra ngoài bãi thải và không được sử dụng về lâu dài, điều này sẽ tác động bất lợi đến môi trường, đồng thời lãng phí nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng được. Tro, xỉ ở hầu hết các nhà máy nhiệt điện được bơm cùng với nước ra bãi thải.
HVTH: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG KHOA 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. BÙI PHƯƠNG TRINH Các kết quả điều tra cho thấy môi trường đất và nước ở quanh bãi thải tro, xỉ bị ảnh hưởng nghiêm trọng với hàm lượng các chất độc hại như kim loại nặng rất cao [3]. Theo nghiên cứu của X. Trần và cộng sự được công bố tại buổi hội thảo “Bảo vệ môi trường trong khai thác, chế biến, sử dụng than, khoáng sản và dầu khí”, trong quá trình đốt than sinh điện, các nhà máy phát sinh nhiều loại chất thải bao gồm: bụi thải, khí thải, chất thải rắn có tro xỉ, chất thải lỏng dầu cặn, … đã và đang làm ảnh hưởng lớn đến môi trường tự nhiên [7], cụ thể: - Ô nhiễm không khí: Bụi thoát ra từ các ống khói thường có kích thước rất nhỏ và phát tán đi xa; do đó rất dễ thâm nhập vào đường hô hấp của người dân sống xung quanh khu vực.
Bụi còn phủ lên lá cây làm giảm khả năng quang hợp, giảm năng suất cây trồng, làm cho cây khô héo. Khói thải còn chứa SOx, NOx, Cl và H2S, … là các khí khi tác dụng với hơi nước trong khí quyển tạo thành mây axit theo gió bay xa, ngưng tụ thành mưa axit gây hủy hoại đất đai, mùa màng, các kết cấu kim loại và ảnh hưởng sức khỏe con người (gây các bệnh ngoài da và bệnh đường hô hấp, …). Tác hại đáng kể khác là các chất khí như CO2 và NOx có trong khói thải góp phần tạo hiệu ứng nhà kính, tăng nhiệt độ trái đất [7]. - Ô nhiễm nước: Nước thải công nghiệp bao gồm nước thải tro xỉ, nước thải xử lý hóa chất và nhiên liệu, … Nước thải tro lắng trong các hồ chưa có thể bơm ngược lại trạm bơm thải xỉ để sử dụng lại, song cũng có thể được thải ra môi trường (cống, sông, hồ, biển).
Tuy đã được lắng đọng nhưng trong nước thải vẫn còn những thành phần rắn lơ lửng, các hóa chất tan có hại cho sức khỏe con người và sinh vật. Tùy thuộc vào thành phần hóa học của tro xỉ trong nước thải, thường có các kim loại độc hại sẽ tác động trực tiếp đến sự sống dưới nước, trên cạn khác nhau [7]. - Ô nhiễm đất: theo số liệu nhóm tác giả công bố, ước tính một NMNĐ than công suất 2,000 MW có thể sinh ra 2,000 tấn tro bay/ngày (thường ở dạng nghiền thành bột mịn). Tro này được tận dụng để làm vật liệu làm đường, xây dựng và số còn lại là phế thải công HVTH: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG KHOA 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.
BÙI PHƯƠNG TRINH nghiệp. Nếu như than xỉ chứa nhiều kim loại nặng độc hại và lẫn dầu sẽ gây ô nhiễm đất trồng, gây xói mòn đất [7]. Thông tin tại hội thảo “Sử dụng tro xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất VLXD khu vực Đồng bằng sông Cửu Long” vào năm 2017 cho thấy bãi thải của các nhà máy nhiệt điện than đang hoạt động chiếm diện tích lên đến 709 hecta và dự kiến đến năm 2020, tổng diện tích sử dụng là 1,895 hecta [8]. Khối lượng phát thải này tạo sức ép đến môi trường và chiếm diện tích đất để tồn chứa ngày càng lớn.
Phát thải tro xỉ mà không có biện pháp xử lý, tiêu thụ sẽ dẫn đến các chi phí về sử dụng đất, chi phí bãi chôn lấp, chi phí xử lý và vận hành bãi thải, tiêu tốn cả nghìn tỉ đồng mỗi năm [8].