Tận dụng bùn thải để sản xuất điện sạch và phân bón hữu cơ

Để khắc phục vấn đề này, nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành công giải pháp chế biến bùn thải thành phân bón hữu cơ và khí biogas đốt phát điện. Đặc biệt, giải pháp này đã được áp dụng trong thực tế tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Trung với hiệu quả cao.

Trăn trở trước thực trạng các nhà máy bia, mía đường… thải ra lượng bùn mỗi ngày ở mức rất lớn, gây tác động tiêu cực đến môi trường và chính bản thân các đơn vị sản xuất này cũng “đau đầu” khi chi phí xử lý bùn thải ở mức cao, PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh và cộng sự ở Viện Công nghệ môi trường (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng khí sinh học tiên tiến phát điện và sử dụng bùn thải sau khi lên men yếm khí để sản xuất phân bón hữu cơ phát triển nông nghiệp sạch tại Đắk Lắk”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ phân hủy yếm khí và thu hồi khí sinh học trên đối tượng bùn thải phát sinh từ hoạt động sản xuất và xử lý nước, nhằm tạo ra năng lượng và các sản phẩm có giá trị. Đây là công nghệ đã và đang được các nước tiên tiến trên thế giới quan tâm, nhằm tạo ra năng lượng và các sản phẩm có giá trị từ quá trình sản xuất và xử lý nước thải công nghiệp, như: phát điện, phân bón hữu cơ, mà lại góp phần bảo vệ môi trường, làm giảm đáng kể lượng bùn thải phát sinh và chi phí xử lý.

Các tác giả tập trung vào công đoạn quan trọng nhất nằm ở kỹ thuật điều chỉnh chế độ công nghệ với mục tiêu gia tăng hiệu suất chuyển hóa từ bùn hữu cơ sang khí sinh học hiệu quả cao. Kết quả, nhóm đã thành công với 3 mô hình xử lý bùn thải thành phân bón hữu cơ ở quy mô bán công nghiệp công suất 80 m³/ngày, với 20 m³ bùn thải mỗi ngày cho công suất phát điện 20 kW, đáp ứng đầy đủ nhu cầu điện cho vận hành máy bơm, đèn chiếu sáng và các thiết bị xử lý khác của hệ thống trang trại rau với diện tích canh tác 3 – 5 ha tại tỉnh Đắk Lắk.

Điểm nổi bật của mô hình này là toàn bộ hệ thống vận hành liên tục và điều khiển hoàn toàn tự động, kiểm soát quá trình bằng các cảm biến như nhiệt độ, pH, nồng độ khí CH­₄, SO₂, H₂S, hiệu suất chuyển hóa thành phần hữu cơ cao lên đến 70%. So với các quy trình xử lý truyền thống, giải pháp mới rút ngắn thời gian xử lý bùn thải xuống chỉ còn 15-20 ngày. Khí biogas và phân bón sinh học thu được sau quá trình xử lý đều đạt tiêu chuẩn sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất. Chất lượng biogas phát điện sau khi làm sạch đã đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng làm nhiên liệu của châu Âu.

PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh chia sẻ lượng bùn thải được xử lý triệt để vừa giúp các đơn vị sản xuất phát thải tiết giảm chi phí xử lý vừa mang lại lợi ích kinh tế cho các hộ nông dân. Đơn cử như mô hình sử dụng phân hữu cơ từ bùn thải biogas cho đậu cove tại xã Hòa Phú (Đắk Lắk) đã mang lại 12 triệu đồng/ha lợi nhuận tăng thêm cho hộ nông dân hoặc mô hình trồng su hào tại phường Khánh Xuân, TP Buôn Ma Thuột, mức lợi nhuận tăng thêm đạt 6,3 triệu đồng/ha.

Thành công ở quy mô xử lý nhỏ đã khích lệ nhóm nghiên cứu phối hợp triển khai giải pháp tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Trung từ giữa năm 2018, nhóm nghiên cứu đã có minh chứng thực tế cho hiệu quả kinh tế của công nghệ xử lý bùn thải tạo khí sinh học phát điện.

Mỗi ngày, lượng bùn thải của doanh nghiệp này lên tới 15 tấn và được xử lý để phát điện với công suất 20 kW, đủ điện để vận hành hệ thống và dùng vào một số mục đích khác như chiếu sáng. Lượng bùn thải sau khi lên men yếm khí sẽ được tận dụng để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học. Loại phân hữu cơ được bón cho cây rau ngắn ngày cho chất lượng tốt, hạn chế sâu bệnh và tăng năng suất.

Mục tiêu của nhóm nghiên cứu hiện là xây dựng ở quy mô công nghiệp các nhà máy thu gom và xử lý bùn thải của các thành phố. PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh chia sẻ dự này này hoàn toàn có thể trở thành một phần của nền kinh tế tuần hoàn: “Bùn thải từ chỗ là gánh nặng của môi trường giờ nhờ có công nghệ mà sản sinh ra năng lượng và góp phần cho sự phát triển nông nghiệp xanh”.

Bởi lẽ, nếu được xử lý bằng cách đốt như thông thường, bùn thải có thể phóng thích ra một lượng lớn CO₂, trong khi đó, việc biến bùn thải thành phân bón giúp giảm thiểu CO₂ do cây trồng lấy chất này từ không khí để quang hợp và sản sinh ra oxy. Nếu như phân bón vô cơ làm đất bị phong hóa, bạc màu thì phân bón hữu cơ lại góp phần giúp đất trở nên màu mỡ.