NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHIỆT PHÂN CHUYỂN HÓA RÁC THẢI NHỰA THÀNH NHIÊN LIỆU LỎNG
1. Bối cảnh – Vấn đề rác thải nhựa tại Việt Nam
Việt Nam nằm trong nhóm các quốc gia thải ra lượng rác thải nhựa lớn tại khu vực Đông Nam Á. Mỗi năm, Việt Nam phát sinh hàng triệu tấn rác thải sinh hoạt, trong đó có một phần đáng kể là nhựa. Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ:
- Tỷ lệ phân loại rác tại nguồn gần như bằng 0 ở nhiều tỉnh thành.
- Khoảng 90% rác sinh hoạt được thu gom, nhưng hầu hết được xử lý theo dạng chôn lấp hoặc đốt thô sơ.
- Nhựa giá trị cao (PET, HDPE) chủ yếu nằm trong hệ thống thu gom phi chính thức.
- Nhựa hỗn hợp, nhựa bẩn, nhựa composite, chiếm 5–8% tổng khối lượng rác, không mang lại giá trị trong tái chế cơ học và buộc phải chôn lấp.
Tại khu vực Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, sự phát triển kinh tế – đô thị hóa – công nghiệp hóa dẫn tới lượng rác nhựa tăng nhanh, vượt quá khả năng xử lý. Các bãi chôn lấp quá tải, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, nước ngầm và hệ sinh thái biển.
Trong bối cảnh đó, Việt Nam đang nỗ lực hướng tới:
- Nền kinh tế tuần hoàn
- Giảm xử lý chôn lấp xuống dưới 20%
- Đạt mức tái chế cao hơn nhờ công nghệ tiên tiến
- Hướng tới giải pháp chuyển hóa rác thành năng lượng
Điều này đặt ra nhu cầu cấp thiết về các công nghệ xử lý rác nhựa hiệu quả, hiện đại và bền vững hơn.
2. Mục tiêu của nghiên cứu
Bài nghiên cứu hướng đến 5 mục tiêu chính:
- Đánh giá hiện trạng và dòng chảy rác thải nhựa tại khu vực phía Nam Việt Nam.
- Phân tích đặc tính rác nhựa hỗn hợp – loại khó tái chế bằng phương pháp cơ học.
- So sánh 3 nhóm công nghệ xử lý chính:
- Tái chế cơ học
- Nhiệt phân (pyrolysis)
- Khí hóa (gasification)
- Xác định công nghệ phù hợp nhất để chuyển đổi nhựa thải thành nhiên liệu.
- Đề xuất mô hình triển khai thực tế gồm vị trí, quy mô, hạ tầng và thách thức.
3. Tổng quan các công nghệ xử lý rác thải nhựa
3.1. Tái chế cơ học (Mechanical Recycling)
Phù hợp với nhựa đơn chất như PET, PP, HDPE. Nhưng có hạn chế:
- Không xử lý được nhựa bẩn, nhựa hỗn hợp, nhiều lớp (multi-layer).
- Chất lượng hạt tái chế giảm theo vòng đời.
- Phụ thuộc mạnh vào phân loại tại nguồn – hiện đang rất yếu ở Việt Nam.
→ Chỉ đáp ứng một phần nhỏ dòng thải.
3.2. Khí hóa (Gasification)
Xử lý ở nhiệt độ rất cao (700–1300°C), tạo khí tổng hợp (syngas) để sản xuất điện hoặc nhiên liệu.
Ưu điểm:
- Có thể xử lý hỗn hợp rác.
Nhược điểm:
- Đầu tư rất lớn.
- Yêu cầu kỹ thuật cao, rủi ro lớn.
- Vận hành phức tạp.
- Không phù hợp với quy mô phân tán của Việt Nam.
3.3. Nhiệt phân nhựa (Pyrolysis)
Đây là quá trình phân hủy nhựa trong môi trường không có oxy ở 350–550°C, tạo thành:
- Dầu nhiệt phân (pyrolysis oil) – có thể nâng cấp trở thành nhiên liệu hoặc nguyên liệu hóa dầu.
- Khí – dùng vận hành hệ thống.
- Than nhựa (char) – có thể xử lý làm nhiên liệu hoặc phụ gia.
Ưu điểm vượt trội:
- Xử lý được nhựa hỗn hợp khó tái chế.
- Sản phẩm chính (dầu) có giá trị kinh tế cao.
- Công nghệ đã thương mại hóa trên thế giới.
- Vốn đầu tư và rủi ro vận hành thấp hơn khí hóa.
Kết luận: Pyrolysis là công nghệ phù hợp nhất để triển khai tại Việt Nam.
4. Phân tích dòng thải nhựa ở khu vực phía Nam
Nghiên cứu cho thấy:
- Tỷ lệ phát sinh nhựa ở các tỉnh Đông Nam Bộ cao nhất cả nước.
- Rác nhựa chủ yếu đến từ:
- hộ gia đình
- thương mại – dịch vụ
- khu công nghiệp
- Nhựa hỗn hợp chiếm tỷ trọng lớn nhất trong các loại nhựa khó xử lý.
Do đó, việc xây dựng các trung tâm xử lý tập trung tại vùng kinh tế trọng điểm phía Nam là hoàn toàn hợp lý vì:
- Lượng rác lớn → đảm bảo nguồn cung ổn định.
- Hệ thống giao thông – logistics phát triển.
- Có nhiều KCN, nhà máy có thể sử dụng nhiên liệu lỏng tái chế.
- Chính quyền địa phương có xu hướng đẩy mạnh mô hình kinh tế tuần hoàn.
5. Đánh giá kỹ thuật – kinh tế của công nghệ Pyrolysis
5.1. Về kỹ thuật
- Công nghệ có thể thích nghi với nhiều loại nhựa: PE, PP, PS, LDPE…
- Sản lượng dầu nhiệt phân đạt 40–70%, tùy chất lượng đầu vào.
- Khí thu được có thể dùng lại cho lò đốt → giảm chi phí vận hành.
- Quy mô nhà máy linh hoạt: từ 5.000 tấn/năm đến trên 50.000 tấn/năm.
5.2. Về kinh tế
- Chi phí đầu tư thấp hơn khí hóa và đốt rác phát điện.
- Giá dầu tái chế có thể cạnh tranh với dầu FO hoặc dầu diesel, tùy nâng cấp.
- Có thể bán olefin hoặc cung cấp cho nhà máy lọc – hóa dầu.
5.3. Rủi ro và thách thức
- Nguyên liệu rác không đồng nhất → cần ổn định đầu vào.
- Cần đầu tư hệ thống xử lý khí thải đạt chuẩn.
- Thiếu cơ chế chính sách hỗ trợ năng lượng tái chế từ rác nhựa.
- Thị trường tiêu thụ dầu pyrolysis cần được chuẩn hóa.
6. Đề xuất mô hình triển khai
6.1. Lựa chọn vị trí
Ưu tiên vùng Đông Nam Bộ: Bình Dương, Đồng Nai, TP.HCM, Bà Rịa – Vũng Tàu.
6.2. Quy mô đề xuất
- Nhà máy 20.000–50.000 tấn/năm
- Liên kết với hệ thống thu gom – phân loại hiện hữu.
- Ứng dụng mô hình hub – spoke:
- Các điểm thu gom → trung tâm xử lý → nhà máy nhiệt phân.
6.3. Liên kết chuỗi giá trị
- Hợp tác với công ty môi trường đô thị.
- Hợp tác với doanh nghiệp dầu khí – hóa dầu để tiêu thụ dầu nhiệt phân.
- Kết hợp với chương trình ESG, EPR của doanh nghiệp sản xuất nhựa.
7. Kết luận chung
Công nghệ nhiệt phân (pyrolysis) là giải pháp:
- Phù hợp nhất với điều kiện Việt Nam để xử lý nhựa hỗn hợp.
- Giảm áp lực chôn lấp – góp phần bảo vệ môi trường đất và nước.
- Tạo sản phẩm có giá trị kinh tế cao – dầu, khí, olefin.
- Góp phần phát triển kinh tế tuần hoàn và đáp ứng yêu cầu EPR của doanh nghiệp.
Để triển khai thành công, Việt Nam cần:
- Hoàn thiện hành lang pháp lý cho nhiên liệu tái chế.
- Hỗ trợ tài chính – thuế cho dự án khí hóa và nhiệt phân nhựa.
- Xây dựng chuỗi cung ứng nhựa thải ổn định, có phân loại.
- Đầu tư vào nghiên cứu LCA, tiêu chuẩn chất lượng dầu tái chế.
- Kết hợp chính quyền – doanh nghiệp – viện nghiên cứu trong triển khai.
8. Ý nghĩa về môi trường và xã hội
Nếu được triển khai rộng rãi, công nghệ pyrolysis có thể:
- Giảm hàng triệu tấn nhựa chôn lấp mỗi năm.
- Giảm phát thải khí nhà kính so với thiêu đốt truyền thống.
- Giúp Việt Nam tiệm cận mục tiêu Net-Zero 2050.
- Tạo động lực cho thị trường nhựa tái sinh – nhiên liệu tái chế.
- Tạo việc làm ổn định trong lĩnh vực môi trường – năng lượng tái tạo.
