LFG là sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình phân hủy vật liệu hữu cơ trong bãi chôn lấp. Thành phần chủ yếu trong LFG bao gồm khoảng 40 - 50% mê - tan (CH4), 50 -60% cácbon diôxit (CO2) và các khí khác. CH4 là một loại khí nhà kính mạnh, có hiệu quả giữ nhiệt trong khí quyển ít nhất gấp 28 lần so với CO2 trong khoảng thời gian 100 năm. Theo cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cho biết các bãi chôn lấp là nguồn phát thải khí CH4 lớn thứ ba của con người tại Hoa Kỳ, chiếm khoảng 17% tổng lượng khí CH4 phát thải. Do đó, việc giảm phát thải CH4 từ các bãi chôn lấp CTRSH là một trong những cách tốt nhất để đạt được tác động có lợi trong ngắn hạn nhằm giảm thiểu biến đổi khí hậu toàn cầu. Việc thu gom và xử lý hiệu quả khí CH4 từ các bãi chôn lấp CTRSH không chỉ giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo có giá trị về mặt kinh tế và môi trường.

Thay vì phát thải khí CH4 ra ngoài môi trường không khí, CH4 có thể được thu giữ, chuyển đổi và sử dụng như một nguồn năng lượng tái tạo. Sử dụng giải pháp thu hồi LFG giúp giảm mùi hôi và các mối nguy hiểm khác liên quan, đồng thời ngăn chặn khí mê-tan di chuyển vào khí quyển và góp phần gây ra cá hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu.

Về quy trình thu gom LFG để phát điện cơ bản giống nhau tuy nhiên công nghệ áp dụng là khác nhau và rất đa dạng. Đầu tiên, LFG được thu thập thông qua đường ống thẳng đứng và nằm ngang chôn trong các ô chôn lấp CTRSH. Các đường ống này có nhiệm vụ thu hồi khí mê tan phát sinh từ các ô chôn lấp. Khí mê tan sẽ được thu gom và xử lý tại nhà máy xử lý. Trên thế giới hiện nay có nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng để sản xuất điện năng từ LFG. Việc lựa chọn các công nghệ khác nhau đều có những ưu điểm, nhược điểm của từng loại công nghệ cũng như tạo ra các sản phẩm khác nhau từ LFG. Cơ bản trong quá trình xử lý LFG sẽ thực hiện thông qua ba giai đoạn gồm giai đoạn xử lý sơ cấp, giai đoạn xử lý thứ cấp và giai đoạn xử lý nâng cao. Điện năng sẽ được tạo ra từ giai đoạn xử lý thứ cấp. Đến giai đoạn xử lý nâng cao thì các loại khí LFG có thể tạo ra các loại sản phẩm khác. 

Hình 01: Quy trình tổng quan quy trình công nghệ thu hồi LFG phát điện (Nguồn: EPA, 2024)

Giải pháp công nghệ thu hồi LFG để phát điện đã được một số nước trên thế giới áp dụng. Kết quả thực hiện trong thực tế đã chứng minh giải pháp mang lại lợi ích kinh tế và môi trường. Về kinh tế việc sản xuất ra điện năng để phục vụ cho sinh hoạt, hoạt động sản xuất, kinh doanh mang lại giá trị kinh tế cao. Doanh nghiệp đầu tư trong lĩnh vực này có thể ký kết các hợp đồng cung cấp điện cho các hộ gia đình, công ty, doanh nghiệp trong thời gian dài. Về bảo vệ môi trường, các dự án thu hồi LFG sẽ giúp giảm lượng khí mê - tan phát sinh tự do ra khí quyển gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Với việc giúp hạn chế lượng phát thải khí nhà kính thông qua việc thu hồi, doanh nghiệp cũng có thể tham gia vào thị trường mua bán tín chỉ các bon đang rất phát triển hiện nay. Trên thế giới đã có nhiều dự án LFG được triển khai thực hiện và mang lại hiệu quả. Dự án thu hồi LFG để phát điện tại thành phố Thiên Tân, Trung Quốc. Dự án được triển khai từ năm 2008. Công suất sử dụng LFG của dự án là 500-600 m3/giờ trong đó 50% là khí mê tan. Dự án được đăng ký cơ chế phát triển sạch (CDM) và được Ngân hàng thế giới đăng ký mua tín chỉ carbon . Dự án Chất thải rắn đô thị Durban là hệ thống thu gom khí tại bãi chôn lấp Mariannhill ở Durban, Nam Phi. Dự án sử dụng một số khí thu hồi được để tạo ra năng lượng tái tạo; sau đó, năng lượng này được đưa vào lưới điện thành phố để thay thế điện dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Ngân hàng Thế giới sẽ mua khoảng tín chỉ carbon từ dự án.

Tính đến tháng 4 năm 2015 dự án đã bán được 181.000 tín chỉ carbon và cung cấp 3MW điện cho thành phố. Dự án thu hồi LFG để phát điện tại bãi chôn lấp Alaska do tập đoàn Western Energy System đầu tư phát triển là dự án thu hồi khí bãi rác để phát diện đầu tiên ở Alaska. Dự án sản xuất ổng cộng 7,0 megawatt điện, cung cấp khả năng cung cấp điện cho gần 2.000 ngôi nhà thông qua năng lượng có nguồn gốc từ khí bãi chôn lấp. Dự án này dự kiến sẽ tiết kiệm được hơn 50 triệu đô la trong suốt vòng đời của dự án. Bãi chôn lấp dự kiến sẽ đạt công suất 40 triệu mét khối vào năm 2045 và khi khối lượng rác thải tăng lên, hệ thống có thể được mở rộng để thu giữ lượng khí mê-tan tăng lên. Dự án Chất thải rắn đô thị Durban là dự án đầu tiên thuộc loại này được đăng ký tại Châu Phi theo Cơ chế phát triển sạch.

Hình 02: Nhà máy thu hồi LFG phát điện công suất 32,5 MW tại bãi chôn lấp Olinda Alpha, bang California, Mỹ (Nguồn: Richardson E., 2020)

Tại Việt Nam, theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, hiện nay cả nước có hơn 1.200 bãi chôn lấp, tăng khoảng 120 bãi so với năm 2019. Trong đó, riêng lượng rác thải rắn sinh hoạt phát sinh trong cả nước khoảng 67.000 tấn/ngày và có khoảng 64% lượng chất thải được xử lý bằng chôn lấp. Chôn lấp là phương pháp đã được áp dụng phổ biến tại Việt Nam trong nhiều năm qua. Hệ thống các bãi chôn lấp hiện nay có bãi chôn lấp hợp vệ sinh và bãi chôn lấp không hợp vệ sinh, trong đó chỉ có khoảng 20% là bãi chôn lấp hợp vệ sinh, còn lại là các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh [Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2019].  Phần lớn các bãi chôn lấp hiện đang tiếp nhận CTRSH chưa được phân loại, có thành phần hữu cơ cao. Mặt khác điều kiện khí hậu nóng ẩm là môi trường rất thuận lợi để quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ trong bãi chôn lấp. Với thực trạng số lượng bãi chôn lấp CTRSH như trên, đây được xem là thị trường tiềm năng để triển khai các dự án thu hồi LFG để phát điện. 

Công tác quản lý và xử lý CTRSH tại Việt Nam đã nhận được sự quan tâm lớn từ cơ quan quản lý thể hiện qua việc đã ban hành nhiều văn bản, chính sách trực tiếp liên quan, trong đó có các chính sách ưu đãi các doanh nghiệp đầu tư vào lĩnh vực quản lý và xử lý CTRSH, trong đó ưu tiên nhà đầu tư áp dụng công nghệ hiện đại, tiên tiến. Tuy nhiên trong những năm qua, Việt Nam vẫn chưa có nhiều dự án thu hồi LFG triển khai thành công. Dự án “Thu hồi khí bãi chôn lấp phát điện Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội” đã được triển khai nghiên cứu thực hiện từ năm 2017. Đây được xem là dự án đầu tiên và là dự án được đánh giá cao về ý nghĩa trong việc tái sử dụng rác thải như một nguồn tài nguyên năng lượng điện, có tính định hướng cho việc quản lý các cơ sở xử lý chất thải khác tại Việt Nam.

Từ kinh nghiệm của các dự án cùng loại được thực hiện ở các nước trên thế giới cho thấy việc triển khai dự án có tính chất như trên cũng gặp nhiều khó khăn, cụ thể là vấn đề công nghệ và về vấn đề tài chính. Về công nghệ thu gom khí khá đơn giản: chỉ cần khoan giếng thu khí mê-tan thông tới bãi chôn lấp và kết nối với hệ thống đường ống thu gom. Nhưng để sản xuất điện thì cần trạm bơm, thiết bị vệ sinh, động cơ đốt, hệ thống truyền tải điện… rất tốn kém cho chi phí đầu tư. Về tài chính hầu hết các dự án thu hồi LFG để phát điện đều yêu cầu nguồn vốn đầu tư lớn, thời gian thực hiện dự án kéo dài. 

Với tiềm năng để thực hiện giải pháp thu hồi LFG tại bãi chôn lấp CTRSH để sản xuất ra điện năng - nguồn năng lượng xanh, sạch phục vụ cho sự phát triển kinh tế - xã hội, trong thời gian tới chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu, đề ra các giải pháp tổng thể bao gồm giải pháp về chính sách, giải pháp về công nghệ, giải pháp kinh tế để tận dụng tối đa nguồn LFG phát sinh từ bãi chôn lấp CTRSH. Việc lựa chọn mô hình công nghệ phù hợp rất thuận tiện do hiện nay có nhiều mô hình công nghệ đa dạng trên thị trường được các công ty nghiên cứu và phát triển. Một trong những vấn đề cần được quan tâm khi đầu tư các dự án thu hồi LFG đó là vấn đề về kinh tế.

Do vậy, trong thời gian tới các cơ quan quản lý cần có những đề xuất liên quan trực tiếp tới các chính sách ưu đãi về thuế, cơ chế hỗ triợ giá mua bán tín chỉ carbon, thuế carbon,…Với đầy đủ các điều kiện về công nghệ, sự hỗ trợ thuận lợi về tài chính thì các dự án thu hồi LFG hy vọng sẽ được nghiên cứu, đánh giá, triển khai áp dụng ở Việt Nam nhằm thúc đẩy việc tạo ra nguồn năng lượng tái tạo có giá trị, hướng tới mục tiêu phát thúc đẩy phát triển năng lượng mới, năng lượng sạch, năng lượng tái tạo ở Việt Nam.

ThS. Hàn Trần Việt

Chuyên gia môi trường