.png) |
Một mô hình hồ điều hòa kết hợp thực vật thủy sinh trong nhà máy cao su. Ảnh: NVCC
Năm 2023, Việt Nam là nước sản xuất cao su tự nhiên lớn thứ ba và có kim ngạch xuất khẩu cao su lớn thứ tư trên thế giới. Tuy nhiên, đây cũng là ngành công nghiệp gây ra nhiều tác động đến môi trường. "Cao su trong quá trình sản xuất sẽ phải cho một số loại hóa chất để không bị vón cục. Những hóa chất này sẽ tạo ra bọt giống như xà phòng, tạo thành loại nước thải đục màu trắng có bọt", chị Nguyễn Phạm Hồng Đào - nghiên cứu sinh tại Đại học Công nghệ Nagaoka (Nhật Bản), hiện đang làm việc tại Phòng thí nghiệm Môi trường Nước và Đất chuyên nghiên cứu về các công nghệ xử lý nước thải tối ưu hóa năng lượng - chia sẻ. Xử lý chất thải này là công đoạn gây ô nhiễm mùi, nước và không khí nặng nề nhất trong quá trình sản xuất cao su.
Trong một đợt khảo sát từ năm 2023 - 2024 tại sáu công ty sản xuất cao su tự nhiên tại Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, chị Hồng Đào phát hiện thấy những giải pháp bất ngờ cho vấn đề này ở Việt Nam mà chính những tập đoàn, nhà máy cũng chưa hiểu hết. Đợt khảo sát nằm trong khuôn khổ một dự án1về cải thiện tính bền vững của ngành sản xuất cao su tự nhiên ở Việt Nam do Chính phủ Nhật Bản tài trợ, Đại học Công nghệ Nagaoka, Đại học Bách khoa Hà Nội và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TPHCM phối hợp thực hiện, trong đó Phòng thí nghiệm Môi trường Nước và Đất phụ trách nhánh về môi trường và xử lý nước thải.
Bí mật đằng sau hồ điều hòa
Hồ điều hòa là một chiếc hồ nhân tạo có thể sâu tới 5m, trong lòng có nhiều vách ngăn bằng xi măng "như một mê cung", là nơi đầu tiên đón nước thải từ quá trình sản xuất cao su. Không sử dụng bất cứ một nguồn năng lượng hay hóa chất nào, hoàn toàn dựa vào dòng chảy tự nhiên, các hạt cao su còn sót lại trong nước thải khi va đập với các vách ngăn sẽ bị tách ra, và do nhẹ hơn nước, sẽ bám dính với nhau và nổi lên mặt nước thành các lớp dày.
Chiếc hồ này có mặt trong những đồn điền cao su từ thời Pháp thuộc và được kế thừa trong tất cả các nhà máy cao su về sau của Việt Nam, nhưng chưa ai thực sự hiểu hết vai trò của nó. Một số người cho rằng hồ điều hòa là để gạn bớt các hạt cao su, tránh gây tắc các bể xử lý nước thải về sau. Nhiều công ty thì thấy rằng lớp cao su nổi lên có thể được tận dụng để làm các sản phẩm ở phân khúc rẻ hơn.
"Trước đây, một người đi qua nhà máy cao su thì họ sẽ phát hiện ra ngay, bởi vì quá trình sản xuất tạo ra rất nhiều mùi hôi từ cao su. Nhiều người phản ánh là họ không thể sống gần nhà máy cao su được, nên nhà máy thường được đặt ở chính giữa khu rừng cao su rộng lớn để hạn chế ảnh hưởng đến người dân nhất", chị Hồng Đào nói. Và một số người đã lờ mờ nhận ra chính những chiếc hồ điều hòa này khiến mùi dần dần biến mất, nhưng chưa ai có thể lý giải được vì sao. Chỉ đến khi nhóm nghiên cứu của chị tới thu thập mẫu bùn thải tại các nhà máy trong chuyến khảo sát, câu trả lời mới được hé lộ.
"Khi lấy mẫu bùn ở dưới hồ, chúng tôi phát hiện nhiều vi sinh vật kỵ khí ở bên dưới", chị chia sẻ. "Nhưng các nhà máy không biết lớp cao su này lại trở thành một cái nắp hồ sinh học, tạo được môi trường kỵ khí ở bên dưới để vi sinh vật tự sinh sôi, phát triển và xử lý mùi và các chất ô nhiễm trong nước thải", chị Hồng Đào giải thích.
Do chưa biết điều này nên các nhà máy vẫn "hên xui" trong việc tận dụng công dụng bất ngờ của hồ điều hòa. Chị quan sát thấy có những nhà máy "tình cờ" trồng cả rau muống, bèo, cỏ ở phía trên chiếc lớp cao su, giúp càng củng cố hơn chiếc nắp sinh học này và thậm chí có thể dần phân hủy cao su thành phân bón. Nhưng ngược lại, nhiều nơi cho rằng lớp cao su thiếu thẩm mỹ, gây mất vệ sinh nên lại vớt chúng đi, khiến vi sinh vật kỵ khí không thể phát triển được. Hoặc có những nơi lại thiết kế hồ điều hòa với quá ít vách ngăn nên lớp cao su chưa thể hình thành.
Ứng dụng công nghệ
Vậy là, chỉ cần thêm vách ngăn xi măng, đừng vớt lớp cao su quá sớm là đã có thể phát huy hết năng lực của hồ điều hòa này? Chưa hết, chị Hồng Đào còn đề xuất thêm một công nghệ mới, đang được nghiên cứu, cho phép hồ điều hòa có thể xử lý nước thải cao su ở mức sâu hơn, mà không tốn năng lượng.
Sau khi đưa qua hồ điều hòa, nước thải còn phải trải qua nhiều quy trình xử lý khác nhưng nhiều khi vẫn có hàm lượng một số chất gây ô nhiễm vượt tiêu chuẩn để được xả ra môi trường. Một trong những phương pháp khắc phục vấn đề này là dùng bể kỵ khí. Bể này được thiết kế để tối ưu nhất cho sự phát triển của vi sinh vật kỵ khí – vốn có khả năng "ăn" các chất ô nhiễm cao hơn nhiều so với các loại vi sinh vật khác mà không cần nhiên liệu cũng như hóa chất thải ra môi trường. Tuy vậy, việc xây dựng các bể này lại "phải tiêu tốn một lượng tài nguyên rất lớn, vì cái bể có thể to như một cái nhà", theo lời chị Hồng Đào. Chưa kể, việc duy trì các bể này không dễ bởi các nhà máy nhìn chung chưa có đủ kiến thức chuyên môn để vận hành nên bể hay gặp trục trặc, hỏng hóc.
Cùng dựa trên nguyên lí sử dụng vi khuẩn kỵ khí, liệu có thể tạo ra một bể mới, tích hợp sự đơn giản của hồ điều hòa và tính hiệu suất cao của bể kỵ khí không? Đó là điều mà chị Hồng Đào và các cộng sự đang tìm kiếm. Về lý thuyết, chiếc hồ này sẽ được thiết kế thêm một "bộ phận đóng nắp" ở phía trên, có tác dụng hút bớt khí để vi sinh vật có thể phát triển ổn định dưới đáy hồ.
Chị tỏ ra lạc quan công nghệ này có thể được đưa vào áp dụng nếu dự án tiếp tục được triển khai thêm năm năm nữa, bởi chi phí không phải là rào cản đối với áp dụng công nghệ trong ngành cao su, mà do các nhà máy chưa tìm được công nghệ đáp ứng nhu cầu của họ. Thực tế, ngành cao su Việt Nam có nhiều động lực về đổi mới sáng tạo trong khâu xử lý nước thải. Các quy định của Việt Nam về tiêu chuẩn nước thải đầu ra cho ngành cao su khắt khe hơn khá nhiều so với các nước sản xuất cao su lớn khác trong khu vực. Ví dụ ở Sri Lanka, giới hạn dung sai đối với nồng độ amoniac trong nước thải xả vào vùng nước mặt nội địa là 40 mgL−1, trong khi ở Việt Nam, giới hạn chỉ là 9 mgL−1.
Ngoài ra, trái với những quốc gia khác có nhiều cơ sở sản xuất cao su hộ gia đình nhỏ lẻ, tự phát theo kiểu làng nghề, khoảng 90% nhà máy sản xuất cao su ở Việt Nam đang thuộc quản lý của Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam - một doanh nghiệp nhà nước. Điều này giúp các nhà máy có nguồn lực tài chính để cải tiến các công đoạn xử lý nước thải, các thông số về xả thải đầu ra được thống nhất và giám sát chặt chẽ, và nhận thức, quan điểm về sản xuất bền vững của cả ngành cao su được quán triệt xuyên suốt.
Chuyển đổi sang năng lượng sạch
Trong một nghiên cứu mới2 đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính trong quá trình sản xuất ba sản phẩm cao su là cao su tiêu chuẩn Việt Nam (SVR), mủ cao su và cao su tấm tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu của chị Hồng Đào nhận thấy quá trình xử lý SVR phát thải nhiều nhất, lên tới 589 kg CO2 tương đương/tấn sản phẩm. Trong đó, hơn 80% tổng lượng khí thải đến từ việc tiêu thụ điện. Tuy nhiên, các sản phẩm từ SVR lại đóng vai trò rất quan trọng trong ngành cao su nên không thể cắt giảm sản lượng, và các máy móc để xử lý sản phẩm này cũng phải vận hành đúng công suất, chị phân tích. Vì vậy, quản lý việc sử dụng điện trong quy trình sản xuất SVR là một chiến lược quan trọng để giảm cả phát thải và chi phí sản xuất cho nhà máy.
Chị Hồng Đào chia sẻ phần lớn các nhà máy lớn trong nước đã sử dụng điện mặt trời mái nhà, và một nhà máy được khảo sát thậm chí đã sử dụng hoàn toàn điện mặt trời trong toàn bộ quá trình sản xuất trong các giai đoạn thấp điểm. Nghiên cứu của nhóm chị tính toán sử dụng điện mặt trời có thể giúp cắt giảm 30% lượng phát thải khí nhà kính trong quá trình sản xuất SVR.
Một nguồn năng lượng tái tạo đầy hứa hẹn khác đến từ việc thu hồi khí mê-tan thải ra từ quá trình sản xuất và các hồ điều hòa dưới dạng biogas. Ví dụ, với hiệu suất chuyển đổi điện năng là 30%, có thể tạo ra khoảng 418 kWh điện từ tổng số 228 mL khí mê-tan được tạo ra trên mỗi tấn sản phẩm cao su mỗi ngày - tương đương với một nửa công suất điện cần để sản xuất một tấn SVR và một tấn mủ cao su mỗi ngày. Thêm vào đó, chỉ cần thu hồi 30% khí mê-tan từ các hồ điều hòa là đủ để các nhà máy cao su có thể đạt trạng thái trung hòa về điện, trong đó hai sản phẩm SVR và mủ cao su có thể sản xuất hoàn toàn bằng điện từ biogas.
(1)https://www.satreps-inberbon.com/
(2) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666016425001525
Bài đăng KH&PT số 1373 (số 49/2025)
Trà My