Khả năng khai thác nguồn năng lượng tái tạo trong sản xuất gốm sứ

Giá cả nhiên liệu leo thang, phát thải khí nhà kính và nhận thức của dân chúng về các hoạt động công nghiệp gây ô nhiễm môi trường là các vấn đề mà các nhà sản xuất trong công nghiệp gốm sứ phải đối mặt. Tuy nhiên nhiều nhà sản xuất đã nhận thấy rằng việc toạ lạc gần các bãi rác thải lại có thể là cơ hội phát triển. Có lẽ vì thế vấn đề khí rác thải được khá nhiều nhà sản xuất gốm sứ  quan tâm. Nhiên liệu và tiết kiệm nhiên liệu là vấn đề luôn được các nhà sản xuất gốm sứ quan tâm.

Phần lớn người dân nghĩ rằng rác chôn lấp là điều tệ hại không thể tránh khỏi của xã hội. Tuy nhiên với công nghệ hiện tại xử lý rác thải tận dụng khí sinh của rác thải chôn lấp (LFG) có thể tạo giá trị nhiên liệu (năng lượng đáng kể). Rác thải chôn lấp có thể cung cấp năng lượng giá trị, giá thành thấp và có thể được gọi là năng lượng sạch. Ngoài ra, việc thu gom và kiểm soát khí ga rác thải chôn lấp (LFG) sẽ làm giảm đáng kể lượng phát thải khí nhà kính (GHG). Với sự quan tâm của toàn thế giới về các biện pháp giảm thiểu sự phát thải khí nhà kính thì việc sử dụng khí rác thải chôn lấp (LFG) sẽ là giải pháp đóng góp hiệu quả cần được thúc đẩy.

Cơ sở khoa học

Khí rác thải chôn lấp là phụ phẩm tự nhiên của sự phân huỷ rác thải hữu cơ chôn lấp. Nó chứa chủ yếu khí methane- thành phần chủ yếu của khí tự nhiên, và CO₂. Thay vì để LFG tự thoát ra ngoài không khí, các nhà sản xuất gốm sứ có thể thu gom và sử dụng như nguồn năng lượng nung sản phẩm. Việc sử dụng LFG sẽ cho nhiều hiệu quả môi trường cùng lúc bao gồm giảm mùi, giảm thiểu các chất độc hại, ngăn chặn thoát khí methane vào môi trường và giảm khả năng thay đổi khí hậu… Khí methane hiệu quả hơn khí CO₂ gấp 20 lần trong việc hấp thụ nhiệt trong không khí trong quá trình 100 năm.

Khí rác thải chôn lấp được thu gom bởi hệ thống giếng thu và bơm đưa đến trạm trung tâm để xử lý và phụ thuộc mục đích sử dụng cuối cùng của khí ga LFG  (Hình 1). Sau trạm này, khí LFG được đốt thay thế nhiên liệu hoá thạch trong các thiết bị nhiệt (sấy, nung) hay được sử dụng để sản xuất điện. Cách sử dụng mới nhất hiện nay là nâng cấp chất lượng khí LFG để có thể sử dụng trong hệ thống cấp khí ga thiên nhiên hay dùng làm nhiên liệu cho các phương tiện vận tải.

Chương trình mở rộng sử dụng khí methane rác thải chôn lấp (LMOP) của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đã hoạt động được hơn 10 năm. Hiện nay khoảng 450 dự án đang được thực hiện chỉ trong nước Mỹ (trên thế giới hơn 1100 dự án). Theo EPA, ít nhất 540 bãi chôn lấp rác hiện tại có thể được sự trợ giúp của Chương trình dự án. Các bãI chôn lấp rác thải này có khả năng cung cấp 1285 MW hay có thể cung cấp 6,6 tỷ m³ khí đốt cho các ngành công nghiệp sử dụng.

Việc tạo ra điện từ LFG chiếm 2/3 các dự án hiện đang hoạt động tại Mỹ. Điện dùng cho nhu cầu tại chỗ hay để bán vào mạng điện có thể sử dùng nhiều loại công nghệ khác nhau bao gồm các chạy nồi hơi và tuốc bin. Một số dự án sản xuất điện sẽ làm tăng tính hiệu quả hơn do sử dụng nhiệt thải từ các thiết bị phát điện để cung cấp nước nóng và hơi nước cho các sử dụng khác.

Việc sử dụng trực tiếp LFG thay thế nguồn nhiên liệu hoá thạch chiếm 1/3 các sự án hiện đang hoạt động. Khí LFG có thể dùng trực tiếp để đốt nồi hơi, sấy, nung… hay các ứng dụng nhiệt khác. Hiện tại EPA tài trợ 7 dự án trong công nghiệp gốm sứ sử dụng LFG như nhiên liệu (xem bảng 1).
Bảng 1. Một số nhà máy công nghiệp gốm sứ sử dụng khí LFG 

Khía cạnh môi trường 

Trong khi tiết kiệm đáng kể giá thành nhiên liệu khi sử dụng LFG, các nhà máy gốm sứ còn tạo ra cơ chế đáp ứng các mục đích môi trường. Hiệu quả kinh tế là động lực thúc đẩy mạnh mẽ tuy nhiên khía cạnh bảo vệ môi trường và trách nhiệm hợp tác xã hội cũng là một động lực mạnh đối các dự án sử dụng LFG.Nhiều công ty và cá nhân có các cố gắng tình nguyện để giảm phát thải khí nhà kính và đang tìm kiếm thị trường này. Nhu cầu phát triển này đối với giảm khí nhà kính là thêm động lực nữa đố với việc sử dụng LFG: sự phát triển các sự án giảm phát thải khí nhà kính tại các bãi chôn lấp rác thải thông qua thu gom và kiểm soát tự nguyện LFG. Theo các số liệu công bố mới đây, các dự án giảm khí methane (như  các dự án LFG) tiếp tục được đánh giá cao trên thị trường giảm khí thải nhà kính GHG với giá trung bình của năm 2007 là 6 USD cho một tấn khí CO₂ tương đương trên cơ sở thương mại tại thị trường GHG.
Ví dụ, nếu LFG được thu gom tự nguyện từ các bãi chôn lấp rác thải và sử dụng trong các dự án LFGE cung cấp 15 MMBtu/h cho lò nung gạch (khoảng 13,5 m³/phút khí LFG), thì sẽ tương đương giảm khí nhà kính GHG (do phân huỷ methane) khoảng 52.000 tấn khí CO₂ tương đương năm. Trên cơ sở giá thị trường là 6 USD/ tấn khí CO₂ tương đương, thì giá trị của việc giảm khí GHG sẽ trị giá hơn 300.000 USD/năm. Ngoài ra, việc giảm khí nhà kính GHG do không dùng nhiên liệu hoá thạch trong lò nung cũng sẽ khoảng 6200 tấn khí CO₂ tương đương mỗi năm (thay cho khí thiên nhiên).

Các nhà sản xuất cũng nên xem xét khía cạnh quảng bá (marketing) của việc sử dụng nhiên liệu tái tạo như LFG. Ngày càng nhiều công ty tìm kiếm cách quảng bá hình ảnh kinh doanh bền vững của họ như là một phần triết lý công ty và đặt sản phẩm của họ trong thị trường đối với các đòi hỏi của khách hàng về sản phẩm “xanh”. Do LFG được quy định là nhiên liệu tái tạo theo nhiều tiêu chuẩn quốc tế nên việc sử dụng LFG có thể sẽ thúc đẩy các nhà sản xuất đáp ứng các mục tiêu này.