Hiện nay, chuyển đổi chất thải sinh khối thành những dạng năng lượng và vật liệu sạch, giúp bảo vệ môi trường và đảm bảo an ninh năng lượng là một hướng đi tất yếu mà bất cứ quốc gia nào cũng ráo riết theo đuổi. 

Thông tin quan trọng 

• Chuyển đổi chất thải sinh khối thành vật liệu chức năng là một lĩnh vực tiềm năng và đầy triển vọng trong ngành công nghiệp năng lượng và môi trường. Việc chuyển đổi này có thể giúp giải quyết vấn đề chất thải và đóng góp vào nỗ lực chống biến đổi khí hậu.
• Các công nghệ chuyển đổi chất thải sinh khối thành vật liệu chức năng đã được phát triển và thử nghiệm trong nhiều năm qua. Các sản phẩm vật liệu chức năng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như xây dựng, đóng gói, sản xuất điện tử, v.v…

Chất thải sinh khối 

Chất thải sinh khối từ nông nghiệp hay công nghiệp là nguồn nhiên liệu quan trọng để sản nhiệt hay điện năng. Sử dụng chất thải làm nhiên liệu có lợi rất nhiều cho môi trường, nó làm giảm lượng cacbon dioxit tỏa ra khi dùng các nguồn năng lượng truyền thống. 

Có tổng cộng bốn cách để sản xuất năng lượng sinh khối:

1. Phản ứng lên men đường, tinh bột và cellulose để tạo ra cồn. Sau đó, cồn được loại bớt nước để trộn với xăng. Hợp chất được tạo thành được gọi là xăng sinh học – biofuel. 
2. Sử dụng dầu béo để sản xuất biodiesel. 
3. Sử dụng các bộ phận khác của thực vật như lá, cành cây, hạt,…để sản xuất than củi sau khi đã được phơi khô, xay nhỏ, ép viên.
4. Sử dụng các phế thải có nguồn gốc sinh học để tạo ra biogas bằng cách chôn, ủ, lên men yếm khí (cách lý với khí ô xi).

Nguồn cung nhiên liệu sinh khối tại Việt Nam 

Dưới đây là bản số liệu thống kê nguồn cung cấp sinh khối từ gỗ. 

Đơn vị: Triệu tấn 

Nguồn cung sinh khối từ phế thải nông nghiệp 

Vật liệu tạo ra từ chất thải sinh khối 

Chuyển đổi chất thải sinh khối thành vật liệu là quá trình sử dụng các phương pháp kỹ thuật để tái chế, xử lý và chuyển đổi các chất thải sinh khối thành các sản phẩm vật liệu mới có thể tái sử dụng được. 

Quá trình này thường bao gồm các bước như tách các thành phần cấu tạo của chất thải sinh khối, xử lý và chuyển đổi chúng thành các sản phẩm mới như bột giấy, gỗ tấm ép, composite, pellet nhiên liệu, sinh học dẫn xuất,…

Cùng với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường, các loại vật liệu từ sinh khối như composite xanh đang được nghiên cứu và sản xuất để tạo ra các vật liệu chất lượng cao và giúp giảm thiểu lượng khí thải trong nền kinh tế thấp cacbon. 

Các thành phần chính của sinh khối như cenllulose, hemicenllulose và lignin là nguồn nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp sản xuất vật liệu không dầu mỏ và đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các vật liệu thân thiện với môi trường.

Các nghiên cứu biến chất thải sinh khối thành vật liệu 

Việc sử dụng nguồn nguyên liệu sinh khối để sản xuất vật liệu hữu dụng đang được quan tâm và nghiên cứu rộng rãi tại Việt Nam. Một số nghiên cứu tiêu biểu tại Việt Nam như: 

Sử dụng tro hút khí để sản xuất gạch không nung

Viện Khoa học Vật liệu và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu sử dụng tro hút khí để sản xuất gạch không nung. Nghiên cứu này đã thành công khi sản xuất được gạch không nung với chất lượng tốt và giá thành thấp hơn so với gạch nung truyền thống.

Quá trình sản xuất gạch không nung bằng tro hút khí bao gồm các bước như sau:

• Thu gom tro hút khí từ nhà máy luyện kim, nhiệt điện hoặc các ngành công nghiệp khác.
• Xử lý tro hút khí để loại bỏ các chất độc hại và tạp chất.
• Trộn tro hút khí với các nguyên liệu khác như đất sét, tro bay, cát và nước để tạo thành hỗn hợp đồng nhất.
• Ép hỗn hợp đồng nhất trong khuôn để tạo thành gạch không nung.
• Sấy khô và xử lý bề mặt gạch để tạo độ bền và độ bóng cho sản phẩm.

Nghiên cứu cho thấy, sản phẩm gạch không nung được sản xuất từ tro hút khí có độ chịu lực và độ bền cao, đồng thời có khả năng giữ nhiệt và cách âm tốt hơn so với gạch nung truyền thống. Ngoài ra, quá trình sản xuất cũng ít tốn năng lượng hơn và giảm thiểu được lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường.

Sử dụng bã mía để sản xuất đồ dùng gia dụng

Bã mía là một loại chất thải sinh học được tạo ra trong quá trình sản xuất đường mía. Bã mía không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn gây khó khăn trong việc xử lý và tiêu thụ. 

Bã mía có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm đồ dùng gia dụng như ly, tô, đĩa, khay, bình nước,…. Sản phẩm này không chỉ có tính thẩm mỹ cao mà còn có khả năng chịu lực tốt, bền vững, không độc hại, dễ tái chế.

Ngoài ra, người ta còn cho tách tơ cellulose và lignin từ bã mía để sản xuất giấy, gỗ nhựa, vật liệu xây dựng như tấm ván ép, tấm ốp tường, ván ép công nghiệp và các sản phẩm khác.

Sử dụng bã mía để sản xuất than hoạt tính

Bã mía là một loại chất thải sinh học được tạo ra trong quá trình sản xuất đường mía. Bã mía không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn gây khó khăn trong việc xử lý và tiêu thụ. Vì vậy, nghiên cứu sử dụng bã mía để sản xuất than hoạt tính là một giải pháp tiềm năng trong việc giảm thiểu chất thải và tận dụng tài nguyên.

Nghiên cứu của Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã chứng minh được khả năng sản xuất than hoạt tính từ bã mía. Theo đó, bã mía được xử lý trước bằng phương pháp hydro hóa, sau đó được nung ở nhiệt độ cao để tạo ra than hoạt tính.

Than hoạt tính sản xuất từ bã mía có tính năng hấp phụ khí độc hại, đặc biệt là khí CO2. Sản phẩm này có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như trong ngành sản xuất điện, sản xuất khí đốt và trong các quá trình xử lý nước.

Việc sử dụng bã mía để sản xuất than hoạt tính không chỉ giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị kinh tế cao và hữu ích cho xã hội.

Kết luận

Chất thải sinh khối trước đây thường được xem như là rác thải và không có giá trị kinh tế. Việc chuyển đổi chúng thành vật liệu chức năng giúp tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế, đóng góp vào phát triển kinh tế và giảm thiểu chi phí đầu vào cho ngành công nghiệp.

Xem thêm: Tương lai sinh khối –  Phát triển năng lượng sạch Việt Nam