Giới thiệu

Khái niệm về kinh tế tuần hoàn đang ngày càng nhận được sự quan tâm như một phản ứng trước những thách thức môi trường ngày càng gia tăng, bao gồm quản lý chất thải, cạn kiệt tài nguyên, và biến đổi khí hậu. Một trong những công nghệ quan trọng giúp thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang kinh tế tuần hoàn là nhiệt phân—một quá trình nhiệt hóa học biến chất thải thành các tài nguyên có giá trị. Trong bài viết dưới đây, chúng ta sẽ khám phá vai trò của nhiệt phân trong kinh tế tuần hoàn và đưa ra các ví dụ chi tiết về cách các ngành công nghiệp đang áp dụng giải pháp sáng tạo này.

Kinh Tế Tuần Hoàn Là Gì?

Trước khi tìm hiểu về nhiệt phân, điều quan trọng là hiểu về mô hình kinh tế tuần hoàn. Khác với kinh tế tuyến tính truyền thống (lấy, chế tạo, thải bỏ), kinh tế tuần hoàn hướng đến giảm thiểu chất thải, kéo dài vòng đời sản phẩm, và thúc đẩy hiệu quả sử dụng tài nguyên. Mô hình này được xây dựng dựa trên ba nguyên tắc:

1. Loại bỏ chất thải và ô nhiễm ngay từ khâu thiết kế – Các sản phẩm được thiết kế để kéo dài tuổi thọ, dễ tái sử dụng và tái chế.
2. Giữ sản phẩm và nguyên liệu trong vòng đời sử dụng – Thông qua tái sử dụng, sửa chữa và tái chế, nguyên liệu được liên tục quay trở lại nền kinh tế.
3. Phục hồi các hệ thống tự nhiên – Tập trung vào các phương thức phục hồi hệ sinh thái tự nhiên thay vì khai thác cạn kiệt.

Nhiệt phân là một ví dụ hoàn hảo về công nghệ phù hợp với các nguyên tắc này, vì nó chuyển đổi chất thải thành các sản phẩm mới có thể tái sử dụng, giúp khép kín vòng tuần hoàn.

Nhiệt phân Là Gì?

Nhiệt phân là quá trình nung nóng các nguyên liệu hữu cơ (như nhựa, cao su, và sinh khối) trong điều kiện thiếu oxy, phá vỡ chúng thành các phân tử nhỏ hơn. Tùy thuộc vào nhiệt độ và nguyên liệu sử dụng, nhiệt phân có thể tạo ra:

• Dầu sinh học (bio-oil)– Một loại nhiên liệu lỏng có thể được tinh chế để sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.
• Khí tổng hợp (syngas) – Hỗn hợp khí (hydro, carbon monoxide, v.v.) có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng.
• Than sinh học (biochar) – Một sản phẩm rắn giàu carbon thường được sử dụng để cải thiện sức khỏe đất hoặc như một phương pháp cô lập carbon.

Bằng cách chuyển hóa chất thải thành các sản phẩm có giá trị, nhiệt phân hỗ trợ kinh tế tuần hoàn bằng cách cung cấp một phương pháp bền vững để xử lý chất thải không thể tái chế và giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu mới.

Nhiệt phân Trong Thực Tiễn: Ví Dụ Từ Các Ngành Công Nghiệp

1. Nhiệt phân Trong Ngành Công Nghiệp Nhựa

Ngành công nghiệp nhựa là một trong những lĩnh vực chính đang áp dụng công nghệ nhiệt phân. Với việc sản xuất nhựa toàn cầu đạt hơn 380 triệu tấn mỗi năm, chất thải nhựa là một mối quan ngại lớn về môi trường. Mặc dù tỷ lệ tái chế đang được cải thiện, nhiều loại nhựa như bao bì đa lớp và nhựa bị ô nhiễm vẫn rất khó tái chế bằng phương pháp cơ học.

Nhiệt phân cung cấp giải pháp bằng cách chuyển đổi các loại nhựa không thể tái chế thành các tài nguyên có giá trị như dầu, có thể được tinh chế thành nhựa chất lượng nguyên sinh hoặc sử dụng làm nhiên liệu. Ví dụ:

• Brightmark, một công ty có trụ sở tại Hoa Kỳ, sử dụng công nghệ Nhiệt phân tiên tiến để chuyển hóa chất thải nhựa thành dầu diesel, naphtha (nguyên liệu thô để sản xuất nhựa mới), và sáp. Nhà máy của họ ở Indiana có thể xử lý 100.000 tấn nhựa mỗi năm, biến những chất thải lẽ ra đã bị chôn lấp thành các sản phẩm có thể tái sử dụng.
• Plastic Energy, có trụ sở tại châu Âu, vận hành các nhà máy Nhiệt phân quy mô lớn chuyển đổi nhựa hết vòng đời thành TACOIL, một sản phẩm mà các công ty hóa dầu sử dụng để tạo ra nhựa mới. Công nghệ của họ cho phép nhựa được tái chế nhiều lần, kéo dài vòng đời của nó và giảm nhu cầu về nguyên liệu hóa thạch.

2. Nhiệt phân Trong Ngành Tái Chế Lốp Xe

Lốp xe cũ là một trong những loại chất thải khó xử lý nhất và thường bị chôn lấp, mất hàng trăm năm để phân hủy. Nhiệt phân đưa ra một giải pháp bền vững bằng cách phá vỡ lốp xe thành các sản phẩm có ích như dầu, carbon đen và thép.

• Enviro, một công ty Thụy Điển, đã phát triển quy trình nhiệt phân độc quyền để tái chế vật liệu từ lốp xe cũ. Hệ thống của họ sản xuất dầu và carbon đen tái chế (rCB), có thể tái sử dụng trong lốp xe mới hoặc làm nguyên liệu thô cho các ngành công nghiệp khác, giảm nhu cầu sử dụng carbon đen nguyên sinh.
• Ở Ấn Độ, các công ty như Tyre Nhiệt phân India đang xây dựng các nhà máy nhiệt phân để chuyển đổi lốp xe hết hạn sử dụng thành dầu nhiên liệu, carbon đen và khí đốt. Điều này mang lại lợi ích kép: giảm lượng chất thải từ lốp xe và tạo ra một nguồn năng lượng mới.

3. Nhiệt phân Trong Sinh Khối Và Nông Nghiệp

Chất thải nông nghiệp, chẳng hạn như các tàn dư cây trồng, chất thải lâm nghiệp, và phân động vật, là một lĩnh vực khác mà nhiệt phân có thể đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy kinh tế tuần hoàn. Bằng cách xử lý chất thải hữu cơ này, nhiệt phân tạo ra biochar, một sản phẩm có giá trị có thể được sử dụng để cải thiện sức khỏe đất, cô lập carbon, và tăng năng suất cây trồng.

• Cool Planet Energy Systems, có trụ sở tại Hoa Kỳ, sử dụng nhiệt phân để chuyển hóa chất thải nông nghiệp thành biochar và nhiên liệu sinh học. Công nghệ của họ giúp nông dân hoàn trả carbon vào đất, cải thiện độ phì nhiêu và giảm phát thải khí nhà kính. Biochar của họ đã được chứng minh là làm tăng khả năng giữ nước và giảm nhu cầu sử dụng phân bón hóa học.
• Ở Kenya, Miti Mingi Maisha Bora, một sáng kiến nông nghiệp bền vững, sử dụng nhiệt phân để xử lý chất thải từ nông trại thành biochar. Điều này không chỉ giúp quản lý chất thải hữu cơ mà còn cung cấp cho nông dân một phương pháp kinh tế để cải thiện năng suất đất, thúc đẩy hệ thống nông nghiệp bền vững hơn.

4. Nhiệt phân Trong Chuyển Đổi Chất Thải Thành Năng Lượng

Nhiệt phân cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi rác thải đô thị (MSW) thành năng lượng. Các nhà máy chuyển đổi chất thải thành năng lượng sử dụng công nghệ nhiệt phân giúp giảm khối lượng chất thải chôn lấp đồng thời sản xuất ra khí tổng hợp (syngas) có thể được sử dụng để tạo ra điện hoặc nhiệt.

• Tại Trung Quốc, nhiệt phân đang trở thành xu hướng trong quản lý chất thải. Đất nước này đang phải đối mặt với thách thức lớn về sản lượng rác thải, tạo ra hàng trăm triệu tấn MSW mỗi năm. Để đối phó, một số nhà máy chuyển đổi chất thải thành năng lượng đang sử dụng công nghệ nhiệt phân để chuyển đổi rác thải hữu cơ thành khí tổng hợp, giúp cung cấp năng lượng cho các lưới điện địa phương. Ví dụ, thành phố Luoyang đã triển khai một nhà máy như vậy để giảm bớt áp lực lên các bãi chôn lấp và cung cấp năng lượng sạch cho cộng đồng địa phương.

5. Nhiệt phân Trong Công Nghiệp Dầu Sinh Học

Công nghệ nhiệt phân không chỉ hạn chế ở việc xử lý nhựa và lốp xe, mà còn có thể sử dụng để sản xuất dầu sinh học từ sinh khối. Dầu sinh học có thể được tinh chế thành các sản phẩm hóa dầu và nhiên liệu sinh học, làm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

• Anellotech, một công ty công nghệ xanh có trụ sở tại Mỹ, đã phát triển quy trình nhiệt phân để chuyển đổi sinh khối thành các hóa chất bền vững và dầu sinh học. Họ sử dụng gỗ phế thải và các chất thải nông nghiệp để sản xuất các sản phẩm thay thế hóa dầu thông thường, giúp giảm lượng khí thải carbon và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên.
• BTG Biomass Technology Group, có trụ sở tại Hà Lan, sử dụng công nghệ nhiệt phân để sản xuất dầu sinh học từ gỗ phế thải và các sinh khối khác. Sản phẩm của họ, Pyrolysis Oil, có thể được sử dụng làm nhiên liệu tái tạo cho các nồi hơi công nghiệp hoặc trong các hệ thống sưởi.

Lợi Ích Của Nhiệt phân Trong Kinh Tế Tuần Hoàn

Công nghệ nhiệt phân đang trở thành một phần quan trọng trong mô hình kinh tế tuần hoàn nhờ vào khả năng chuyển hóa chất thải thành các sản phẩm có giá trị. Những lợi ích nổi bật của nhiệt phân bao gồm:

1. Giảm Lượng Chất Thải Chôn Lấp – Bằng cách chuyển đổi chất thải thành dầu, khí, và than sinh học, nhiệt phân giảm đáng kể lượng chất thải được đưa vào bãi chôn lấp.
2. Tạo Nguồn Tài Nguyên Mới – Nhiệt phân tạo ra các sản phẩm như dầu, khí, và carbon đen có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác, giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên mới.
3. Giảm Phát Thải Khí Nhà Kính – Các sản phẩm từ nhiệt phân, chẳng hạn như than sinh học, có khả năng cô lập carbon và giúp giảm phát thải khí nhà kính.
4. Tạo Năng Lượng Tái Tạo – Khí tổng hợp và dầu sinh học từ quá trình nhiệt phân có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng sạch và tái tạo.

Kết Luận

Công nghệ nhiệt phân đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang kinh tế tuần hoàn, mang lại giải pháp hiệu quả để xử lý chất thải và tạo ra các sản phẩm có giá trị. Từ việc xử lý nhựa và lốp xe cho đến sinh khối và chất thải đô thị, các ngành công nghiệp trên toàn thế giới đang áp dụng nhiệt phân như một công cụ bền vững giúp giảm chất thải và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên.

Với tiềm năng phát triển mạnh mẽ và những lợi ích rõ ràng trong cả khía cạnh kinh tế lẫn môi trường, nhiệt phân chắc chắn sẽ trở thành một công nghệ cốt lõi trong các giải pháp tuần hoàn trong tương lai.

Tài liệu tham khảo

1. Alfa Laval (n.d.) Pyrolysis of plastics: Challenges and solutions. Available at: https://www.alfalaval.co.uk/media/stories/sustainability/pyrolysis-of-plastics-challenges-and-solutions/
2. Analytik Jena (n.d.) Chemical recycling: How analytical solutions enable an effective circular economy. Available at: https://www.analytik-jena.com/knowledge/blog/posts/chemical-recycling-how-analytical-solutions-enable-an-effective-circular-economy/
3. Business Norway (n.d.) WAI environmental solutions: Waste treatment for the circular economy. Available at: https://businessnorway.com/solutions/wai-environmental-solutions-waste-treatment-for-the-circular-economy
4. DVA (n.d.) The circular economy: How pyrolysis fits in. Available at: https://www.dva.com.vn/blogs/the-circular-economy-how-pyrolysis-fits-in
5. Ecomation (n.d.) Pyrolysis solutions. Available at: https://www.ecomation.com/pyrolysis-solutions
6. Power Engineering (n.d.) How does pyrolysis fit in the circular economy puzzle?. Available at: https://www.powereng.com/library/how-does-pyrolysis-fit-in-the-circular-economy-puzzle/
7. ScienceDirect (2023) Pyrolysis: An emerging process for biochar and syngas production. Journal of Cleaner Production. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652623001798
8. Weibold (n.d.) Pyrolysis of end-of-life tires offers solutions for circular economy. Available at: https://weibold.com/pyrolysis-of-endoflife-tires-offers-solutions-for-circular-economy

Giới thiệu về GTST

GTST, viết tắt của Green Technology Solutions Trading, nổi trội trong thương mại quốc tế bằng cách tập trung vào các mặt hàng xanh và cung cấp vật liệu bền vững, ít carbon cho các nhà sản xuất để giảm lượng khí thải CO2 và thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn. Bằng cách tích hợp các công nghệ tiên tiến, chúng tôi giúp các doanh nghiệp giảm thiểu lượng khí thải carbon và đóng góp vào các nỗ lực ứng phó với biến đổi khí hậu toàn cầu, định vị mình là đơn vị dẫn đầu trong các hoạt động thương mại thân thiện với môi trường.

‍