Xử lý tro, xỉ bằng kết dính vô cơ: Công nghệ mới nhiều hi vọng

Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn công nghệ mới, phù hợp xử lý tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện hiện nay, đó là sử dụng chất kết dính vô cơ để tạo tro xỉ thành khối rắn, gọi là bê-tông geopolymer. Công nghệ này đặc biệt ở chỗ, không sử dụng xi-măng, không loại bỏ than dư dưới 5%, mà chỉ sử dụng các khoáng chất tự nhiên sẵn có tại Việt Nam như sét, cao lanh, bùn phù sa... làm chất kết dính trong quá trình đóng rắn tro xỉ.

TS Phương Thảo.

Phóng viên Báo Đại Đoàn Kết có cuộc trò chuyện với TS Phương Thảo - thành viên nhóm nghiên cứu xung quanh đề tài này.

PV:Chị có thể giới thiệu về công trình nghiên cứu của nhóm?

TS Phương Thảo:Hiện tại ở Việt Nam để tạo ra năng lượng điện họ sử dụng nhiệt điện nhiều nhất. Các nhà máy khi đốt than để tạo ra năng lượng dạng nhiệt để phát thành điện, thì sản phẩm của quá trình sau khi đốt than ra thành sản phẩm chính có 2 loại là tro bay và xỉ.

Khi nhu cầu năng lượng điện càng cần nhiều thì các nhà máy càng mở rộng thêm. Nhưng tùy vào lượng than đốt mà lượng tro, xỉ sẽ tăng lên rất nhiều và chất lượng sẽ khác nhau. Trước đây những nhà máy đốt than, sử dụng than có chất lượng kém thì tro bay và xỉ ra có hàm lượng than dư rất cao.

Vấn đề tro, xỉ không phải là vấn đề mới, nó cũng đã phổ biến tràn lan. Sản phẩm ra chất rắn và bay khói bụi mù mịt. Xỉ cũng không dùng làm gì cả, nhất là xỉ của quá trình nhiệt điện. Mỗi nhà máy sẽ có một diện tích mặt bằng để đổ xỉ ra, hoặc xỉ được dập nước cho đỡ bay, đỡ bụi. Khi vấn đề tro, xỉ trở nên báo động như vậy, đã có những công trình như làm xi-măng đầm lăn ở thủy điện Sơn La… Nhưng vấn đề tro bay này muốn sử dụng được như công nghệ làm xi-măng thì phải tách bớt hàm lượng than để thấp dưới khoảng 5% mới làm được.

Đề tài thực hiện ở Đại học Khoa học Tự nhiên là đề tài do PGS Trần Hồng Côn làm chủ trì, tôi tham gia đề tài với tư cách là thư ký và là một trong những thành viên của nhóm. Đây là đề tài thuộc nhiệm vụ khoa học- công nghệ mà Bộ Công thương giao trường Khoa học Tự nhiên thực hiện, phải làm ra sản phẩm là 1.000 viên gạch không nung, 30 m2 lớp lót nền đường. Chúng tôi sử dụng công nghệ gọi là mới, nhưng là mới ở Việt Nam thôi. Công nghệ sử dụng những chất kết dính vô cơ, với các chất kiềm hoạt hóa khác nhau sẽ có khả năng đóng rắn và gắn kết những thành phần bở rời giống như thành phần tro bay hay xỉ nhiệt điện.

Nhóm đề tài đã tiến hành thử, ra được sản phẩm khá thành công nếu đánh giá về mặt tiêu chuẩn, chất lượng so với mặt bằng chung. Với công nghệ này tro bay và xỉ sẽ được đóng rắn lại bằng khoáng sét tự nhiên và có hoạt hóa. Khi đóng rắn được tro bay và xỉ như vậy, cường độ nén của nó sẽ đạt mức độ mình mong muốn. Đó là làm gạch không nung, nghĩa là không dùng nhiệt mà dùng lực ép, dùng chất kết dính vô cơ để gắn kết tro xỉ. Bây giờ tro xỉ không phải đống đổ ra với thể tích lớn nữa mà được gắn vào tạo thành những viên gạch hoàn toàn có thể xây dựng được. Hoặc với lượng lớn hơn có thể làm nền bê tông. Nhóm có thử nghiệm làm một khoảng bê tông gọi là bê tông xanh. Công nghệ này nó gắn với khái niệm bê tông xanh. Nghĩa là không phải dùng xi-măng, không phải dùng các kết dính phải xẻ đá để làm xi-măng, mà từ những khoáng sét rất tự nhiên như cao lanh, trường thạch… Sau khi hoạt hóa thì gắn kết được. Tro xỉ nhiệt điện, là những chất hoàn toàn có thể đóng rắn được. Từ những chất thải rắn bị bỏ đi giờ đây có thể làm vật liệu xây dựng, làm bê tông nền móng của các công trình giao thông, làm đường…

Nhóm có gặp nhiều khó khăn trong quá trình nghiên cứu không, thưa chị?

- Khó khăn lớn nhất là việc lấy được lượng tro xỉ nhiệt điện với hàm lượng lớn. Khoảng 100 kg hoặc mấy trăm kg chẳng hạn thì được, nhưng lớn hơn nữa thì khó. Hồi đầu nhóm đề tài đã đi khảo sát một số nhà máy nhiệt điện ở miền Bắc và tập trung ở Phả Lại. Ở đây có 2 nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 và Phả Lại 2. Hai nhà máy này cùng nằm trong 1 tập đoàn nhưng có 2 công nghệ, dây chuyền khác nhau. Chúng tôi muốn xem chất lượng tro xỉ của những nhà máy này phát ra thế nào. Nhóm cũng đi đến nhà máy nhiệt điện Thái Bình, hoặc nhà máy nhiệt điện Uông Bí. Khi đánh giá các thành phần thì đều thấy hàm lượng than dư trong tro bay và xỉ rất cao. Hàm lượng này cao không thích hợp để làm bê tông đầm lăn được.

Chúng tôi xuống xin mẫu ở Phả Lại để làm với lượng nhỏ khá thành công. Đó là những viên gạch nhỏ kích thước 5cm. Nhưng khi làm ra những lượng lớn thì khó khăn hơn rất nhiều. Vì phải dùng đến hàng chục tấn tro xỉ. May mắn chúng tôi được mọi người giúp đỡ.

Tính ứng dụng của đề tài này như thế nào?

- Đề tài này đã tiến hành được 2 năm, đang đi đến phần kết thúc để nghiệm thu. Sản phẩm đã được đánh giá của một số cơ quan bên ngoài như: Viện vật liệu xây dựng hoặc những trung tâm kiểm định chất lượng sản phẩm. Bản thân tôi đánh giá đề tài khá khả quan, có thể áp dụng được. Đề tài này khác biệt so những nghiên cứu trước đây, đó là hàm lượng than dư rất cao nhưng không phải tiền xử lý, không cần phải qua tuyển nổi để loại bỏ than dư.

Từ trước tro bay ở nhà máy nhiệt điện miền Bắc, họ sẽ bằng cách nào đó bán được ra ngoài. Xi-măng, các phụ gia xi-măng hiện nay được thu mua rất nhiều. Nhưng xỉ thì hiện tại chưa có ai xử lý được. Với công nghệ mà nhóm đề tài làm sẽ kết hợp đóng rắn được cả xỉ và tro bay. Đồng thời nhóm cũng làm được với các chất thải rắn khác như bùn đỏ từ boxit Tây nguyên. Họ thải ra rất nhiều bùn bỏ đi, hàm lượng kiềm rất cao. Bằng công nghệ này có thể làm những viên gạch màu đỏ từ bùn đỏ… Hoặc có thể đóng rắn các chất thải từ những nhà máy phân bón bằng công nghệ này được. Đề tài này có thể triển khai được rất nhiều hướng xử lý chất thải rắn khác nhau chứ không phải chỉ tro bay hay xỉ.

Sản phẩm gạch không nung được thử nghiệm.

Đề tài này có nhận được sự ủng hộ của các nhà máy nhiệt điện hay không? Để ứng dụng đề tài vào thực tế còn có những khó khăn gì, thưa chị?

- Nhà nghiên cứu nào cũng vậy, đều muốn đề tài nghiên cứu có thể ứng dụng ra thị trường. Nghiên cứu tạo thành sản phẩm có thể ứng dụng được là điều mà nhóm nghiên cứu luôn luôn hướng tới. Không phải những nghiên cứu cơ bản trong phòng thí nghiệm, những nghiên cứu mang tính hàn lâm chỉ là nền tảng cốt lõi. Nhưng để xử lý đối tượng môi trường cụ thể thì rất muốn được ứng dụng, được công nhận sản phẩm làm ra, chứ không phải để đấy, tro bay, tro xỉ vẫn không được xử lý, vẫn gây ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên chế tài, tất cả những hành lang pháp lý để có thể coi tro xỉ nhiệt điện như một vật liệu xây dựng có thể xử lý được thì lại là chuyện khác. Khối lượng tro xỉ lớn như vậy nếu bây giờ chỉ xử lý chôn lấp hoặc để phát thải tự nhiên bên ngoài thì khói bụi cuốn lên, hàm lượng kim loại nặng tích lũy, rồi nếu vào nguồn nước… sẽ gây ảnh hưởng rất lớn. Ngay cả các công ty nhiệt điện cũng không đủ mặt bằng để tro xỉ.

Thực ra các nhà máy nhiệt điện họ không gây khó khăn gì và rất muốn mình có thể xử lý được. Tuy nhiên trên thực tế họ vẫn bán được tro bay. Do đó, có thể họ không kì vọng lắm. Sản phẩm có thể đóng rắn phần xỉ thì được.

Bên cạnh đó, tro bay và xỉ nhiệt điện muốn sử dụng được phải có giấy cấp phép, chứng minh nó là sản phẩm, không phải chất thải nguy hại. Nghĩa là phải qua rất nhiều bước kiểm soát sản phẩm, đo đạc các chỉ tiêu ô nhiễm phóng xạ, hàm lượng kim loại nặng bao nhiêu để biết được sản phẩm đó không phải là chất thải nguy hại. Ví dụ có một công ty đo và dán mác sản phẩm đó không phải chất thải nguy hại mới có thể bán ra được.

Nếu như vậy, sản phẩm tạo ra từ những chất thải này có thể yên tâm sử dụng được không?

- Đây là công nghệ dùng các chất kiềm hoạt hóa, bản thân các chất trong này đã đóng rắn và cố định các dạng kim loại nặng không thể phát tán ra ngoài môi trường được. Đề tài cũng không chỉ có phần đóng rắn lại, cứng hóa tro và xỉ đấy. Chúng tôi cũng đã có thí nghiệm để thấy sự ảnh hưởng đối với môi trường như thế nào. Chúng tôi có ngâm vào trong nước bình thường và nước muối, đồng thời đo các thành phần có thể gây ô nhiễm. Đo sản phẩm từ trước và sau khi ngâm. Ví dụ như thành phần của tro bay và xỉ chúng tôi cũng phải xem xét xem có những thành phần kim loại thế nào. Sau khi đóng rắn xong thì đo lại nước phát sinh từ sản phẩm đấy. Hiện tại, các kim loại nặng đều ở dưới mức cho phép…

Trân trọng cảm ơn chị!

Huyền Trang (thực hiện)