Phế liệu làm nguồn nhiên liệu thay thế trong ngành công nghiệp xi măng

Những hậu quả về sinh thái của sự tích tụ nhiều năm các phế liệu đã rõ ràng ô nhiễm toàn bộ môi trường xung quanh bởi các sản phẩm thối rữa của các phế liệu hữu cơ và sự phân huỷ của các phế liệu polime; đầu độc đất trồng và các tầng nước ngầm do các nước thải xâm thực, độc hại. Căn cứ theo các xu thế phát triển thực tiễn của thế giới, chiến lược quản lý các phế liệu phải dựa trên việc giải quyết những nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Giảm thiểu số lượng các phế liệu phát sinh;

- Lôi cuốn tối đa các phế liệu vào việc xử lý thành dạng nguyên liệu công nghệ;

- Sử dụng những phương pháp an toàn trong việc xử lý các phế liệu với các chi phí nhỏ nhất.

Nguyên tắc chính của tất cả các chương trình về sử dụng các phế liệu ở phần lớn các nước phát triển là cấm chôn những phế liệu có thể đốt được và cấm đốt những phế liệu có thể chế biến (gia công, xử lý)…Ngay hiện nay, ở nhiều nước, các chính phủ đã ra các văn bản pháp luật nhằm giảm bớt tải trọng trong các bãi chôn phế liệu với việc đóng cửa các bãi thải vào năm 2010. Đồng thời, ở các nước, người ta giảm các khối lượng phế liệu đốt ở các nhà máy đốt rác do hiệu quả kinh tế thấp gây ra bởi những chi phí lớn cho việc làm sạch khói thải và cho tận dụng các sản phẩm được tạo ra.

Sự đốt cháy các phế liệu đảm bảo sạch về mặt sinh thái là quá trình kỹ thuật phức tạp và không hiệu quả về kinh tế. Sự đốt rác là một trong những công nghệ xử lý các phế liệu đắt nhất Những chi phí để đốt một tấn phế liệu là trên 100 USD. Đồng thời 70% toàn bộ chi phí của các nhà máy đốt rác dành cho việc làm sạch các sản phẩm được hình thành khi đốt. Vì vậy ưu việt chính của việc đốt phế liệu so với chôn là giảm rủi ro gây ra ô nhiễm đất trồng nhưng lại gây ra nguy cơ thường xuyên về ô nhiễm bầu khí quyển do các chất dioxin và các kim nặng lơ lửng trong không khí.

Trong khi đó đang tồn tại hướng tận dụng các phế liệu mà việc phát huy và áp dụng theo hướng đó đã phổ biến rộng rãi ở một số nước và đã chứng minh tính hợp lý cả về các chỉ tiêu kinh tế cũng như sinh thái. Đó là cách đôt các phế liệu công nghiệp trong các lò xi măng.Kinh nghiệm thế giới chỉ ra rằng ngành công nghiệp xi măng ngày nay là ngành có một không hai tận dụng hiệu quả các phế liệu công nghiệp: trong sản xuất xi măng có thể tận dụng những phế liệu khác nhau từ xỉ luyện kim, tro nhà máy nhiệt điện, các chất lắng cặn của các công trình làm sạch, các phế liệu chế biến gỗ, công nghiệp xeluylodơ - giấy đến rác sinh hoạt, các lốp ô tô cũ. sự đa dạng của các phế liệu người ta tận dụng được giải thích là không chỉ vì giá sử dụng chúng thấp nhưng vì cả yếu tố đặc biệt quan trọng: lò xi măng là hệ thống thiết bị đốt sạch nhất về sinh thái để tận dụng phế liệu trong đó kể cả các phế liệu nguy hiểm cho con người và môi trường xung quanh. Điều đó đạt được nhờ các yếu tố sau:

- Nhiệt độ cao của vật liệu trong lò (1.450 ⁰C) và môi trường khí (2000 ⁰C) đảm bảo quá trình tự làm sạch dòng khí, nghĩa là phân huỷ triệt để các đioxin và các thành phần nguy hiểm khác tỏng khói thoát.

- Sự lưu lại trong một thời khoảng trên 7 giây của các chất khí trong vùng nhiệt độ cao của lò với nhiệt độ trên 1.200 ⁰C.

- Môi trường kiềm của vật liệu trong lò với sự hiện hữu của môi trường khí quyển có tính axit, điều đó cho phép trung hoà một cách triệt để nhất các sản phẩm phá huỷ các phế liệu chứa Halogen.

- Chuyển động của vật liệu và khí trong dòng ngược với nhau.

- Sự tiếp xúc tăng cường giữa các pha rắn và khí.

- Sự trung hoà các kim loại nặng và độc nhờ pha lỏng của clinke xi măng.

- Thực tế không có phế liệu của công nghệ xi măng bởi vì phần khoáng chất của các phế liệu đi vào thành phần của sản phẩm cuối cùng để làm các sản phẩm hình thành clinke.

- Sự hiện hữu trong các hệ thống lò (nung) của những bộ khử bụi kiểu tĩnh điện hoặc kiểu túi đảm bảo làm sạch hiệu quả khói thải.

Năm 2002 theo các kết quả thực hiện dự án “The objective of Scoribel Holcim” về đốt so sánh các phế liệu công nghiệp (xem bảng) trong lò xi măng tại nhà máy “Obourg” thuộc công ty “Holcim” và trong thiết bị chuyên môn hoá để đốt các phế liệu của nhà máy đốt rác (Incinerator “Indaver”), Uỷ ban chuyên môn của châu Âu đã chuẩn bị báo cáo, trong đó đưa ra kết luận nhất quán: ngành công nghiệp xi măng là giải pháp có lợi nhất và an toàn nhất cho vấn đề tận dụng các phế liệu công nghiệp.

Trong việc thực hiện dự án đã sử dụng các loại phế liệu sau:

- Những chất hoà tan halogen hoá và không halogen hoá.

- Những chất thải của các vật liệu sơn - thuốc nhuộm, các loại sơn, keo….

- Những nước thải và các loại cặn.

- Những chất xúc tác đã hết hạn sử dụng, than hoạt tính đã qua sử dụng.

- Muội, các chất hấp phụ (absorbents) các chất hấp thụ (adsorbents), nhựa cây, nhựa đường, đất nhiễm dầu…

- Các phế liệu cao su và chất dẻo.

- Một lượng không lớn các phế liệu độc hại.

- Các phế liệu ngành dệt, gỗ.

Ở các nước Liên minh châu Âu (EU), Mỹ, Nhật, những vấn đề tận dụng các phế liệu được giải quyết cả ở cấp vùng, cũng như ở cấp toàn quốc gia. Năm 2000 đã thông qua chỉ thị của EU (2.000/ 76 EU) về đốt các phế liệu, chỉ thị này thể chế hoá các biện pháp về bảo vệ môi trường xung quanh, chẳng hạn như ấn định các giới hạn cho phép về các chất phát thải khi đốt các phế liệu trong các lò xi măng quay. Các quy tắc đã được thảo ra trong chỉ thị về đốt các phế liệu ở các nước EU là bắt buộc đối với các nhà máy xi măng mới, còn đối với các xí nghiệp hiện hành đã quy định giai đoạn quá độ cho việc cải tiến trước năm 2005.

Bất kỳ chỉ thị nào của các nước EU đều đi kèm theo các cơ chế tương ứng đảm bảo thực thi chỉ thị đó. Vậy thì những cơ chế như thế nào đang được nói đến. Trước hết, ngành sản xuất chế biến không phải trả tiền về những phế liệu, mà là người “sản sinh ra” những phế liệu, tức là các xí nghiệp gây ô nhiễm. các nhà máy xi măng ở Đức trung bình nhận được 25 euro cho mỗi tấn các phế liệu được xử lý, điều đó là tác nhân kích thích tốt về kinh tế đối với các nhà máy xi măng. Chỉ trong năm 2001 ở Đức đã tận dụng được 1269 nghìn tấn các phế liệu cháy được khác nhau, trong đó có 234 nghìn tấn lốp ô tô cũ và cao su, 128 nghìn tấn các dầu mỡ đã qua sử dụng, 418 nghìn phế liệu công nghiệp (chất dẻo, giấy, bông, vải sợi…), 102 nghìn tấn phế liệu sinh hoạt thuộc các loại đã qua sử dụng, 245 nghìn tấn bột xúc sinh và mỡ, 72 nghìn tấn gỗ củi, 37 nghìn tấn các phế liệu khác.

Ở Nhật – Một trong số các nước chi phí năng lượng thấp nhất thế giới năm 2001 đã sản xuất được 79,1 triệu tấn xi măng, trong đó đã sử dụng 28,1 triệu tấn phế liệu của các ngành công nghiệp khác. Ngày nay trong sản xuất một tấn xi măng của Nhật tận dụng được 355 kg phế liệu, theo kế hoạch của Bộ Kinh tế - công – thương Nhật Bản đến năm 2010 sẽ đưa con số đó lên tới 400 kg/ 1T xi măng.

Ngoài ra trong ngành công nghiệp xi nghiệp xi măng Nhật Bản còn thông qua những chương trình về sử dụng các phế liệu khác nhau chứa các chất độc hại. Đồng thời vẫn phải tuân thủ các hàm lượng dioxin trong giới hạn cho phép đối với khói thoát, hàm lượng này phải được xác định bằng cấp nanogram, đòi hỏi những thiết bị đo lường được các nhà máy xi măng Nhật tiến hành đã cho thấy rằng hàm lượng các dioxin trong khói thoát thấp hơn 0,1 nanogram/m3, thoả mãn bất cứ tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất trên thế giới.

Hoàn toàn hiển nhiên là vấn đề tận dụng các phế liệu trong sản xuất xi măng không phải là thuộc phạm trù kỹ thuật (những công nghệ này đã được nghiên cứu triển khai từ nhiều năm trước đây và đã thực hiện thành công), mà thuộc phạm trù tổ chức và pháp luật. Đã đến lúc ngành công nghiệp xi măng của các nước bắt tay vào công tác nghiên cứu triển khai, đề nghị nhà nước giải quyết các vấn đề về pháp chế để có thể nhanh chóng triển khai sử dụng các phế liệu làm nguồn nhiên liệu thay thế nhằm mang lại hiệu quả to lớn về kinh tế và sinh thái.