Lên men sinh học: Từ rác thải hữu cơ đến điện năng và phân bón
Công nghệ lên men sinh học là quy trình dùng vi sinh vật phân hủy chất thải hữu cơ trong điều kiện không có oxy để tạo khí sinh học, điện năng và phân bón hữu cơ, giúp giảm ô nhiễm, thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch và tái tuần hoàn dưỡng chất trở lại sản xuất nông nghiệp.
Điểm cốt lõi của công nghệ khí sinh học này là biến bài toán môi trường thành bài toán năng lượng và dinh dưỡng. Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng tái tạo tăng nhanh, xử lý hiệu quả chất thải hữu cơ Việt Nam từ rác thải thực phẩm, chất thải chăn nuôi tới rác sinh hoạt đang trở thành yêu cầu bắt buộc chứ không còn là lựa chọn. Nếu tiếp tục chôn lấp, chúng ta chỉ đổ thêm chi phí vào một hố rác khổng lồ. Còn với lên men khí metan, mỗi tấn rác là một “mỏ” năng lượng tái tạo và phân bón hữu cơ chưa được khai thác.
Dự án JICA–VNUA: Từ nghiên cứu đến mô hình CT-1000
Ngày 16/9, Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản phối hợp với Học viện Nông nghiệp Việt Nam tổ chức hội nghị chia sẻ kết quả dự án “Khảo sát tiềm năng phát triển kinh doanh bền vững đối với doanh nghiệp tư nhân trong sản xuất điện và phân bón hữu cơ bằng công nghệ lên men tạo khí metan từ các loại rác thải rắn ở Việt Nam”. Dự án nằm trong chương trình hỗ trợ phát triển kinh doanh bền vững của JICA, do liên danh Toyo Fujiko và Toyo Energy Solution đề xuất, triển khai từ tháng 5/2022 đến tháng 12/2026.
Sau 6 năm hợp tác, phía Việt Nam và Nhật Bản đã hoàn thành thử nghiệm công nghệ lên men metan từ chất thải hữu cơ trong điều kiện thực tế tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Một hệ thống đánh giá tiềm năng sinh khí metan (BMP) cùng hệ thống lên men liên tục CT-1000 đã được lắp đặt, vận hành ổn định. Đây không còn là mô hình trong phòng thí nghiệm, mà là bằng chứng rằng công nghệ khí sinh học hoàn toàn có thể cắm rễ tại Việt Nam, gắn với nhu cầu xử lý rác thực phẩm, chất thải chăn nuôi và phát triển kinh tế tuần hoàn.
CT-1000: 30 kg rác mỗi ngày và 300 kWh điện mỗi tấn
Hệ thống CT-1000 là trái tim của mô hình thử nghiệm: một thiết bị lên men liên tục với công suất xử lý 30 kg rác thải mỗi ngày, chuyển hóa chất thải hữu cơ thành khí sinh học và sản phẩm dùng làm phân bón. Điều đáng nói không chỉ là con số 30 kg, mà là tính ổn định của quá trình lên men, chứng minh rằng rác thải thực phẩm và chất thải chăn nuôi hoàn toàn có thể được xử lý tại chỗ bằng công nghệ khí sinh học thay vì phụ thuộc vào bãi chôn lấp.
Theo kết quả dự án, với hiệu suất phát điện giả định 35% và thu hồi nhiệt 50%, xử lý một tấn chất thải thực phẩm mỗi ngày có thể tạo khoảng 318 kWh điện và 454 kWh nhiệt. Đây là câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi “rác thực phẩm có giá trị gì?”. Một tấn rác – vốn thường bị đổ bỏ – nay tương đương một nguồn năng lượng tái tạo đủ để cấp điện cho nhiều hộ gia đình, đồng thời cung cấp phân bón hữu cơ cho đất nông nghiệp. Nếu các đô thị áp dụng rộng rãi, xử lý rác thực phẩm sẽ không còn là gánh nặng ngân sách mà trở thành tài sản năng lượng.
Tác động với nông dân, doanh nghiệp và mục tiêu phát thải ròng bằng 0
Việt Nam đang tiến nhanh trên con đường chuyển đổi xanh, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 theo cam kết COP26. Trong bối cảnh đó, xử lý chất thải nông nghiệp và chất thải hữu cơ đô thị không chỉ là bài toán môi trường cấp bách, mà còn là chìa khóa mở ra mô hình kinh tế tuần hoàn – biến chất thải hữu cơ Việt Nam thành tài nguyên. Hiện phần lớn chất thải hữu cơ vẫn bị chôn lấp, gây thất thoát dinh dưỡng và phát thải khí nhà kính. Công nghệ khí sinh học can thiệp đúng vào lỗ hổng này: vừa xử lý rác thực phẩm, vừa tạo năng lượng tái tạo và phân bón hữu cơ cho sản xuất nông nghiệp.
Mô hình biogas lên men khí metan đã chứng minh khả năng giải quyết bài toán môi trường, tạo năng lượng tái tạo và cung cấp nguồn phân bón cho sản xuất nông nghiệp. Nếu được nhân rộng, nông dân có thể tiếp cận nguồn phân bón hữu cơ an toàn, cải thiện đất; doanh nghiệp giảm phụ thuộc phân bón nhập khẩu và điện từ lưới; địa phương tiết kiệm chi phí xử lý rác. Khi phân bón và năng lượng vốn phải nhập khẩu được sản xuất trong nước, công nghệ này còn có thể mở ra những cơ hội kinh doanh mới. Đây là lợi ích khó bỏ qua trong bối cảnh nông nghiệp chịu áp lực chi phí đầu vào và yêu cầu giảm phát thải ngày càng cao.
Vì sao đây là giải pháp phù hợp với Việt Nam và cần được nhân rộng
Công nghệ lên men khí metan đã được áp dụng rộng rãi ở châu Âu và Nhật Bản, nơi hiện có khoảng 300 cơ sở vận hành theo mô hình này. Điều đáng chú ý là dự án tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam không sao chép máy móc mô hình nước ngoài, mà thử nghiệm, điều chỉnh để phù hợp với điều kiện địa phương, từ loại chất thải hữu cơ, khí hậu tới tập quán sản xuất. Đây là hướng đi thực tế: bắt đầu với hệ thống quy mô nhỏ và vừa như CT-1000, sau đó phát triển các cấu hình khác nhau theo nhu cầu từng địa phương và doanh nghiệp.
Trong thời gian tới, dự án kỳ vọng dùng kinh nghiệm tích lũy được để phổ biến mô hình lên men khí metan quy mô nhỏ và vừa, kết hợp quản lý chất thải, năng lượng tái tạo và nông nghiệp tuần hoàn. Phía Toyo mong muốn tiếp tục phối hợp với Học viện Nông nghiệp Việt Nam trong giáo dục, nâng cao nhận thức và phổ biến công nghệ, trong khi Học viện dự định duy trì hệ thống, nghiên cứu sử dụng phân bón hữu cơ sau lên men trên các cây trồng chủ lực và mở rộng hợp tác để nhân rộng mô hình. Câu hỏi không còn là “liệu có làm được không”, mà là “chúng ta có dám coi rác thải hữu cơ là tài sản để đầu tư nghiêm túc hay không”.
