Vi nhựa gây ra những tác hại lâu dài cho môi trường và sinh vật sống. Do đó, việc xử lý vi nhựa hiện hữu trong môi trường trở thành vấn đề cấp thiết. Bên cạnh đó, việc quản lý rác thải nhựa và thúc đẩy giảm tiêu thụ các sản phẩm từ nhựa cũng ngày càng được quan tâm.
Công nghệ xử lý ô nhiễm vi nhựa
Các nhà khoa học trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu, ứng dụng để giảm thiểu hoặc loại bỏ vi nhựa ra khỏi môi trường. Theo tác giả Ahmed và các cộng sự, trong bài viết “Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review” đăng trên Tạp chí Science of The Total Environment vào năm 2021, có các phương pháp sau:
Phương pháp vật lý, bao gồm: (1) Hấp phụ qua vật liệu lọc như than sinh học (biochar - BC) và than hoạt tính (activated carbon - AC), dựa trên đặc tính về diện tích bề mặt và độ xốp; (2) Sử dụng công nghệ màng, chẳng hạn như: siêu lọc (ultrafiltration - UF), vi lọc (microfiltration - MF), thẩm thấu ngược (reverse osmosis - RO), màng động (dynamic membrane - DM); (3) Các phương pháp xử lý ban đầu trong các hệ thống xử lý nước thải như: thiết bị sàng (sàng thô, sàng mịn, sàng siêu mịn); kỹ thuật phân tách mật độ; bể lắng cát; lọc bằng các loại hạt như than hoạt tính dạng hạt (granular activated carbon - GAC), lọc cát nhanh (rapid sand filtration - RSF) và bộ lọc dạng đĩa (disc filter - DF); (4) Quá trình tuyển nổi (flotation processes) với quy trình phổ biến nhất là tuyển nổi không khí hòa tan (dissolved air flotation - DAF); (5) Quá trình tách từ (magnetic separation process).
Bảng 1. Ưu điểm, hạn chế và mức độ hiệu quả xử lý vi nhựa của các phương pháp vật lý
(Nguồn: Biên dịch từ nghiên cứu “Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review” (Ahmed et al., 2021))
Đánh giá tổng quan bằng phân tích định lượng cho thấy, các phương pháp dựa trên bộ lọc (siêu lọc (UF), lọc cát nhanh (RSF), bộ lọc đĩa (DF), lọc bằng than hoạt tính dạng hạt (GAC)) đạt hiệu quả loại bỏ vi nhựa tốt hơn so các phương pháp khác. Trong đó, quy trình xử lý RSF giúp loại bỏ vi nhựa nhanh chóng và hiệu quả. Tuy nhiên, theo Ahmed và các cộng sự, để lựa chọn phương pháp phù hợp nhất nhằm loại bỏ vi nhựa một cách hiệu quả khỏi nước thải, cần có thêm mô tả chi tiết hơn về loại vi nhựa tương ứng theo các công nghệ xử lý khác nhau. Mức độ hiệu quả loại bỏ vi nhựa bằng các phương pháp vật lý có thể sắp xếp theo trình tự từ cao đến thấp như sau: Quá trình lọc > Quá trình tuyển nổi > Quá trình hấp phụ > Quá trình màng > Quá trình tách từ tính và mật độ.
Phương pháp sinh học, bao gồm: (1) Xử lý bằng vi sinh vật như: quá trình bùn hoạt tính (vi sinh vật tiết ra chất nền ngoại bào để hấp thụ các chất gây ô nhiễm như vi nhựa, sau đó phân hủy chúng để tạo ra các sản phẩm mong muốn); quá trình màng sinh học (vi sinh vật phát triển, bám dính trên bề mặt vi nhựa và tạo thành lớp màng, màng sinh học tích tụ các vi nhựa lại giúp dễ dàng thu gom và loại bỏ); quá trình phân hủy sinh học (liên quan đến quá trình khử polymer và khoáng hóa, được xem là quá trình thân thiện với môi trường hơn, bằng cách chuyển đổi các chất hữu cơ thành các mảnh nhỏ hơn và cuối cùng là CO2); sử dụng vi sinh vật có khả năng hấp thụ vi nhựa (một số loại vi sinh vật đã được chứng minh có khả năng phân hủy và hấp thụ vi nhựa từ môi trường); (2) Màng phản ứng sinh học (Membrane bioreactor - MBR); (3) Xử lý kỵ khí và hiếu khí (Anaerobic and aerobic digestion); (4) Đất ngập nước nhân tạo (Constructed wetlands - CWs).
Các giai đoạn loại bỏ vi nhựa trong quá trình màng sinh học (Nguồn: Biên dịch từ nghiên cứu “Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review” (Ahmed et al., 2021))
Các phương pháp xử lý sinh học có thể được áp dụng để loại bỏ đáng kể vi nhựa ở các điều kiện môi trường khác nhau. Đánh giá hiệu quả, ưu điểm và hạn chế của các phương pháp xử lý sinh học được trình bày trong Bảng 2. Quá trình màng phản ứng sinh học (MBR) và đất ngập nước nhân tạo (CWs) cho thấy hiệu quả tốt nhất. Quá trình bùn hoạt tính thông thường cũng đạt tỷ lệ loại bỏ tốt, nhưng chỉ ở một số khu vực hạn chế. Quá trình xử lý vi sinh vật khó đánh giá hiệu quả loại bỏ vi nhựa do phụ thuộc vào các vi sinh vật có liên quan. Ngoài ra, quá trình phân hủy kỵ khí và hiếu khí chỉ có thể được áp dụng hiệu quả đối với các hạt vi nhựa có khả năng phân hủy sinh học. Đánh giá chung cho thấy, MBR và CWs có tiềm năng cao trong các phương pháp xử lý sinh học để loại bỏ vi nhựa. Hiệu quả loại bỏ vi nhựa thông qua các phương pháp sinh học theo thứ tự từ cao đến thấp: MBR > CWs > Bùn hoạt tính > Xử lý bằng vi sinh vật.
Bảng 2. Ưu điểm, hạn chế và mức độ hiệu quả xử lý vi nhựa của các phương pháp sinh học
(Nguồn: Biên dịch từ nghiên cứu “Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review” (Ahmed et al., 2021))
Phương pháp hóa học, bao gồm: (1) Quá trình oxy hóa, nhằm mục đích khoáng hóa các chất polymer và chuyển chúng thành CO2, nước và các khoáng chất khác, được sử dụng rộng rãi và cho thấy hiệu quả nhất là phương pháp ozone hóa, quang-Fenton, điện-Fenton và oxy hóa xúc tác quang; (2) Quang phân và phân hủy quang xúc tác; (3) Quá trình đông tụ (Coagulation); (4) Điện đông tụ (Electrocoagulation - EC); (5) Xử lý axit-kiềm. Các phương pháp xử lý hóa học được áp dụng để nâng cao đáng kể hiệu quả loại bỏ vi nhựa trong các hệ thống xử lý nước thải. Tổng quan về từng phương pháp, ưu điểm, hiệu quả và hạn chế được trình bày trong Bảng 3.
Bảng 3. Ưu điểm, hạn chế và mức độ hiệu quả xử lý vi nhựa của các phương pháp hóa học
(Nguồn: Biên dịch từ nghiên cứu “Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review” (Ahmed et al., 2021))
Hiệu suất trung bình của việc loại bỏ vi nhựa bằng các phương pháp hóa học theo thứ tự từ cao xuống thấp: Quang-Fenton > Điện đông tụ > Ozon hóa > Điện-Fenton > Kết tụ sol-gel > Đông tụ > Fenton biến tính. Tuy nhiên, theo đánh giá chung, không có phương pháp xử lý nào trong số này có thể loại bỏ vi nhựa khỏi bùn và nước thải bị ô nhiễm khi được thực hiện đơn lẻ mà không kết hợp thêm bất kỳ phương pháp xử lý vật lý hoặc sinh học nào khác. Hơn nữa, các sản phẩm phụ cũng như một số bùn thứ cấp sinh ra trong một số phương pháp như keo tụ, EC, kết tụ sol-gel cần được xử lý thêm.
Ngoài các phương pháp như đã nêu ở trên, việc ứng dụng nhiệt phân và đồng nhiệt phân đang được đánh giá là những phương pháp tiềm năng mới để loại bỏ vi nhựa và tạo ra nhiên liệu với chi phí thấp. Theo đó, các vật liệu carbon rắn như rác thải nhựa, rác hữu cơ rắn, sinh khối được nhiệt phân phá vỡ chuỗi polymer để tạo thành các loại khí khác nhau, ví dụ như H2, CO2, CO, CH4 và một số hydrocarbon khác (thành phần khí tùy thuộc phạm vi nhiệt độ áp dụng và đặc tính của vật liệu). Đây là phương pháp có tính khả thi để xử lý vi nhựa trong bùn thải khi chúng bị trộn lẫn với các chất gây ô nhiễm khác. Tuy nhiên, phương pháp này cần nhiều nghiên cứu hơn về mức nhiệt để thiết lập quy trình xử lý một cách hiệu quả.
Tại Việt Nam, trong phạm vi dữ liệu tiếp cận được, chưa ghi nhận nghiên cứu xử lý vi nhựa, mà chủ yếu là các nghiên cứu tái chế và xử lý rác thải nhựa – nguồn tạo ra vi nhựa. Theo Cơ sở dữ liệu quốc gia về KH&CN, mới chỉ có nhiệm vụ KH&CN cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị xử lý rác thải nhựa thân thiện với môi trường cho các khu bảo tồn biển phù hợp với điều kiện Việt Nam - Thử nghiệm áp dụng tại quần đảo Cát Bà Hải Phòng” do Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội chủ trì được công bố. Nhiệm vụ này đề cập đến phương pháp nhiệt phân chất thải nhựa. Các nhà khoa học đã thiết kế, chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống nhiệt phân chất thải nhựa với công suất 5kg/giờ. Hệ thống được thiết kế nhỏ gọn, dễ vận hành, sử dụng nguồn điện 3 pha và có tổng công suất tiêu thụ điện từ 12-16 kWh. Kết quả thử nghiệm cho thấy, hệ thống hoạt động hiệu quả, khí thải và tro xỉ đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường; dầu nhiệt phân thu được có thể dùng làm nhiên liệu hoặc tái chế thành các sản phẩm hữu ích khác.
Vận hành thử nghiệm hệ thống nhiệt phân chất thải nhựa (Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
Chính sách, pháp luật liên quan đến quản lý ô nhiễm vi nhựa của Việt Nam
Các công nghệ xử lý ô nhiễm vi nhựa đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, phát triển, trong bối cảnh vi nhựa vẫn tiếp tục tồn tại và ảnh hưởng đến các sinh vật sống. Do đó, bên cạnh các công nghệ nhằm xử lý nước thải, loại bỏ vi nhựa trong môi trường, cần có những giải pháp giảm thiểu rác thải nhựa, giảm nguồn phát sinh vi nhựa.
Theo Tổng luận “Chính sách, pháp luật quản lý ô nhiễm vi nhựa của một số quốc gia trên thế giới và đề xuất cho Việt Nam”, Đảng và Nhà nước đã có nhiều chủ trương, chính sách nhằm nâng cao hiệu quả quản lý rác thải nhựa, góp phần kiểm soát nguồn gốc phát sinh vi nhựa như: Nghị quyết số 24-NQ/TW ngày 3/6/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khoá XI về chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu, tăng cường quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường, đã xác định nhiều nhiệm vụ cụ thể về bảo vệ môi trường, trong đó có nhiệm vụ về quản lý rác thải; Nghị quyết 36-NQ/TW ngày 22/10/2018 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XII về Chiến lược phát triển bền vững kinh tế biển Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045, đã đặt mục tiêu đến năm 2030, Việt Nam ngăn ngừa, kiểm soát và giảm đáng kể ô nhiễm môi trường biển, tiên phong trong khu vực về giảm thiểu rác thải nhựa đại dương; Luật Bảo vệ môi trường 2020 được Quốc hội khóa 14 ban hành ngày 17/11/2020, quy định điều khoản riêng về rác thải nhựa và vi nhựa: “Giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế và xử lý rác thải nhựa, phòng, chống ô nhiễm rác thải nhựa đại dương” (Điều 73).
Liên quan đến vi nhựa, Chỉ thị số 33/CT-TTg ngày 20/8/2020 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường quản lý, tái sử dụng, tái chế, xử lý và giảm thiểu rác thải nhựa cũng chỉ rõ: “Bộ Tài nguyên và Môi trường nghiên cứu, xây dựng hàng rào kỹ thuật môi trường đối với các sản phẩm, hàng hóa chứa hạt vi nhựa, nano nhựa và túi ni lông để phòng ngừa các tác động xấu đến sức khỏe con người, môi trường sinh thái; nghiên cứu, đề xuất lộ trình cấm sử dụng hạt vi nhựa trong sản xuất hóa mỹ phẩm, may mặc, phân bón...; Bộ Công Thương tổ chức rà soát, công bố các sản phẩm sản xuất trong nước và nhập khẩu có chứa vi nhựa, nano nhựa để người tiêu dùng biết; Bộ Khoa học và Công nghệ thúc đẩy đổi mới, sáng tạo, nghiên cứu và chuyển giao công nghệ sản xuất vật liệu thân thiện với môi trường nhằm thay thế nhựa trong sản xuất, kinh doanh như: vật liệu nhựa phân hủy ở trong nước biển, vật liệu nhựa sinh học (bio plastic), ứng dụng công nghệ dùng xenlulo, thay thế vật liệu nhựa bằng giấy; thúc đẩy, hỗ trợ các nhiệm vụ nghiêncứu khoa học và công nghệ liên quan đến tái chế và xử lý chất thải nhựa”. Từ đây, nhiều chương trình, đề án, kế hoạch liên quan đến việc quản lý, thực hiện các biện pháp kiểm soát ô nhiễm nhựa và thúc đẩy tái chế chất thải nhựa cũng đã được triển khai trên cả nước.
Năm 2022, Viện Khoa học Môi trường (trực thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường) cũng đã triển khai nhiệm vụ KH&CN cấp Bộ “Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn nhằm đề xuất chính sách kiểm soát ô nhiễm vi nhựa tại Việt Nam” để đánh giá tổng quan về kinh nghiệm của một số nước trên thế giới về chính sách kiểm soát ô nhiễm vi nhựa, từ đó có cơ sở đề xuất chính sách kiểm soát ô nhiễm vi nhựa phù hợp với tình trạng ô nhiễm tại Việt Nam.
Có thể thấy, hiện nay, việc quản lý, kiểm soát ô nhiễm vi nhựa là vấn đề rất được quan tâm. Các chính sách và quy định pháp luật về quản lý rác thải nhựa tại Việt Nam đã và đang được hoàn thiện. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các quy định cụ thể về quản lý rác thải vi nhựa; chưa có các nghiên cứu sâu và quy định pháp luật về tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật để kiểm soát vi nhựa trong các sản phẩm, mỹ phẩm,…, cũng như thiếu nghiên cứu khoa học về các phương pháp giải quyết lượng vi nhựa đang tồn tại trong môi trường sống. Do đó, ngoài định hướng, tuyên truyền nâng cao ý thức người dân giảm rác thải nhựa, cần thu hút đầu tư và đổi mới công nghệ tái chế rác thải nhựa, cũng như có các quy định cụ thể hơn trong quản lý các sản phẩm, hàng hóa sử dụng nguyên liệu nhựa, qua đó, giúp giảm nguồn phát sinh vi nhựa ra môi trường.
Duy Sang
----------------------------------------
Tài liệu tham khảo:
[1] CSDL quốc gia về KH&CN (ngày lấy dữ liệu: 20/01/2025)
[2] Ahmed, M. B.et al. (2021). Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review. Science of The Total Environment.
[3] Cổng thông tin KH&CN TP. Hải Phòng. (2024). Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị xử lý rác thải nhựa thân thiện với môi trường cho các khu bảo tồn biển phù hợp với điều kiện Việt Nam, thử nghiệm áp dụng tại quần đảo Cát Bà. http://hpstic.vn/news/Nghien-cuu-thiet-ke-che-tao-thiet-bi-xu-ly-rac-thai-nhua-than-thien-voi-moi-truong-24320.html
[4] Cục Thông tin KH&CN quốc gia. (2021). Tổng luận: Chính sách, pháp luật quản lý ô nhiễm vi nhựa của một số quốc gia trên thế giới và đề xuất cho Việt Nam.