Phát triển bền vững là mục tiêu mà nhiều quốc gia hướng tới, do những lợi ích lâu dài mang lại từ tương lai. Kinh tế tuần hoàn, một trong những mô hình phát triển bền vững đang được nhiều quốc gia lựa chọn, trong đó có Việt Nam nói chung và TP.HCM nói riêng.
Sự chuyển dịch tất yếu
Phát triển kinh tế với mô hình tuyến tính truyền thống đã và đang gây ra nhiều áp lực do suy giảm tài nguyên, gia tăng chất thải gây ô nhiễm môi trường. Trong khi đó, kinh tế tuần hoàn (KTTH) chú trọng tái sử dụng các phế liệu và rác thải được xem là giải pháp giúp phát triển bền vững, tạo cân bằng giữa môi trường và giá trị kinh tế. Chính vì thế, chuyển dịch kinh tế, từ tuyến tính sang KTTH đang trở thành ưu tiên của nhiều nước trên thế giới, với những thành công đã được ghi nhận tại các nước thuộc khối EU, Mỹ, Trung Quốc,…
Phát triển kinh tế tuần hoàn đang dần trở thành xu hướng của các quốc gia (Nguồn: VOV)
Thống kê tại EU cho thấy, mỗi năm có khoảng 2,5 tỷ tấn rác thải; quy trình xử lý nguyên vật liệu và sản xuất hàng hóa tạo ra 45% lượng khí thải là CO2. Việc áp dụng mô hình KTTH sẽ giúp giảm một lượng lớn phát thải khí nhà kính, đảm bảo khả năng cung ứng nguồn nguyên liệu thô cho quá trình sản xuất, tăng trưởng kinh tế (khoảng 0,5% GDP/năm), tạo thêm 700.000 việc làm, tính tới năm 2030.
Trong khối EU, Đan Mạch và Thụy Điển là hai quốc gia có quan điểm tích cực trong việc chuyển đổi sang KTTH với chiến lược dài hạn và bền vững. Chiến lược KTTH giai đoạn 2018-2022 của Đan Mạch hướng tới các mục tiêu: tăng cường vai trò của các doanh nghiệp với tư cách là động lực chính cho quá trình chuyển dịch sang KTTH; hỗ trợ KTTH thông qua dữ liệu hoá và số hoá về quá trình sản xuất, phân phối, tiêu dùng của sản phẩm; thúc đẩy KTTH thông qua thay đổi thiết kế, cấu tạo sản phẩm nhằm nâng cao bảo vệ môi trường và sức khoẻ cộng đồng; hình thành thói quen tiêu dùng mới thông qua KTTH; tạo lập thị trường cho rác thải công nghệp, nguồn nguyên liệu thô; gia tăng giá trị của các nguồn nguyên liệu có nguồn gốc thực vật. Còn tại Thụy Điển, hệ thống pháp lý giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường quy định rõ việc đánh thuế cao các loại chất thải, ưu đãi với sử dụng năng lượng tái tạo từ thủy điện và nhiên liệu sinh học. Vì thế, Thụy Điển đã tái chế 53% vật liệu nhựa tiêu dùng trong đời sống, 50% chất thải trong ngành xây dựng, tái chế 99% rác thải thành năng lượng điện.
Ở Châu Á, Singapore trở thành điểm sáng về thúc đẩy KTTH. Ngay từ năm 1980, nước này đã phát triển công nghệ biến rác thải thành năng lượng, với việc xây dựng 4 nhà máy, xử lý 90% lượng rác thải, công suất lên đến 1.000 tấn rác/ngày.
Tại Hàn Quốc, luật về loại bỏ chất thải thực phẩm ban hành năm 2013 quy định cụ thể về tiêu chuẩn thu gom chất thải. Theo đó, người dân sẽ phải trả thêm tiền nếu lượng chất thải này vượt quá khối lượng cho phép. 60% số tiền đó sẽ được Chính phủ dùng để chi trả cho việc thu gom và xử lý chất thải phát sinh.
Sớm nhận thấy việc mở rộng hoạt động công nghiệp là nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường, Trung Quốc ngay từ những năm 90 đã bắt đầu có những động thái hướng đến phát triển KTTH. Năm 2018, Biên bản ghi nhớ về hợp tác KTTH giữa Trung Quốc và EU đã được ký kết. Dự kiến, sự chuyển dịch sang mô hình KTTH sẽ giúp Trung Quốc tiết kiệm 5,1 nghìn tỷ USD (chiếm 14% GDP) vào năm 2030, và 11,2 nghìn tỷ USD (chiếm 16% GDP dự kiến) vào năm 2040.
Việt Nam hướng đến mô hình KTTH
Kinh tế Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều vấn đề cấp thiết: tốc độ tiêu thụ năng lượng gia tăng, suy giảm tài nguyên ở mức báo động trong nhiều năm gần đây. Từ năm 2015, chất thải rắn phát sinh tại Việt Nam khoảng 35,7 triệu tấn. Việt Nam trở thành nước nhập khẩu ròng năng lượng (dự báo, tới năm 2030, nước ta có thể phải nhập tới 100 triệu tấn than mỗi năm). Ngoài ra, Việt Nam liên tục tăng nhập khẩu dầu thô, kim loại, chất dẻo nguyên liệu,… Theo số liệu của World Bank, chỉ riêng ô nhiễm không khí đã khiến Việt Nam mất đi 5,18% GDP năm 2013, ô nhiễm nước có thể gây thiệt hại tới 3,5% GDP vào năm 2035.
Nhận thức rõ tầm quan trọng của KTTH, Việt Nam đã sớm có chủ trương phát triển cân bằng giữa kinh tế và môi trường. Việc ứng dụng KTTH gắn với phát triển bền vững, với tăng trưởng xanh càng được quan tâm đề cập nhiều hơn, trong những năm gần đây. Nghị quyết số 55-NQ/TW (2020) của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 chính thức đặt ra nhiệm vụ về thúc đẩy KTTH và phát triển bền vững; đề ra các giải pháp phát triển năng lượng tái tạo, trong đó khẳng định: “Ưu tiên sử dụng năng lượng gió và mặt trời cho phát điện; khuyến khích đầu tư xây dựng các nhà máy điện sử dụng rác thải đô thị, sinh khối và chất thải rắn đi đôi với công tác bảo vệ môi trường và KTTH”.
Đặc biệt, việc đưa khái niệm KTTH vào Luật Bảo vệ môi trường (sửa đổi), được Quốc hội thông qua năm 2020, là một trong những bước đột phá trong chính sách môi trường của Việt Nam. Trong đó, KTTH được hiện diện trong nhiều quy định, từ nhãn nguy hại, nhãn sinh thái, nhãn xanh, đến quy định về mở rộng trách nhiệm của nhà sản xuất, yêu cầu tái chế, tái sử dụng và thu gom chất thải, các quy định về tín dụng xanh, trái phiếu xanh, công nghiệp môi trường, dịch vụ môi trường…
Gần đây nhất, tại Đại hội Đảng lần thứ XIII năm 2021, Việt Nam cũng thể hiện quyết tâm theo đuổi mục tiêu phát triển bền vững trên nền tảng KTTH, phát triển năng lượng tái tạo và kêu gọi hạn chế phát thải carbon trong quá trình sản xuất công nghiệp. Phương án xử lý rác thải rắn bằng quy trình chôn lấp phải được hạn chế và nhường chỗ cho những quy trình tái sử dụng hiệu quả những nguồn thải trong sinh hoạt và sản xuất. Định hướng xây dựng nền kinh tế xanh, KTTH, thân thiện với môi trường giai đoạn 2021-2030 đã được đề xuất. Đặc biệt, việc “khuyến khích phát triển mô hình KTTH để sử dụng tổng hợp và hiệu quả đầu ra của quá trình sản xuất” là một trong nhiều giải pháp chiến lược trong 10 năm tới.
Tạo vật liệu thân thiện môi trường trong xu thế KTTH tại TP.HCM
Hưởng ứng những động thái thúc đẩy triển khai mô hình KTTH, phát triển bền vững của Chính quyền, các nhà nghiên cứu tại TP.HCM đã có nhiều giải pháp cụ thể, thiết thực trong tái chế chất thải, biến rác thải thành những tài nguyên mới, vật liệu mới bền vững, gắn liền với tăng trưởng xanh.
Aerogel là vật liệu rắn nhẹ nhất thế giới có thể “đứng” trên hoa cỏ (nguồn: VTC)
Nhiều ý tưởng nhằm tận dụng chất thải trong nông nghiệp và công nghiệp (như rơm rạ, giấy, bao bì, lốp xe, tro bay,…) đã được hiện thực hóa thành các sản phẩm có tính ứng dụng cao, điển hình như aerogel. Được ví như siêu vật liệu của tương lai (với các đặc tính như nhẹ nhất, rắn nhất, cách điện tốt nhất, mật độ vật chất thấp nhất), aerogel trở thành loại vật liệu tiềm năng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ và đời sống như: vật liệu cách nhiệt, cách âm, chống cháy,… sử dụng trong các ngành điện, công nghiệp vũ trụ, ngành mỹ phẩm, dược phẩm,… Chính vì thế, việc sản xuất aerogel từ phế thải là tư duy đổi mới, sáng tạo trong công cuộc bảo vệ môi trường, bảo tồn thiên nhiên, mở ra những ứng dụng đầy hứa hẹn.
Nghiên cứu tái chế vật liệu aerogel từ những chiếc lốp xe bỏ đi của TS. Thái Bá Quốc là một minh chứng. Hướng nghiên cứu này được TS. Thái Bá Quốc theo đuổi từ khi còn là sinh viên Trường Đại học Bách khoa (Đại học Quốc gia TP.HCM). Ước tính mỗi năm có một tỷ lốp xe phế liệu được thải ra trên thế giới. Với đặc tính bền lâu và không phân hủy, chỉ 40% được tái sử dụng thành các sản phẩm có giá trị thấp; trong khi 49% được đốt để tạo ra năng lượng và ít nhất 11% bị chôn lấp (tạo nên nguy cơ rỉ nước gây ra ô nhiễm môi trường), TS. Thái Bá Quốc và cộng sự đã sử dụng các sợi gia cường (chiếm 5-10%) trong lốp xe cũ để làm thành phần chính cho aerogel. Loại sợi này chủ yếu là các nylon và polyester cấu thành, nên có độ bền cơ học cao. Sợi được xử lý loại bỏ tạp chất và nghiền nhỏ, kích thước khoảng 10-30 micromet.
Nhóm nghiên cứu không sử dụng dung môi hữu cơ mà chỉ dùng nước và công nghệ sấy đông khô trong khoảng thời gian từ 10-15 giờ. Phương pháp này đơn giản và thân thiện với môi trường, giúp cấu trúc aerogel không bị phá vỡ, biến dạng sau khi sấy. Aerogel được tạo ra từ quy trình sấy này có hình thái đa dạng, khối lượng trong khoảng 25-100 kg/m3, tùy nồng độ chất kết dính và sợi (tương đương khối lượng của xốp). Nghiên cứu này hiện đang được chuyển giao cho một doanh nghiệp Việt Nam để sản xuất ở quy mô công nghiệp, góp phần giải quyết bài toán lốp xe phế thải trong nước.
Cũng nghiên cứu sản xuất vật liệu aerogel composite từ các vật liệu thân thiện môi trường, PGS.TS. Nguyễn Trường Sơn (Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM) chọn xuất phát điểm từ chất thải rơm rạ và vỏ trấu, lượng chất thải lớn trong ngành sản xuất lúa gạo ở Việt Nam (đa phần rơm rạ và vỏ trấu bị đốt bỏ gây lãng phí và ô nhiễm. Trong khi đó, trong rơm rạ có đến 38% cellulose và tro trấu chứa khoảng 90% silica). Kết quả nghiên cứu đã được Tổ chức Sở hữu trí tuệ thế giới cấp bằng độc quyền sáng chế (số WO2014/17879 A1) vào năm 2014.
Aerogel chế tạo từ giấy thải, giúp chuyển đổi nguồn chất thải thành vật liệu mới thân thiện với môi trường (Nguồn: TrendsVietNam)
Theo đó, aerogel được sản xuất từ polysaccharide, giấy báo, bao bì,... Vật liệu cellulose aerogel được tạo thành có khối lượng riêng rất nhỏ, độ xốp cao, khả năng hút nước tốt, độ dẫn nhiệt thấp,... có thể thay thế vật liệu hút dầu thương mại không thân thiện môi trường (như polypropylene) trong xử lý dầu tràn.
Với một nghiên cứu khác, PGS.TS. Nguyễn Trường Sơn cũng sử dụng rơm rạ và vỏ trấu để sản xuất cellulose-silica composite aerogel . Với nghiên cứu này, các ưu điểm của cellulose và silica đã được kết hợp, tạo ra loại aerogel mới, có khả năng cách nhiệt, cách âm và độ bền tốt, giá rẻ và thân thiện môi trường. Vật liệu này có thể thay thế cho các loại vật liệu có giá thành cao, gây ô nhiễm môi trường (như polyurethane), hoặc gây bệnh phổi (như sợi bông khoáng). Hiện hai công nghệ của PGS.TS. Nguyễn Trường Sơn đã được doanh nghiệp của Singapore đồng ý hợp tác sản xuất.
Gần đây nhất, nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa (Đại học Quốc gia TP.HCM) cũng đã sản xuất thử nghiệm thành công các sản phẩm aerogel và aerogel composite từ tro bay, sử dụng công nghệ sấy thăng hoa và dung môi xanh, cùng chất kết dính thân thiện với môi trường để tạo ra vật liệu cách nhiệt và cách âm. Đây là kết quả từ nhiệm vụ KH&CN “Phát triển công nghệ sản xuất vật liệu aerogel composite từ tro bay định hướng ứng dụng làm vật liệu siêu nhẹ, cách âm, cách nhiệt” do PGS.TS Lê Thị Kim Phụng làm chủ nhiệm, vừa được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu vào cuối tháng 12/2021.
Tổng hợp aerogel từ tro bay (Nguồn: Sở KH&CN TP.HCM)
Tro bay là bụi khí thải dạng hạt mịn, thu được từ quá trình đốt cháy than đá trong các lò hơi, lò đốt rác,… có chứa các oxit kim loại (silic, nhôm, canxi, sắt, magie và lưu huỳnh) và có thể chứa một lượng than chưa cháy, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Trước đây, cũng đã có những nghiên cứu tổng hợp aerogel từ silica được trích ly và thu hồi từ tro bay bằng phương pháp sol-gel truyền thống, nhưng quy trình còn phức tạp, sử dụng nhiều hóa chất không thân thiện môi trường hoặc sử dụng dung môi và hóa chất đắt tiền. Ngoài ra, nhiều thông số của vật liệu chế tạo từ tro bay vẫn chưa phù hợp với thực tiễn. Phần lớn các nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, kém hiệu quả về mặt kinh tế. Với việc không sử dụng hóa chất độc hại, thay vào đó là các nguyên liệu có giá thành thấp (như tro bay và sợi rPET), các chuyên gia tại Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã thành công trong việc biến phế thải ô nhiễm môi trường thành vật liệu xây dựng có hiệu quả kinh tế cao (vật liệu aerogel và aerogel composite từ tro bay có chi phí rất thấp, chỉ khoảng 59.000 đồng/m2), kỳ vọng thu hút được nhiều đầu tư từ các doanh nghiệp. Nhóm cũng đã xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu cao cấp từ tro bay nhằm tận dụng nguồn phế phẩm công nghiệp dồi dào, giải quyết vấn đề ô nhiễm tro bay tại các bãi chứa, sẵn sàng chuyển giao cho doanh nghiệp trong nước.
Với vị thế là một trung tâm kinh tế lớn, năng động nhất nước; trước xu hướng phát triển của KTTH và những tác động tích cực mà nó mang lại, TP.HCM cần đi đầu phát triển mô hình kinh tế này trong cả nước. Việc triển khai các đề tài, dự án tái chế và quản lý chất thải rắn, phục vụ nhu cầu và xu hướng KTTH chính là những bước đi cơ bản để Thành phố phát triển bền vững, trên nền tảng hệ sinh thái nhà doanh nghiệp – nhà nước – nhà trường (viện nghiên cứu, trường đại học), đảm bảo vai trò kết nối vùng kinh tế trọng điểm phía Nam và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long với cả nước.
Thu Hà
--------------------------------------------------------------------------------
Tài liệu tham khảo
[1] ThS. Phạm Tiến Mạnh, ThS. Ngô Thị Hằng. Kinh nghiệm quốc tế về phát triển kinh tế tuần hoàn và bài học cho Việt Nam. https://tapchitaichinh.vn/tai-chinh-kinh-doanh/kinh-nghiem-quoc-te-ve-phat-trien-kinh-te-tuan-hoan-va-bai-hoc-cho-viet-nam-338246.html
[2] PGS.TS. Trần Kim Chung. Xu thế phát triển nền kinh tế tuần hoàn tại Việt Nam trong tình hình mới. https://tapchitaichinh.vn/su-kien-noi-bat/xu-the-phat-trien-nen-kinh-te-tuan-hoan-tai-viet-nam-trong-tinh-hinh-moi-338093.html
[3] Châu An. Kinh tế tuần hoàn - hướng phát triển bền vững cho doanh nghiệp. https://moit.gov.vn/phat-trien-ben-vung/kinh-te-tuan-hoan-thuc-day-cho-chien-luoc-san-xuat-va-tieu-dung-ben-vung.html
[4] Nguyễn Xuân.Nhà khoa học Việt tái chế lốp xe thành siêu vật liệu cách nhiệt. https://vnexpress.net/nha-khoa-hoc-viet-tai-che-lop-xe-thanh-sieu-vat-lieu-cach-nhiet-4362638.html
[5] Hương Giang.Sáng chế vật liệu siêu nhẹ, thân thiện môi trường từ phế thải nông nghiệp. https://scp.gov.vn/tin-tuc/t12010/sang-che-vat-lieu-sieu-nhe-than-thien-moi-truong-tu-phe-thai-nong-nghiep.html
[6] Sở KH&CN TP.HCM.Sản xuất vật liệu cách âm - cách nhiệt "siêu nhẹ" từ phế thải tro bay. https://dost.hochiminhcity.gov.vn/hoat-dong-so-khcn/san-xuat-vat-lieu-cach-am-cach-nhiet-sieu-nhe-tu-phe-thai-tro-bay/