Nghiên cứu tận dụng tro xỉ nhiệt điện để sản xuất gạch ốp và men sứ giá rẻ

Theo thống kê của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), năm 2019, lượng tro xỉ thải từ các nhà máy nhiệt điện trong cả nước lên tới trên 12 triệu tấn, trong khi chỉ mới xử lý được 4 triệu tấn mỗi năm. Trung bình để sản xuất ra 1kWh điện sử dụng nhiên liệu than cám sẽ thải ra từ 0,9-1,5 kg tro, xỉ.

Như vậy lượng tro, xỉ phát sinh hàng năm từ 23 nhà máy nhiệt điện than đang vận hành trên cả nước hiện nay thải ra khoảng 12,2 triệu tấn. Đặc biệt, căn cứ vào Tổng sơ đồ Điện VII điều chỉnh đến năm 2030, sẽ có 46 nhà máy nhiệt điện than đi vào hoạt động với tổng công suất thiết kế đạt 41.500 MW. Do đó trong vài năm tới, nếu không có giải pháp giải quyết đồng bộ, nguy cơ lượng tro, xỉ gia tăng sẽ rất khó khăn về các bãi đổ thải.

Hằng năm, EVN đều báo cáo về việc gặp khó khăn trong việc tồn chứa, tiêu thụ tro, xỉ thải của các nhà máy nhiệt điện than (đặc biệt đối với các nhà máy ở khu vực miền Trung và phía Nam). Chính quyền và người dân nhiều địa phương đặt các nhà máy nhiệt điện than đều cảm thấy lo lắng vì tình trạng tro xỉ than gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng sức khỏe người dân cũng như sản xuất nông nghiệp.

Trên thực tế, các nhà khoa học đã khẳng định, tro xỉ nhiệt điện không phải là chất thải nguy hại. Hiện nay, qua tìm hiểu được biết trên Thế giới, việc sử dụng tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện làm vật liệu xây dựng, làm vật liệu san lấp, lót nền đường đã rất phổ biến. Tại Vương quốc Anh, hằng năm họ còn nhập khẩu hàng triệu tấn tro, xỉ về làm vật liệu xây dựng. Tại Trung Quốc, nhiệt điện than chiếm 79% công suất đặt hệ thống (nhiều hơn công suất điện của cả nước Mỹ) với lượng tro, xỉ khổng lồ lên đến hàng trăm triệu tấn và hầu hết được tái sử dụng làm vật liệu xây dựng.

Đặc biệt, từ năm 2003, Chính phủ Trung Quốc đã có quy định cấm dùng gạch nung và mỗi năm đất nước này cần 600 tỉ viên gạch chủ yếu từ tro, xỉ nhiệt điện than. Họ cho rằng, nếu không sử dụng tro xỉ, Trung Quốc sẽ phải khai thác lượng đất sét khổng lồ làm gạch. Để làm vật liệu xây dựng, đất nền các công trình, Nhật Bản sử dụng 100% lượng tro, xỉ, Hàn Quốc 97% (3% còn lại là than kém chất lượng). Ở châu Âu, một số nước dùng nhiều nhiệt điện than như Đức, Ba Lan, Séc cũng sử dụng hầu hết lượng tro, xỉ.

Chế tạo gạch ốp lát và men gốm sứ giá rẻ từ tro, xỉ nhiệt điện

Ở Việt Nam cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về tái chế tro bay xỉ than làm phụ gia cho công nghệ bê tông đầm lăn, sản xuất gạch tuynel, xi măng, thạch cao, than tái chế và cũng đã được áp dụng vào sản xuất. Trong đó không thể không kể đến nghiên cứu của TS. Vũ Hoàng Tùng, Viện Kỹ thuật hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội cùng cộng sự, đã nghiên cứu và tìm ra cách chế tạo gạch ốp lát và men gốm sứ từ tro xỉ thải ra của các nhà máy nhiệt điện.

Dựa vào thành phần khoáng và hóa học của tro xỉ, kết hợp với kinh nghiệm nghiên cứu lâu năm trong lĩnh vực vật liệu gốm, nhóm nghiên cứu nhận thấy cả tro bay và xỉ đáy lò đều có thể dùng để thay thế hoặc tạo ra hợp chất thay thế cho felspat – một loại khoáng chất được dùng làm nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất gạch ốp lát và men gốm sứ. Điều này càng có ý nghĩa lớn hơn trong bối cảnh lượng felspat trong tự nhiên ở nước ta hiện nay có trữ lượng ít ỏi, chất lượng cũng không ổn định.

Bằng cách phối trộn tro bay với đất sét, cao lanh và felspat để tạo ra gạch ốp lát, phương pháp này sẽ giúp tỉ lệ felspat cần dùng giảm xuống một nửa so với thông thường. Kết quả thử nghiệm cho thấy, thành phẩm sau khi phối trộn vẫn đảm bảo các thông số công nghệ trong quá trình sản xuất. Do đó, các đơn vị sản xuất gạch ốp lát có thể ứng dụng ngay mà không cần phải thay đổi thiết bị hoặc công nghệ sản xuất.

Với xỉ đáy lò, TS Vũ Hoàng Tùng cũng tìm ra công thức phối trộn xỉ đáy lò với Na2CO3 để tổng hợp ra frit – một loại men gốm sứ. Frit thu được bằng phương pháp này có thành phần hóa học tương tự felspat tự nhiên, có giá thành thấp do tận dụng được nguồn năng lượng là than chưa cháy hết trong tro xỉ, và không phải thực hiện bước khai thác tuyển lọc.

Hiện hai giải pháp trên đã được Cục sở hữu trí tuệ, (Bộ KH&CN) cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích bằng số VN 2-0002122 công bố ngày 25/9/2019 cho phương pháp sản xuất gạch ốp lát từ tro bay nhiệt điện và bằng số VN 2-0002028 công bố ngày 27/5/2019 cho phương pháp sản xuất frit từ tro xỉ nhiệt điện.

Tuy nhiên, để có thể đưa nghiên cứu này vào ứng dụng thực tiễn và sản xuất trên quy mô lớn, cần tiếp tục hoàn thiện, bổ sung những chính sách mang tính tổng thể để phù hợp với quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ, về việc phê duyệt đề án đẩy mạnh xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, hóa chất, phân bón làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và trong các công trình xây dựng.

Lưu Điệp