Tác giả: Thanh Hai

Với mục đích cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn sản xuất, trong việc sử dụng lò hơi tầng sôi đồng xử lý chất thải rắn của các nhà máy sản xuất giấy bao bì từ nguyên liệu giấy thu hồi, nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư, sản xuất kinh doanh và bảo vệ môi trường, Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam phối hợp cùng Viện Chiến lược, Chính sách Tài nguyên và Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường) tổ chức Hội thảo: “Đồng xứ lý chất thải rắn trong lò hơi tầng sôi tại các nhà máy sản xuất giấy bao bì công nghiệp từ nguyên liệu giấy thu hồi”.

Thời gian: 8h00 Thứ 3, ngày 6 tháng 12 năm 2022

Địa điểm: Phòng hội thảo Helix – tầng 6, Khách sạn Lake Side, số 23 Ngọc Khánh, Ba Đình, Hà Nội

Thành phần: Đại diện các cơ quan quản lý Nhà nước về khoa học công nghệ và bảo vệ môi trường tại Trung ương, địa phương, các nhà khoa học và các Hiệp hội, Doanh nghiệp có liên quan.

Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam và Viện Chiến lược, Chính sách Tài nguyên và Môi trường trân trọng kính mời Quý đơn vị tham dự.

Xin đăng ký trước ngày 01/12/2022 theo liên lạc sau:

Văn phòng Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam. Số điện thoại: 024.6654.2872  Hoặc: 096.886.0333 (Mr. Lương Chí Hiếu), 097.780.5832 (Mrs. Đặng Mai Anh)

Email: vanphong.vppa@gmail.com.

Xin trân trọng cảm ơn và rất mong được đón tiếp!

Giấy mời tham dự Hội thảo “Đồng xử lý chất thải rắn trong lò hơi tầng sôi tại các nhà máy sản xuất giấy bao bì công nghiệp từ nguyên liệu giấy thu hồi”

Cơ hội và thách thức trong ngành giấy Việt Nam

Ngành giấy là một trong 5 ngành công nghiệp có mức độ tiêu thụ năng lượng lớn trên thế giới – đứng vị trí thứ 5 và tỷ trọng sử dụng chiếm tới 4% năng lượng toàn cầu mỗi năm. Do mức độ tiêu thụ năng lượng lớn như vậy nên nhu cầu tiêu hao nhiên liệu tương ứng cũng vô cùng lớn.

Hiện nay, các nguồn nhiên liệu chính được sử dụng trên toàn cầu chia thành ba nhóm gồm Nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu, gas; nhiên liệu biomass và nhiệt/điện.

Hình 1. Các nguồn nhiên liệu chính sử dụng trên toàn cầu

Theo số liệu thống kê, than và biomass đều chiếm tỷ trọng 40% tại thị trường châu Á; tại các quốc gia thuộc vùng lãnh thổ châu Âu, châu Mỹ và châu Úc thì dầu, gas và điện là các nguồn nhiên liệu được ưa chuộng hơn hết, chiếm tỷ trọng từ 25% – 65%, trong khi đó, nhiên liệu sinh khối chỉ chiếm khoảng 15% trong tổng cơ cấu. (Nguồn: atiofny.com)

Trong những năm gần đây, tại Việt Nam, biomass là nguồn nhiên liệu chính phục vụ cho hoạt động sản xuất của ngành giấy và chiếm khoảng 45%, tiếp theo đó là than đá chiếm 30%, còn lại là các nhiên liệu khác như dầu, khí đốt,…

Hình 2. Cơ cấu nhiên liệu sử dụng trong ngành Giấy tại Việt Nam

Điều này chứng tỏ, cơ cấu năng lượng trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng đang có sự chuyển dịch.

Thời gian qua, chuỗi cung ứng nhiên liệu trên toàn cầu liên tục gặp thách thức.

Nền kinh tế Việt Nam đang phát triển với tốc độ cao, kéo theo đó là sự gia tăng mạnh mẽ nhu cầu về năng lượng. Đây là vấn đề đang đặt ra nhiều thách thức rất lớn khi mà các nguồn năng lượng sơ cấp như than đá, dầu khí… đang cạn kiệt, không đủ cho nhu cầu trong nước. Trong khi đó, các nguồn nhiên liệu được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy hiện nay chủ yếu vẫn bao gồm than đá, gas, dầu,…

Theo sau đó, các quốc gia vừa bước vào giai đoạn bình thường mới sau đại dịch Covid, thì gần đây, xung đột giữa Nga – Ukraine đẩy giá dầu và nhiều loại nguyên, nhiên liệu tiếp tục tăng vọt khiến chi phí xuất – nhập khẩu trở thành gánh nặng vượt quá sức chịu đựng của nhiều doanh nghiệp.

Bên cạnh chi phí mua nhiên liệu, doanh nghiệp phải chi trả hàng loạt các chi phí khác trong vận hành. Vấn đề đau đầu hơn mà các doanh nghiệp phải đối mặt chính là phải tiêu tốn khoảng chi phí cực kì lớn cho việc xử lý lượng rác thải khổng lồ mỗi ngày từ nhà máy sản xuất.

Trong thời gian gần đây, những thông tin về xu hướng chuyển đổi nhiên liệu đang xuất hiện khắp các kênh truyền thông. Đây là vấn đề được các quốc gia trên toàn cầu đặc biệt quan tâm và muốn đẩy mạnh thực hiện. Chỉ riêng Việt Nam đã đưa ra cam kết đạt mục tiêu Net Zero vào năm 2050 tại Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc năm 2021 (COP26).

Hình 3. Cơ cấu chuyển dịch năng lượng ngành Giấy đến 2030. Nguồn: www.iea.org

Kèm theo đó là Thông tư số 24/2017/TT-BCT về Định mức tiêu thụ năng lượng (SEC) trong ngành giấy Việt Nam. Cơ sở sản xuất sản phẩm giấy phải đảm bảo suất tiêu hao năng lượng không vượt quá định mức tiêu hao năng lượng theo quy định.

 Cụ thể giai đoạn từ năm 2021 đến năm 2025 như sau:

Bảng 1.Cơ cấu định mức tiêu hao năng lượng giữa các lĩnh vực trong ngành Giấy

Trong thông tư còn đề cập việc lập và thực hiện các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong sản xuất giấy phải tận dụng tối đa các giải pháp quản lý và công nghệ; Khuyến khích các cơ sở sản xuất giấy áp dụng các tiêu chuẩn quản lý năng lượng tiên tiến và áp dụng các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong sản xuất giấy.

Cơ hội nào cho ngành giấy tại Việt Nam?

Việt Nam là nước có nền nông nghiệp phát triển lâu đời, vậy nên các phế phẩm từ nông nghiệp tương đối đa dạng và có đủ khả năng trở thành nguồn nhiên liệu chính tạo ra năng lượng cung cấp cho nhà máy. Các loại nhiên liệu chủ yếu như trấu rời, trấu viên, củi băm, vỏ dừa, bã mía,… Còn tùy thuộc vào đặc tính nông nghiệp của mỗi vùng miền mà phân bổ nhiên liệu tại đó khác nhau.

Ngoài ra, lượng rác thải từ các nhà máy giấy có thể lên đến hàng trăm tấn mỗi ngày là con số khổng lồ tạo nên áp lực nặng nề đối với môi trường nhưng lại là một cơ hội mới cho ngành giấy nếu có giải pháp và công nghệ thích hợp.

Hình 4. Tiềm năng nhiên liệu sinh khối tại Việt Nam đến năm 2035

Các nguồn nhiên liệu gọi chung là Biomass này giúp cắt giảm 70% khí CO2 và 30% các khí thải độc hại khác. Bên cạnh đó, nếu biết cách tận dụng tốt, rác và bùn thải từ sản xuất giấy có thể chuyển đổi thành năng lượng hữu ích giúp giảm từ 10 – 15% chi phí năng lượng.

Giải pháp cho ngành giấy trong giai đoạn sắp tới

Bên cạnh các phương pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, cách mà các doanh nghiệp có thể thực hiện để nắm bắt cơ hội hiện nay là áp dụng công nghệ tiên tiến nhằm chuyển đổi nhiên liệu hiệu quả – cải thiện hiệu suất nhiệt và tăng cường sử dụng nhiên liệu phát thải thấp có thể giảm lượng khí thải ô nhiễm.

Tại Hội thảo Kỹ thuật ngành Công nghiệp giấy Việt Nam 2022 diễn ra vào 22 – 23/09, Công ty Cổ phần Mạc Tích – một trong những doanh nghiệp Việt Nam chuyên cung cấp các giải pháp năng lượng đã trình bày các nội dung liên quan đến sử dụng năng lượng hiệu quả.

Được biết, để có thể sử dụng năng lượng hiệu quả, cần nắm rõ các nguyên nhân gây ảnh hưởng trong quá trình sử dụng. Nhìn chung là do thất thoát năng lượng trong quá trình vận hành và không tận dụng được nguồn nhiên liệu triệt để. Từ đó phải đề ra các giải pháp chiến lược phù hợp với tình hình hiện tại của doanh nghiệp như:

• Sử dụng các thiết bị phụ trợ để bảo ôn cách nhiệt, hạn chế tình trạng tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài;
• Điều chỉnh chế độ khi vận hành và kiểm tra tình trạng hoạt động của các thiết bị nhằm kiểm soát việc đốt cháy nhiên liệu như nhiệt độ buồng đốt, độ ẩm nhiên liệu, nồng độ Oxi trong lò, phân phối nhiên liệu và thời gian lưu khói.

Bên cạnh đó, cũng tại Hội nghị, Công ty đã đề cập đến giải pháp công nghệ chuyển đổi từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang Biomass và Rác thải tạo Hơi – Nhiệt – Điện cho ngành công nghiệp giấy.

Hình 5. Sơ đồ chuyển đổi rác thải thành năng lượng với công nghệ của Martech

Bài toán áp dụng công nghệ chuyển đổi nhiên liệu đã được thực hiện và cho thấy hiệu quả với chi phí tiết kiệm được 1 năm lên đến hàng tỷ đồng.

Dựa trên cùng một lượng nhiệt cung cấp, nhiên liệu Biomass có chi phí rẻ hơn từ 30 – 80% so với các loại nhiên liệu như dầu DO, các loại khí gas như LPG, và điện. Các chi phí phải chi trả cho việc xử lý rác thải tại nhà máy cũng được cắt giảm.

Kết hợp giữa việc chọn lựa nguồn nhiên liệu phù hợp nhằm tối ưu chi phí đầu vào, công nghệ giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và làm tăng hiệu suất lò hơi.

Bảng 2. So sánh hiệu quả sử dụng giữa lò hơi tầng sôi và lò hơi ghi xích

Là một doanh nghiệp Việt Nam, Martech JSC là minh chứng cho sự phát triển của công nghệ nước nhà đã và đang đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của các doanh nghiệp.

Công nghệ hiện đại và đa dạng có thể đốt được đa nhiên liệu giúp cho các doanh nghiệp trong ngành giấy có thêm nhiều sự lựa chọn phù hợp như: Chuyển đổi rác thải thành năng lượng (WTE), Thu hồi nhiệt thải (HRSG) và kết hợp đồng thời tạo ra nhiệt – điện (Co-generation).

Như đã nói đến ở trên, vấn đề môi trường trong tiêu thụ năng lượng phải được đảm bảo. Đơn vị giới thiệu cũng tin rằng khi áp dụng công nghệ được giới thiệu có khả năng giải quyết được vấn đề năng lượng cho ngành giấy và đảm bảo đạt tiêu chuẩn phát thải của quốc gia (TCVN).

    >>> Nghiên cứu sử dụng xơ sợi từ bã sắn cho sản xuất giấy bìa cứng

Thạc sỹ Nguyễn Tống Phương

GĐKD Công ty CP Mạc Tích

Nguồn: martech.com.vn

I. Mở đầu

Các sản phẩm của ngành giấy là những sản phẩm thiết yếu trong cuộc sống của mỗi người dân. Sự phát triển mạnh mẽ của truyền thông kỹ thuật số đã dẫn đến giảm nhu cầu sử dụng giấy in báo, nhưng lại mang đến sự tăng trưởng mạnh mẽ ở phân khúc giấy bao bì, hộp giấy. Cùng với sự phát triển của công nghiệp và đời sống văn hóa xã hội, trong tương lai gần, nhu cầu về các sản phẩm giấy vẫn tiếp tục gia tăng, do vậy công nghiệp giấy thế giới và trong nước sẽ gặp những khó khăn nhất định về nguồn nguyên liệu [1].

Ngành sản xuất giấy hiện nay ở nước ta chủ yếu sử dụng nguyên liệu chính là bột hóa học và cơ học từ gỗ, tuy nhiên ở một số quốc gia có nền nông nghiệp phát triển (như Trung Quốc, Ấn Độ…), một lượng lớn bột giấy được sản xuất từ các phế phụ phẩm nông nghiệp. Vì vậy, tăng cường sử dụng nguyên liệu phi gỗ, đặc biệt là phế thải nông nghiệp là hướng phát triển nguồn nguyên liệu xơ sợi, phục vụ phát triển bền vững, nhất là đối với các nước đang phát triển [2].

Công nghệ tái chế giấy loại đã và đang phát triển khá mạnh. Hiện nay, nguồn cung giấy phế liệu trong nước (giấy thu hồi – giấy tái chế) không đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất nội địa, hầu hết các doanh nghiệp phải nhập khẩu số lượng lớn phục vụ cho sản xuất. Theo ước tính sơ bộ, tỷ lệ thu gom giấy tại Việt Nam chỉ đạt dưới ngưỡng trung bình thế giới, khoảng dưới 40% trước khi đưa vào phân loại và xử lý. Trong khi đó, công tác quản lý giấy thu hồi nhập khẩu lại gặp phải không ít thách thức gây khó khăn cho hoạt động sản xuất kinh doanh của nhiều doanh nghiệp đặc biệt là các doanh nghiệp sản xuất giấy bao bì.

Nước ta đã có gần 100 nhà máy sản xuất tinh bột sắn với công nghệ hiện đại, công suất từ 200 -500 tấn củ/ ngày. Có thể nói tiềm năng sản xuất sắn ở nước ta rất lớn. Một trong những chất thải ra từ quá trình sản xuất tinh bột sắn là bã sắn. Lượng bã sắn thải ra từ quá trình chế biến tinh bột chiếm khoảng 45%, khối lượng sắn củ. Bã sắn có chứa một lượng lớn chất xơ và một lượng dư tinh bột. Dư lượng chất xơ phong phú trong trong bã sắn thu được từ sản xuất công nghiệp tinh bột sắn có thể sử dụng để có được một hỗn hợp bột tương tự như các tông, thông qua một kỹ thuật được sử dụng trong sản xuất quy mô nhỏ của giấy tái chế. Việc sử dụng bã sắn kết hợp với bột giấy tái chế được xem như bổ sung xơ sợi dài để nâng cao độ bền cho vật liệu [3].

Các vật liệu từ bã sắn có đặc tính tương tự giấy tái chế. Tuy nhiên bã sắn có lợi thế hơn vì nó là nguồn nguyên liệu tái tạo, thân thiện môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng bã sắn là nguồn xơ sợi tiềm năng cho sản xuất giấy và bột giấy, đặc biệt ở các nước có nguồn gỗ hạn chế [4][5].

II. Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu:

Nguyên liệu bã sắn được lấy sau công đoạn ép tách tinh bột được bảo quản trong túi nilon buộc kín sử dụng cho phân tích. Thành phần hóa học của nguyên liệu đã được xác định theo các phương pháp tiêu chuẩn của Hiệp hội kỹ thuật Công nghiệp bột giấy và giấy của Mỹ TAPPI và TCVN, như sau: xenluloza 32,7%; lignin 10,5%, pentozan 29,1 % và tinh bột 6,1%.

Xử lý sơ bộ bã sắn bằng enzym amylaza, mức dùng: 0,1% ở nhiệt độ: 50⁰C,  pH: 7, thời gian: 10 phút. Sau khi xử lý bằng enzym bã sắn được rửa sạch có thể bảo quản trong túi nilon buộc kín hoặc sấy khô. Với điều kiện này bã sắn có thể để dự trữ được 6 tháng với bã ướt hoặc 18 tháng với bã khô.

Giấy lề OCC được thu gom từ các cửa hàng tạp hóa được xé nhỏ và đánh tơi trong thiết bị đánh tơi và nghiền bằng máy nghiền Hà Lan theo TCVN 9574-1:2013. Độ nghiền được xác định theo TCVN 8202-1: 2009. Bột OCC được phối trộn với bã sắn theo các tỷ lệ khác nhau theo yêu cầu của từng phép thử. Sau khi nghiền tới độ nghiền 40-45 ^oSR, các mẫu giấy được xeo trên máy xeo thí nghiệm theo TCVN 8845-1:2011, sau đó các mẫu giấy ướt được ép bằng tấm ép phẳng với áp lực 5 Kpa trong 5 phút. Kết thúc các mẫu giấy được sấy khô và xác định tính chất cơ lí. Độ chịu bục và độ bền xé được xác định tương ứng theo  TCVN 3228:2000 và TCVN 3229:2000, độ dày được xác định theo TCVN 3652: 2007

III. Kết quả và thảo luận:

Giấy lề OCC sau khi thu gom về được loại bỏ tạp chất, đánh tơi, nghiền tới độ nghiền 40-45 ^oSR. Bã sắn được nghiền riêng biệt tới cùng độ nghiền và phối trộn với bột OCC để chuẩn bị cho quá trình xeo giấy. Sau khi phối trộn, các mẫu giấy được xeo, ép và sấy khô ở cùng một điều kiện để xác định các tính chất bền của giấy.

 Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ chịu bục:

Hình 1: Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ chịu bục

Để khảo sát ảnh hưởng của bã sắn tới độ chịu bục của giấy, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thực nghiệm với các mức dùng bã sắn tăng dần từ 10 tới 40 %. Mẫu không sử dụng bã sắn được xeo ở điều kiện tương tự. Kết quả cho thấy với tỷ lệ dùng bã sắn  ≤ 20%, độ chịu bục của giấy hầu như không bị ảnh hưởng. Nhưng với tỷ lệ phối trộn bã sắn cao hơn 20%, độ chịu bục bắt đầu giảm và giảm mạnh khi mức dùng bã sắn cao hơn 30%. Kết quả ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ chịu bục được thể hiện ở Hình 1.

Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ bền kéo:

Các kết quả xác định độ bền kéo của các mẫu giấy được thể hiện ở Hình  2 cho thấy: Với mức dùng bã sắn tăng từ 20 % đến 30% thì độ bền kéo giảm nhẹ, sau đó nếu tăng mức dùng bã sắn thì mức giảm độ bền tăng khá nhanh. Do độ bền kéo được quyết định bởi độ bền và chiều dài xơ sợi. Xơ sợi từ bã sắn có độ dài thấp hơn và độ mềm mại kém hơn nên khi bổ sung với lượng nhỏ thì không ảnh hưởng nhiều đến độ bền kéo, nhưng khi bổ sung với lượng tương đối lớn thì độ bền kéo sẽ bị ảnh hưởng.

Hình 2: Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ bền kéo

Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ bền xé:

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng khi tăng mức dùng bã sắn thì độ bền xé giảm, điều đó có thể xét đến sự có mặt của một lượng xơ sợi ngắn của bã sắn sẽ làm cho độ bền xé giảm. Với mức dùng bã sắn thấp thì độ bền xé giảm nhẹ, mức độ giảm sẽ tăng khi tăng mức dùng bã sắn, và khi tăng mức dùng lên trên  35 % thì độ bền xé giảm qua mức cho phép.

Hình 3: Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ bền xé

Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ dày, khối lượng riêng:

Để khảo sát ảnh hưởng của bã sắn tới độ dày của giấy, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thực nghiệm với các mấu khác nhau. Mẫu đối chứng là mẫu không sử dụng bã sắn và các mẫu dùng bã sắn với các mức dùng khác nhau, các mẫu được thực hiện ở cùng một điều kiện độ nghiền, xeo cùng một định lượng và các chế độ công nghệ ép, sấy như nhau. Kết quả xác định độ dày và khối lượng riêng được thể hiện ở đồ Hình 4:

Hình 4: Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới độ độ dày của giấy

Các mẫu sau khi kiểm tra độ dày, sẽ được kiểm tra định lượng để xác định khối lượng riêng của giấy. Kết quả xác định khối lượng riêng được thể hiện ở Hình 5.

Hình 5: Ảnh hưởng của mức dùng bã sắn tới khối lượng riêng của giấy

  Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tăng mức dùng bã sắn thì độ dày của giấy tăng, khối lượng riêng của giấy giảm. Điều này do xơ sợi của bã sắn có tính xốp, nhẹ nên đã tạo cho giấy có độ dày, độ xốp nhất định,  nên  khối lượng riêng của giấy  giảm đi.

IV. Kết luận:

Từ các kết quả nghiên cứu ở trên cho thấy rằng xơ sợi từ bã sắn có tính chất sợi phù hợp để làm giấy bìa cứng, ngoài ra xơ sợi bã sắn có tính xốp, nhẹ nên phù hợp sử dụng cho làm giấy bìa có độ xốp cao.

Với mức dùng bã sắn thấp hơn 15% thì việc sử dụng bã sắn hầu như không ảnh hưởng tới độ bền của giấy, với mức dùng từ 15-30% một số tính chất độ bền bị giảm nhẹ và độ bền của giấy giảm mạnh khi mức dùng bã sắn tăng trên 35%./.

Tài liệu tham khảo:

[1]. World Pulp & Recovered Paper Forecast – 15 Year, RISI (2011).

[2]. Gami B., Limbachiya R, R. Parmar, H. Bhimani, B. Patelet; An Evaluation of Different Non-woody and Woody Biomass of Gujarat, India for Preparation of Pellets – A Solid Biofuel, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Vol. 33, Issue 22 (2011).

[3] K.N Matsui. Cassava bagasse-Kraft paper composites: analysis of influence of impregnation with starch acetate on tensile strength and water absorption properties. Carbohydrate Polymers. Volume 55, Issue 3, Pages 237–243, February, 2004

 [4 ] Ashuvila Mohd Aripin. Cassava bagasse for Alternative Fibre in Pulp and Paper Industry: Chemical Properties and Morphology Characterization. International Journal of Integrated Engineering Vol 5, No 1 (2013).  

 [5] Zawawi Daud. Chemical composition and Morphological of cocoa Pod Husks and cassava pells for pulp and paper production. Australian Journal of basic and Applied Sciences, 7(9): 406-411, 2013.

   >>> Giá OCC nhập khẩu tại Đông Nam Á bất ngờ tăng trở lại

Hồ Thị Thúy Liên, Nguyễn Đăng Toàn, Cao Thị Bình

Trường Cao đẳng Công Thương Phú Thọ