Ở Việt Nam, tại các khu công nghiệp, tính đến đầu năm 2017, có đến 78,4% các cơ sở sản xuất được kiểm tra chưa có hệ thống xử lý khí thải. Mỗi ngày có trên 2 triệu m³ nước thải công nghiệp xả thẳng ra môi trường. Đây là những nguồn chất thải gây hại đối với con người, động vật sống... Một trong những nguồn phát thải lớn ra môi trường là khí thải từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch như than đá, khí tự nhiên và dầu mỏ trong các lĩnh vực sản xuất năng lượng, hóa dầu...

Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự phát tán các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) vào khí quyển có thể gây ra sự suy giảm tầng ôzôn tầng bình lưu và các ảnh hưởng độc hại hoặc gây ung thư cho con người. VOC đóng góp vào hiệu ứng nhà kính toàn cầu. Than đá là nhiên liệu gây ô nhiễm nhất trong số các hydrocacbon tự nhiên, nhưng dự kiến sẽ vẫn là nhiên liệu hóa thạch chính trong tương lai. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng sẽ là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các nước phát triển và đang phát triển. Do đó, tồn tại nhu cầu cấp bách cần phát triển các công nghệ làm giảm thiểu ô nhiễm liên quan đến việc sử dụng than ngày càng tăng. Ngoài khí thải thì nước thải và bùn thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường. Lượng nước thải và bùn thải công nghiệp được phát thải chủ yếu từ các khu công nghiệp và các làng nghề thủ công. Các chất gây ô nhiễm trong nước thải, bùn thải nguy hại bao gồm các chất ô nhiễm hữu cơ (dầu mỡ, PCPs, PCBs, các hydrocacbon đa vòng, PAHs...), các chất ô nhiễm vô cơ (Sulfat, Clorua, các kim loại nặng...) và vi sinh (vi khuẩn, virút, động vật đơn bào, giun sán...). Việc tìm kiếm các phương pháp mới để xử lý chất thải công nghiệp nguy hại một cách tối ưu hơn hoặc phù hợp với một đối tượng cụ thể là nhu cầu cấp thiết.

Công nghệ bức xạ chùm tia điện tử (Electron Beam Technology - EBT) được sử dụng để xử lý chất thải công nghiệp nguy hại đã thu hút được sự quan tâm của nhiều quốc gia trên thế giới. EBT để xử lý khí thải đã được phát triển ở Nhật Bản vào đầu năm những năm 1980. Sau đó, công nghệ này được tiến hành ở quy mô thí điểm tại Mỹ, Đức, Nhật, Trung Quốc và Ba Lan.  Hiệu quả xử lý SOx và NOx cao (loại bỏ 90% đối với SOx và 70% đối với NOx). So với các quá trình khác, EBT có các đặc tính như chi phí hoạt động thấp hơn, loại bỏ SOx và NOx đồng thời có hiệu quả khử lưu huỳnh cao, không gây ra các chất gây ô nhiễm mới, sản phẩm phụ (NH₄)₂SO₄ và NH₄NO₃ có thể được sử dụng làm phân bón v.v... Với cơ chế chung khi chùm tia điện tử gặp môi trường chứa hơi nước hoặc nước nó nhanh chóng tạo ra các gốc tự do, cũng như việc chùm tia điện tử tác động vào các phân tử hữu cơ nó có thể thay đổi, phá vỡ cấu trúc mạch của phân tử hữu cơ đó và tác động trực tiếp lên vi sinh vật sống trong môi trường nên EBT có những ưu điểm riêng của mình trong xử lý chất thải khí và lỏng (thời gian xử lý nhanh, không cần hóa chất...). Vì thế, đây là một công nghệ thân thiện với môi trường sinh thái, và cũng là ưu thế của EBT đối với việc xử lý khí, nước thải. Ứng dụng EBT trong lĩnh vực xử lý chất thải công nghiệp nguy hại chưa được thực hiện ở Việt Nam.

Viện Công nghệ xạ hiếm đã có nhiều kinh nghiệm trong việc xử lí thải, công nghệ xử lý môi trường... Tuy nhiên, để Viện trở thành đơn vị ứng dụng của EBT trong xử lý chất thải công nghiệp nguy hại thì việc tìm hiểu, nghiên cứu tổng quan về vấn đề là không thể thiếu. Nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học; tiếp cận công nghệ, và dịch vụ kỹ thuật trong lĩnh vực ứng dụng EBT xử lý chất thải công nghiệp nguy hại (đặc biệt là xử lý khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt than); góp phần cho Việt Nam có thêm một phương pháp xử lý chất thải công nghiệp mới và hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội, Viện Công nghệ xạ hiếm - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam do TS. Nguyễn Hữu Đức làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài: “Tổng quan ứng dụng công nghệ bức xạ chùm tia điện tử trong xử lý chất thải công nghiệp nguy hại và đề xuất phương án áp dụng công nghệ này cho xử lý chất thải công nghiệp nguy hại ở Việt Nam”.

Kế thừa những kinh nghiệm, những thành tựu của các nước đi trước trong công nghệ này, sau một thời gian triển khai, đề tài đưa một số kết luận như sau:

- Đã trình bày những kiến thức cơ bản nhất về cấu tạo, nguyên lí hoạt động của các loại máy gia tốc tạo chùm bức xạ điện tử phổ biến; so sánh một số ưu điểm cũng như hạn chế của công nghệ chiếu xạ sử dụng chùm bức xạ electron, tia X và tia γ; đề xuất hệ thống máy gia tốc tạo chùm bức xạ điện phục vụ việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ bức xạ chùm tia điện tử sử dụng electron mức năng lượng thấp.

- Đã trình bày chính xác, rõ ràng về: cơ sở khoa học, sơ đồ khối, cách thức tiến hành, đánh giá hiệu suất xử lí... của ứng dụng EBT trong lĩnh vực xử lí chất thải công nghiệp nguy hại dạng khí (đặc biệt là xử lí SOx và NOx trong khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt than) và chất lỏng. Trong xử lí chất thải dạng khí và lỏng, EBT đã thu hút được nhiều nghiên cứu, thử nghiệm và đã phát triển thành quy mô thương mại. Đối với xử lí SOx và NOx, EBT đã được thương mại hóa ở nhiều cơ sở trên thế giới. EBT cho thấy nó là công nghệ có khả năng triển khai ứng dụng cao trong số những công nghệ tiên tiến đang được áp dụng hiện nay trong lĩnh vực xử lí khí thải công nghiệp. EBT có thể xử lí hầu hết các nguồn nước thải hiện nay (từ nước thải sinh hoạt đến nước thải công nghiệp). Ứng dụng EBT xử lí nước thải có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác như khả năng xử lí đồng thời hầu hết các loại chất ô nhiễm trong nước (hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật gây bệnh…), thời gian xử lí nhanh, không phát sinh chất thải thứ cấp…

- Đã tổng quan đánh giá về khía cạnh kinh tế của ứng dụng EBT để xử lí chất thải nguy hại công nghiệp và đưa ra đề xuất phương án sử dụng EBT cho xử lí chất thải nguy hại ở Việt Nam. Trở ngại lớn nhất cho việc áp dụng EBT trong việc xử lí chất thải nguy hại ở Việt Nam chính là nguồn kinh phí đầu tư ban đầu. Việt Nam có thể ứng dụng EBT để xử lí chất thải công nghiệp nguy hại dạng khí và lỏng. Xử lí nước thải và bùn thải có hàm lượng kim loại nặng thấp là đối tượng tiềm năng của EBT.

- Thông qua việc thực hiện đề tài này, các thành viên thực hiện đã nâng cao được năng lực nghiên cứu khoa học; bước đầu tiếp cận công nghệ, dịch vụ 91 kỹ thuật trong lĩnh vực ứng dụng EBT xử lí chất thải công nghiệp nguy hại. Nhóm thực hiện đề tài sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nữa về EBT trong xử lý môi trường cũng như trong các lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng khác (chú trọng đến những ứng dụng có khả năng áp dụng thực tế với thị phần cao như: biến tính vật liệu, xử lý bề mặt…).

Với ưu điểm là tốc độ xử lý nhanh, khả năng xử lý ở nhiệt độ cao, hệ thống đơn giản, tinh gọn và kèm theo đó là các sản phẩm phụ (phân bón) mang lại hiệu quả kinh tế, giảm chi phí vận hành, công nghệ xử lý khí thải từ nhà máy nhiệt điện bằng EB nên được xem xét nghiên cứu, đánh giá kỹ càng tính khả thi về công nghệ cũng như kinh tế để có thể đưa vào ứng dụng trong xử lý khí thải tại Việt Nam. Ngoài khí thải từ các nhà máy nhiệt điện, lọc dầu, khí thải từ quá trình đốt rác sinh hoạt, rác bệnh viện cũng cần được xem xét, nghiên cứu để đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ xử lý bằng EB vào xử lý đối tượng khí thải này. Đối với nước thải và bùn thải, EBT là công nghệ có nhiều hứa hẹn trong tương lai. Nước thải và bùn thải có hàm lượng kim loại nặng thấp là đối tượng tiềm năng của EBT. Tuy nhiên, để có thể áp dụng được EBT thì hệ thống thu gom và xử lý nước thải ở Việt Nam cần phải được hoàn thiện hơn nữa.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17578/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)