Các công nghệ xử lý chất thải rắn tiên tiến hiện nay

Khám phá công nghệ xử lý chất thải rắn tiên tiến tại Việt Nam

Việt Nam hiện đang đối mặt với thách thức lớn về công nghệ xử lý chất thải rắn khi lượng rác đô thị đạt 69.400 tấn/ngày vào năm 2025, vì vậy đòi hỏi các giải pháp cấp thiết và bền vững. Bài viết này sẽ làm rõ khái niệm cơ bản, mục đích xử lý, phương pháp truyền thống, công nghệ hiện đại cùng vai trò nổi bật của Cử nhân Kỹ thuật Cơ khí VinUni trong việc đổi mới môi trường. Hãy khám phá ngay để nắm bắt xu hướng và hiểu rõ hơn về tương lai xanh. 

1. Xử lý chất thải rắn là gì?

Hiểu rõ công nghệ xử lý chất thải rắn trong thực tiễn

Xử lý chất thải rắn là quá trình áp dụng các giải pháp kỹ thuật và công nghệ xử lý chất thải rắn nhằm giảm thiểu, loại bỏ hoặc tái chế rác thải, đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe con người theo tiêu chuẩn quốc tế của Liên Hợp Quốc cũng như Nghị định 08/2022/NĐ-CP của Việt Nam. Quá trình này bao gồm thu gom, vận chuyển, phân loại, chôn lấp, thiêu đốt, tái chế và cách ly các yếu tố độc hại, với chất thải chủ yếu từ sinh hoạt (hữu cơ chiếm 50-60%), công nghiệp, nhựa, kim loại và giấy.

Theo quy định pháp luật Việt Nam, xử lý chất thải rắn phải ưu tiên tái sử dụng, tái chế trước khi áp dụng chôn lấp hoặc thiêu đốt, giúp giảm ô nhiễm đất, nước ngầm và khí metan (CH₄)  là những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu.

Quá trình không chỉ giảm thể tích rác thải mà còn thu hồi năng lượng, tài nguyên quý giá, thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn tại các đô thị lớn như TP.HCM và Hà Nội, nơi lượng rác lên đến hàng chục nghìn tấn mỗi ngày.

1.1. Mục đích cần xử lý chất thải rắn

Xử lý chất thải rắn nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng bằng cách ngăn chặn ô nhiễm đất, nước, không khí từ quá trình phân hủy tự nhiên tạo khí metan, chiếm 8-10% phát thải khí nhà kính toàn cầu. Đồng thời, các phương pháp này giảm kích thước, trọng lượng rác thải để tiết kiệm diện tích chôn lấp, hạn chế tính độc hại, chuyển hóa thành sản phẩm hữu ích và ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp từ xử lý không đúng cách.

Theo thứ tự ưu tiên quản lý chất thải quốc tế và Việt Nam: 

Giảm thiểu phát thải → Tái sử dụng → Tái chế → Xử lý → Tiêu hủy, giúp tối ưu tài nguyên thay vì chôn lấp (67% tại TP.HCM) hoặc đốt đơn thuần. Hiện nay phân loại tại nguồn còn hạn chế khiến tái chế chưa hiệu quả, gây thất thoát kinh tế lớn, trong khi công nghệ xử lý chất thải rắn hiện đại tiết kiệm 20-30% chi phí và tạo việc làm xanh.

Lợi ích rõ nét khi thu hồi năng lượng tái tạo, hỗ trợ Chiến lược Quốc gia quản lý chất thải đến 2050, đặc biệt tại đô thị nơi rác thải tăng nhanh 69.400 tấn/ngày.

2. Phương pháp xử lý chất thải rắn

Các phương pháp xử lý chất thải rắn truyền thống vẫn đang chiếm tỷ lệ lớn trong hệ thống quản lý rác thải tại Việt Nam, đặc biệt với rác sinh hoạt đô thị và nông thôn. Những phương pháp này có ưu điểm là kỹ thuật đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu tương đối thấp, nhưng dần bộc lộ hạn chế về ô nhiễm môi trường và sử dụng đất, nên đang được chuyển dịch dần sang các công nghệ tiên tiến, thân thiện hơn.

2.1. Chôn lấp rác thải hợp vệ sinh

Bãi chôn lấp trong công nghệ xử lý chất thải rắn.

Chôn lấp hợp vệ sinh là phương pháp phổ biến nhất, trong đó chất thải rắn sau khi được thu gom sẽ được xử lý sơ bộ, ép giảm thể tích rồi chôn trong các ô chôn lấp có lớp chống thấm, sau đó phủ đất lên trên. Quá trình phân hủy sinh học tạo ra khí carbon dioxide (CO₂) và metan (CH₄), có thể được thu hồi để sử dụng làm biogas (khí sinh học) nếu có hệ thống thu gom và đốt khí.

Phương pháp này thường áp dụng cho:

• Rác thải sinh hoạt không tái chế được, tro xỉ sau đốt, một phần chất thải công nghiệp, chất thải xây dựng, nông nghiệp.
• Một số loại chất thải nguy hại trong các bãi chôn lấp chuyên dụng có thiết kế đặc biệt.

Ưu điểm:

• Kết cấu, vận hành tương đối đơn giản, chi phí xử lý trực tiếp trên mỗi tấn rác thấp.
• Có thể triển khai ở nhiều địa phương, nhất là nơi quỹ đất còn tương đối dồi dào.

Nhược điểm:

• Chiếm diện tích đất rất lớn, mâu thuẫn với xu hướng đô thị hóa và giá đất tăng cao.
• Nguy cơ rò rỉ nước rác, phát tán mùi hôi, ô nhiễm đất và nước ngầm nếu thiết kế, xây dựng, vận hành không đúng chuẩn.
• Đòi hỏi quy hoạch xa khu dân cư, tăng chi phí vận chuyển và khó giám sát.

Do đó, dù vẫn còn phổ biến, chôn lấp đang dần bị siết chặt bởi các quy định môi trường, hướng tới giảm tỷ trọng và ưu tiên tái chế, tái sử dụng, xử lý thu hồi năng lượng.

2.2. Thiêu đốt chất thải rắn

Thiêu đốt là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao (khoảng 850-1.100°C trong các lò đốt hiện đại) để oxy hóa chất thải rắn trong môi trường có oxy. Chất thải được đưa vào lò đốt chuyên dụng, tạo ra khí thải và tro xỉ; khí thải được xử lý qua hệ thống lọc bụi, khử khí độc, còn tro xỉ (chất thải rắn còn lại sau khi đốt cháy nhiên liệu) được chôn lấp hoặc tận dụng làm vật liệu nếu đạt tiêu chuẩn.

Phương pháp này đặc biệt phù hợp cho:

• Chất thải y tế lây nhiễm, chất thải nguy hại trong công nghiệp.
• Chất thải có giá trị nhiệt cao, có thể thu hồi năng lượng (waste-to-energy).

Ưu điểm:

• Giảm thể tích và khối lượng rác thải tới 70-90%, rút ngắn đáng kể nhu cầu diện tích chôn lấp.
• Xử lý triệt để nhiều loại chất thải nguy hại, đặc biệt là rác y tế và một số chất khó xử lý bằng sinh học.
• Có thể tận dụng nhiệt để phát điện, cung cấp hơi nóng cho công nghiệp, góp phần tối ưu chi phí vận hành dài hạn.

Nhược điểm:

• Chi phí đầu tư ban đầu rất cao, yêu cầu vận hành, giám sát kỹ thuật nghiêm ngặt.
• Không phải mọi loại chất thải đều có thể đốt; một số chất không cháy hoặc gây nguy cơ nổ phải được tách riêng.
• Nếu hệ thống xử lý khí thải không đạt chuẩn, có thể phát sinh dioxin (PCDDs), furan (PCDFs) và các khí độc hại khác.

2.3. Ủ phân sinh học chất thải

Ủ sinh học là phương pháp dùng vi sinh vật phân hủy phần hữu cơ trong rác thải (thức ăn thừa, lá cây, phụ phẩm nông nghiệp, chất thải chăn nuôi…) trong điều kiện hiếu khí được kiểm soát về độ ẩm, nhiệt độ, độ thông khí. Quá trình ủ tạo ra CO₂, nước và các hợp chất hữu cơ bền vững, từ đó hình thành phân hữu cơ hoặc phân hữu cơ vi sinh.

Ưu điểm:

• Có thể áp dụng linh hoạt từ quy mô hộ gia đình, trang trại tới nhà máy công nghiệp.
• Thân thiện với môi trường, cải thiện chất lượng đất, đa dạng vi sinh vật có lợi.
• Tận dụng nguồn rác hữu cơ dồi dào, giảm áp lực cho bãi chôn lấp và giảm mùi hôi từ rác phân hủy tự nhiên.

Nhược điểm:

• Việc phân loại rác tại nguồn chưa tốt khiến rác hữu cơ lẫn tạp chất, làm giảm chất lượng phân compost và tăng chi phí tiền xử lý.
• Công suất xử lý ở nhiều cơ sở còn nhỏ, chưa theo kịp tốc độ phát sinh rác.
• Phân hữu cơ có tác dụng chậm hơn phân hóa học, tâm lý ngại sử dụng còn tồn tại, cần thời gian và truyền thông để thay đổi.

Dù vậy, trong bối cảnh ưu tiên nông nghiệp bền vững và kinh tế tuần hoàn, ủ sinh học ngày càng được quan tâm và đầu tư công nghệ hơn.

2.4. Tái chế chất thải rắn

Tái chế là quá trình thu gom, phân loại và xử lý để biến các vật liệu đã qua sử dụng (giấy, nhựa, kim loại, thủy tinh, vải, rác điện tử…) thành nguyên liệu hoặc sản phẩm mới. Hoạt động này nằm ở tầng ưu tiên cao trong mô hình 3R (Reduce – Reuse – Recycle), tức là Giảm thiểu – Tái sử dụng – Tái chế.

Ưu điểm:

• Giảm nhu cầu khai thác tài nguyên thô (gỗ cho giấy, quặng cho kim loại, dầu mỏ cho nhựa…), qua đó tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.
• Hạn chế lượng rác phải chôn lấp hoặc đốt, giảm phát thải và rủi ro ô nhiễm.
• Tạo ra chuỗi giá trị mới, việc làm trong ngành tái chế, vật liệu tái sinh, sản phẩm thân thiện môi trường.

Nhược điểm và thách thức:

• Tại các nước đang phát triển, phân loại rác tại nguồn chưa hiệu quả, khiến hoạt động tái chế phụ thuộc vào thu gom thủ công (đồng nát, làng nghề).
• Nhiều làng nghề tái chế quy mô nhỏ, công nghệ lạc hậu gây ô nhiễm thứ cấp nghiêm trọng (nước thải, khí thải, tiếng ồn).
• Cần đầu tư đồng bộ về công nghệ, tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm tái chế, cùng với khung pháp lý và cơ chế khuyến khích.

Bảng so sánh khái quát các phương pháp truyền thống

3. Công nghệ xử lý chất thải rắn hiện đại

Công nghệ xử lý chất thải rắn hiện đại đang mở ra bước ngoặt cho quản lý rác thải tại Việt Nam, khắc phục hạn chế của phương pháp truyền thống bằng hiệu suất cao, giảm ô nhiễm và tạo giá trị kinh tế. Các giải pháp tiên tiến này tận dụng quá trình nhiệt hóa học, sinh học nâng cao và tự động hóa thông minh, phù hợp với xu hướng kinh tế tuần hoàn và cam kết quốc tế về phát triển bền vững đến năm 2030.

Khí hóa và nhiệt phân rác thải thành nhiên liệu sạch

Khí hóa (gasification) chuyển hóa rác thải thành syngas (hỗn hợp CO và H₂) ở nhiệt độ 800-1.500°C trong môi trường kiểm soát oxy hạn chế, giảm phát thải dioxin tới 99% so với thiêu đốt thông thường. Syngas sản xuất có thể dùng phát điện hoặc làm nhiên liệu sạch, với hiệu suất năng lượng cao và ít tro xỉ.

Nhiệt phân (pyrolysis) phân hủy rác ở môi trường không oxy tạo dầu nhiên liệu, khí và than sinh học, đặc biệt hiệu quả với nhựa, lốp xe và chất thải công nghiệp. Hai công nghệ này giúp thu hồi 60-80% giá trị năng lượng từ rác, giảm nhu cầu chôn lấp đáng kể.

Nhà máy khí hóa trong công nghệ xử lý chất thải rắn

Thiêu đốt plasma và cacbon hóa tiên tiến

Thiêu đốt plasma sử dụng hồ quang plasma ở 5.000-10.000°C để phân hủy hoàn toàn rác thành syngas sạch, không tạo tro hay dioxin, lý tưởng cho chất thải nguy hại như thuốc bảo vệ thực vật và hóa chất khó phân hủy (POPs-Persistent Organic Pollutants). Công nghệ này đang được nghiên cứu mạnh tại Việt Nam cho chất thải y tế và điện tử.

Cacbon hóa biến rác thành than hoạt tính chất lượng cao dùng hấp phụ ô nhiễm hoặc vật liệu lọc nước, đồng thời xử lý hiệu quả dioxin, furan trong đất và nước. Đây là hướng nghiên cứu đột phá cho chất thải công nghiệp như bùn đỏ, xỉ thép.

Ủ yếm khí nâng cao và tái chế sinh học

Ủ yếm khí công nghệ cao tạo biogas (CH₄ 50-70%) từ rác hữu cơ với hiệu suất 200-300 m³ khí/tấn, cung cấp năng lượng sạch cho nhà máy hoặc lưới điện. Kết hợp cảm biến IoT (Internet of Things – Internet của vạn vật) kiểm soát pH, nhiệt độ giúp tăng hiệu quả 30% so với ủ truyền thống.

Tái chế hóa học và sinh học phân tách nhựa thành monomer tái tổng hợp, hoặc dùng enzyme phân hủy nhựa PET (Polyethylene Terephthalate) trong 24 giờ, nhanh gấp 6 triệu lần tự phân hủy tự nhiên.

Ứng dụng thực tiễn tại Việt Nam năm 2026

• Hà Nội: Nhà máy Sóc Sơn (4.000 tấn/ngày) vận hành ổn định công nghệ đốt phát điện Waste-to-Energy, sản xuất 60 MW điện sạch.
• TP.HCM: Mục tiêu 100% rác sinh hoạt đốt phát điện năm 2030, đang đấu thầu nhà máy Cần Giờ (3.000 tấn/ngày) ứng dụng khí hóa.
• Nghiên cứu đột phá: Viện Môi trường VinUni hợp tác quốc tế phát triển plasma pyrolysis xử lý rác y tế, cacbon hóa bùn đỏ và bio-ethanol từ phụ phẩm nông nghiệp.

4. Cử nhân Kỹ thuật Cơ khí VinUni kiến tạo giải pháp xử lý chất thải

Chương trình Cử nhân Kỹ thuật Cơ khí tại Trường Đại học VinUni tập trung đào tạo thiết kế hệ thống cơ khí, động lực học và tự động hóa, ứng dụng trực tiếp vào công nghệ xử lý chất thải rắn như lò đốt, robot phân loại và hệ thống khí hóa.

Cử nhân Kỹ thuật Cơ khí tại Trường Đại học VinUni

Sinh viên được trang bị kỹ năng phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD/CAM), lập trình robot phân loại rác thải, mô phỏng dòng chảy nhiệt trong lò đốt cùng tối ưu hóa hệ thống xử lý. Chương trình có sự hợp tác quốc tế được xác thực bởi Trường Kinh doanh Cornell SC Johnson, đảm bảo chuẩn chất lượng toàn cầu.

Chương trình Kỹ thuật Cơ khí VinUni nhấn mạnh hệ thống thông minh, năng lượng bền vững và thiết kế sản phẩm sáng tạo, phù hợp phát triển máy ủ phân tự động hoặc hệ thống khí hóa. Sinh viên thực hiện dự án thiết kế bền vững, nhiệt động học và cơ điện tử thực tiễn.

Thông qua các nghiên cứu ứng dụng tại Viện Kỹ thuật và Khoa học Máy tính VinUni, doanh nghiệp đối tác tiếp cận đội ngũ kỹ sư chất lượng cao, đồng thời tham gia vào các dự án công nghệ xử lý chất thải rắn do giảng viên và cựu sinh viên VinUni nghiên cứu và triển khai, bao gồm nhà máy tái chế thông minh và hệ thống thu gom rác tự động hóa.

Tóm lại, để triển khai hiệu quả từ phương pháp xử lý truyền thống đến công nghệ xử lý chất thải rắn hiện đại tiên tiến, Việt Nam cần đội ngũ kỹ sư tài năng được đào tạo chuyên sâu. Chương trình Cử nhân Kỹ thuật Cơ khí tại VinUni trang bị cho sinh viên kỹ năng thiết kế các hệ thống môi trường tiên tiến. Khám phá ngay tại trang chủ : https://vinuni.edu.vn/vi/trang-chu/.