Kinh nghiệm xử lý rơm rạ và tận dụng làm nguồn nguyên liệu sản xuất năng lượng tại Thái Lan

Hiện nay tại Thái Lan việc sử dụng rơm rạ mang tính thương mại để sản xuất năng lượng vẫn chưa phát triển. Do thiếu các biện pháp khuyến khích, hỗ trợ, nên người nông dân chưa thấy được lợi ích của việc thu gom và sử dụng rơm rạ trong công nghiệp, điều này dẫn đến việc họ thường đốt ngay trên đồng những phế thải nông nghiệp này. Tuy nhiên Thái Lan đã tiến hành nhiều nghiên cứu đánh giá cho thấy có thể sử dụng rơm rạ để tạo ra điện năng, đặc biệt là dùng trong đun nóng các nồi hơi để thay vì dùng các nhiên liệu hoá thạch. Thái Lan cũng đang nghiên cứu các công nghệ sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để tạo ra điện năng và dùng trong đốt nóng nồi hơi công nghiệp, các nước đi đầu ở châu Âu trong lĩnh vực này mà Thái Lan tham khảo là Đan Mạch và Anh.

Tại Thái Lan, hàng năm có từ 8-14 triệu tấn chất thải rơm rạ được đốt ngoài đồng sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường. Việc đầu tư cho các phương pháp tận dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và hiệu quả không cao nên phương pháp phổ biến nhất là đốt ngay tại đồng ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau. Việc đốt rơm rạ lộ thiên phổ biến nhất ở các vùng thuộc miền Trung nước này. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, nếu được quản lý tốt rơm rạ này có thể là nguồn cung cấp năng lượng đáng kể.

Các nghiên cứu cho thấy, rơm rạ có thể được sử dụng để đốt nóng và sản xuất điện. Tại Thái Lan, chi phí để sản xuất điện từ rơm rạ là từ 1,36 Baht/kWh (với giá rơm rạ từ 930-1500 Baht/tấn) không cạnh tranh so với than (1,07 Baht/kWh), nhưng lại cạnh tranh so với biomass khác (1,27-1,92 Baht/kWh). Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ cho các nồi hơi công nghiệp lại là lựa chọn linh hoạt và cạnh tranh, với hai phương án: (1) lắp đặt các nồi hơi mới được đốt nóng bằng rơm rạ thay vì bằng dầu hoặc khí gas tự nhiên; (2) chuyển từ dùng than sang dùng rơm rạ đối với các lò hơi hiện có. Dựa trên các đặc điểm, rơm rạ không có nhiều khác biệt trong quy trình vận hành khai thác và phát thải so với rơm lúa mì và vỏ trấu. Theo các chuyên gia, để nhanh chóng sử dụng rơm rạ có hiệu quả, tránh việc đốt ngoài trời gây ô nhiễm hiện nay, thì Chính phủ phải có biện pháp hỗ trợ khuyến khích phát triển, đồng thời phải tổ chức các sự kiện để phổ biến thông tin về khả năng sử dụng rơm rạ cho các ứng dụng công nghiệp và lợi ích đối với môi trường.

Thái Lan cần có những nguồn năng lượng để thay thế năng lượng hoá thạch trong sản xuất điện, đặc biệt là gas chiếm tới 75% sản xuất điện ở nước này. Hiện Thái Lan dựa chủ yếu vào khí gas tự nhiên, Kế hoạch Phát triển Điện năng 2007 của nước này vẫn tiếp tục xây dựng nhà máy nhiệt điện chạy bằng gas tự nhiên công suất 18.200 MW đến năm 2011. Bên cạnh đó, việc sử dụng biomass cũng được khuyến khích phát triển. Rơm rạ là dạng biomass mới đầy tiềm năng, có thể thay thế một phần gas tự nhiên, đồng thời giảm lượng khí thải đáng kể gây hiệu ứng nhà kính. Các chuyên gia năng lượng cho rằng Chính phủ Thái Lan cần tăng cường hơn nữa các biện pháp khuyến khích sử dụng rơm rạ trong các chương trình sản xuất điện nhỏ ở cấp tỉnh. Tiềm năng sử dụng rơm rạ ở Thái Lan được đánh giá trên 2 cấp độ: Thứ nhất, công suất nhà máy điện từ rơm rạ được xác định trên cơ sở khối lượng rơm rạ hiện thời; Thứ hai, khả năng gây hiệu ứng nhà kính trong trường hợp đốt rơm rạ phế thải ngoài đồng ruộng và tiếp tục sử dụng nhà máy điện chạy bằng khí gas tự nhiên.

Về khối lượng rơm rạ, tỷ lệ rơm rạ còn dư lại sau khi sử dụng (thường bị đốt lộ thiên sau khi thu hoạch) ở Thái Lan là từ 20-40% tổng lượng rơm rạ từ sản xuất lúa. Do các tỉnh thuộc miền Trung Thái Lan thường sản xuất 2-3 vụ mỗi năm và sử dụng máy móc để thu gom và nén gọn rơm rạ, nên vùng này có tiềm năng lớn để tận dụng phế thải rơm rạ. Tại phía Bắc nước này, rơm rạ thường được sử dụng làm thức ăn vật nuôi, do ở vùng này chỉ có một mùa vụ, rơm rạ có thể được dự trữ dùng làm thức ăn gia súc trong mùa khô hoặc phủ dưới đất để giữ ẩm. Do vậy, các nghiên cứu từ trước tới nay, đặc biệt là năm 2007-2008, chủ yếu về cách thức tận dụng rơm rạ để sản xuất năng lượng áp dụng cho khu vực miền Trung Thái Lan. Đối với việc xây dựng một nhà máy điện chạy bằng rơm rạ, bên cạnh những yêu cầu về nhiên liệu, còn có những đòi hỏi khác như trang thiết bị đầu tư mới, công nghệ mới, duy tu và bảo dưỡng, khác với nhà máy điện chạy bằng vỏ trấu hiện có ở nước này. Do vậy, công suất của nhà máy điện chạy bằng rơm rạ phải được đánh giá và so sánh dựa trên những điều kiện hiện thời về phát triển nhà máy điện chạy bằng vỏ trấu.

Xét về mặt hiệu quả kinh tế, việc xây dựng các nhà máy điện chạy bằng rơm rạ phải đặt chính tại những nơi có khối lượng rơm rạ lớn, vì việc vận chuyển sẽ rất tốn kém. Có thể đặt mỗi tỉnh một nhà máy như vậy. Trên thực tế nguồn cung rơm rạ đủ cho các nhà máy điện hoạt động liên tục giữa hai mùa vụ. Công suất chung của các nhà máy điện chạy bằng biomass, kể cả chạy bằng rơm rạ, là khoảng từ 20-28%. Các nhà máy điện chạy bằng vỏ trấu ở nước này cũng có hiệu suất hơn 20%. Việc sản xuất điện từ rơm rạ bao gồm cả việc thu gom và phân phối tới các nhà máy điện để sản xuất. Cơ quan Điện lực Thái Lan (EGAT) đang theo đuổi kế hoạch chiến lược xây dựng các nhà máy điện biomass. Các nhà máy này được đòi hỏi phải hoạt động ít nhất là 80% công suất, 24h mỗi ngày trong ít nhất 346 ngày trong một năm. Cây lúa gồm hạt lúa, phần rơm và rạ (gốc lúa), trong đó chỉ có phần rơm là thường được sử dụng cho nhà máy điện. Rơm được đóng thành kiện, khoảng 35, 47 hoặc 100 cm, nặng trung bình khoảng 15-18kg. Các kiện này được chuyển từ cánh đồng đến nhà máy điện, khoảng cách trong vòng 120km.

Việc đưa vào hoạt động của nhà máy điện từ rơm rạ cũng tạo ra khoảng 2195,9 tấn CO2 mỗi năm ứng với tổng công suất 147.627 MWh điện được tạo ra mỗi năm. Ngoài ra, việc thu gom rơm rạ và vận chuyển cũng thải ra khoảng 1911,6 tấn CO2 tương ứng. Để chuyển đổi được 1MWh điện từ rơm rạ, thì nhà máy điện chạy bằng rơm rạ sẽ thải ra khoảng 0,028 tấn CO2, so với khoảng 0,78 tấn CO2, CH4 và N2O khi đốt bỏ rơm rạ lộ thiên. Lượng năng lượng được chuyển đổi này từ rơm rạ cũng tránh được 0,5 tấn CO2 phát thải từ nhà máy điện chạy bằng gas tự nhiên.

Tại Thái Lan, có từ 8-14 triệu tấn chất thải rơm rạ. Nếu 8,5 triệu tấn rơm rạ hàng năm có thể được sử dụng để tạo ra khoảng 786 MW điện, giảm được đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính và thay thế được 1837 triệu m3 khí gas tự nhiên, tiết kiệm được khoảng 39 triệu USD. Tại miền Trung nước này luôn sẵn có 2,67 triệu tấn rơm rạ có thể tạo ra 157 - 218 MW điện (hiệu suất từ 20-27%), giảm được từ 1,7-2 triệu tấn CO2 và thay thế được từ 367 - 508 triệu m3 khí gas tự nhiên. Nếu trong trường hợp có 14 triệu tấn rơm rạ thì có thể tạo ra được 1325 MW điện, thay thế được 1837 triệu m3 khí.

Tại các tỉnh miền Trung Thái Lan, do có 2 vụ lúa, nên có thể xây dựng các nhà máy điện rơm rạ với công suất từ 0,18 đến 76 MW, phù hợp với chủ trương của Chính phủ nước này là phát triển các nhà máy điện cỡ nhỏ để hoà vào lưới điện quốc gia, thay thế các nhà máy điện chạy bằng năng lượng hoá thạch. Công suất được cho là khả thi nhất cho mỗi vùng cung cấp rơm rạ là dưới 5 MW.

Bảng 11: Phân loại nhóm tỉnh có tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ (Đánh giá dựa trên hiệu suất nhà máy điện từ rơm rạ là 20%, trường hợp tốt nhất là 27%)

Các nghiên cứu về tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ của Thái Lan đã phân theo tiềm năng của các tỉnh về cung cấp rơm rạ. Theo đó, có 5 nhóm có nguồn cung tăng dần. Các tỉnh trong nhóm 1 không có khả năng cung cấp rơm rạ trong cả năm, nhưng có thể hỗ trợ, kể cả tài chính, cho một nhà máy điện rơm rạ ở tỉnh bên cạnh. Các tỉnh trong nhóm 2 (gồm Trat, Chonburi, Samut Songkram, Sa Kaeo, Rayong, và Samut Sakhon), có tiềm năng thấp trong cung cấp rơm rạ cho nhà máy điện cỡ nhỏ, có thể phát triển nhà máy điện quy mô nhỏ, đủ để tự cung cấp điện cho tiêu thụ nội tỉnh. Các tỉnh nhóm 3 (Prachuap Khirikhan, Samut Prakarn, Nakhon Nayok, Bangkok, Prachinburi và Nonthaburi) có nguồn cung thấp cho các nhà máy điện cỡ nhỏ, nhóm này cũng có thể phát triển phát triển nhà máy điện quy mô rất nhỏ, đủ để tự cung cấp điện cho tiêu thụ nội tỉnh. Nhóm 4 (gồm các tỉnh Saraburi, Kanchanaburi, Phetchaburi, Pathumthani, Ratchaburi, Lopburi và Ang Thong) có tiềm năng lớn để xây dựng nhiều nhà máy điện chạy bằng rơm rạ cỡ nhỏ, hoặc các tỉnh có ít tiềm năng hơn trong nhóm này có thể hợp tác phát triển các nhà máy điện loại này cỡ nhỏ để giảm chi phí cho mỗi MW. Nhóm 5 (gồm các tỉnh Chachoengsao, Singburi, Nakhon Pathom, Ayutthaya, Chainat và Suphanburi) có tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ lớn, có thể sản xuất thương mại. Mỗi tỉnh trong nhóm này có thể xây dựng riêng hơn một nhà máy điện loại này cỡ nhỏ. Với việc xây dựng các nhà máy điện rơm rạ, các tỉnh tại miền Trung nước này có thể tránh được từ 0,75 – 1,18 tấn CO2 tương đương mỗi năm. Tuy nhiên, các kế hoạch xây dựng các nhà máy điện này vẫn phải đảm bảo hiệu quả kinh tế.

Nghiên cứu trên cho thấy rằng nhà máy điện rơm rạ có thể là một lựa chọn cho sản xuất điện, cũng như cần được hỗ trợ phát triển, thay vì đốt bỏ rơm rạ ngoài đồng gây ô nhiễm cho khu vực và góp phần gây hiệu ứng nhà kính. Đốt từ 8,5 – 14,3 tấn rơm rạ mỗi năm có thể tạo ra từ 5-8,6 triệu tấn CO2. Với tổng công suất các nhà máy điện rơm rạ từ 786-1325 MW thì có thể tránh được từ 7,8 - 13,2 triệu tấn CO2 mỗi năm, đồng thời thay thế được từ 1 - 1,8 tỷ m3 khí gas tự nhiên (tương đương từ 4-7% lượng khí đốt cần thiết cho tạo ra 18.200 MW điện theo như Kế hoạch Phát triển Điện năng 2007 của Thái Lan).