Xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn trong khai thác bauxite và công nghiệp nhôm ở Tây Nguyên

Theo dõi KTMT trên

Nói cách khác là quá trình biến tài nguyên thành chất thải, do đó tất yếu sẽ dẫn tới cạn kiệt tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, khi các nền kinh tế ngày càng mở rộng và tài nguyên dần cạn kiệt thì cách thức phát triển kinh tế tuyến tính không thể duy trì.

Mặt khác, môi trường suy thoái do chất thải gia tăng thì chất lượng cuộc sống của con người cũng ảnh hưởng tiêu cực, các thành tựu của phát triển kinh tế vì thế cũng sẽ không còn nhiều giá trị. Do đó, xu hướng phát triển của kinh tế thế giới hiện nay là chuyển dịch từ mô hình kinh tế tuyến tính sang mô hình kinh tế tuần hoàn (Cycle Economy) với cốt lõi là phục hồi, tái chế và tái tạo, từ đó giảm lượng tài nguyên phải khai thác, đồng thời giảm thiểu chất thải ra môi trường.

Khai thác bauxite và công nghiệp Nhôm là ngành kinh tế mới có tiềm năng của nước ta do trữ lượng bauxite lớn, công nghệ chế biến không phức tạp và thị trường tiêu thụ sản phẩm quy mô toàn cầu lớn. Tuy nhiên, ngành kinh tế này cũng tạo ra nhiều loại chất thải rắn (bùn đỏ, bùn đuôi quặng, tro xỉ), chất thải khí và chất thải lỏng.

Ước tính sơ bộ, để có một tấn sản phẩm alumin (Al2O3) người ta phải thải ra môi trường 2 tấn bùn đuôi quặng và 1 tấn bùn đỏ. Do vậy, nếu mô hình khai thác chế biến bauxite và phát triển ngành công nghiệp nhôm của nước ta triển khai theo mô hình kinh tế tuyến tính, thì sau một thời gian ngắn đi vào sản xuất, khu vực giàu quặng bauxite ở Tây Nguyên sẽ trở thành một bãi thải khổng lồ các chất thải rắn. Như vậy, yêu cầu triển khai mô hình kinh tế tuần hoàn đối với việc khai thác bauxite và sản xuất alumin đang đặt ra đối với các cấp quản lý từ Trung ương đến địa phương.

Bài viết sau đây sẽ phác thảo một số phương hướng xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn cho các doanh nghiệp khai thác bauxite và sản xuất alumin ở Tây Nguyên, trên cơ sở công nghệ hiện có tại hai tổ hợp khai thác bauxite và chế biến alumin tại Tân Rai, Lâm Đồng và Nhân Cơ, Đắk Nông.

Mô hình kinh tế tuần hoàn

Theo tác giả Nguyễn Hoàng Nam và Nguyễn Trọng Hạnh (Kinh tế tuần hoàn và sự chuyển dịch tất yếu, 2019), khái niệm kinh tế tuần hoàn đã được đưa ra từ những năm 60 và 70 của thế kỷ XX bởi các nhà kinh tế như Boulding năm 1966, các kiến trúc sư và nhà phân tích công nghiệp như Stahel & Reday-Mulvey năm 1976, sau đó đã trải qua nhiều năm phát triển và hoàn thiện.

Tới nay, khái niệm kinh tế tuần hoàn đã được thừa nhận rộng rãi nhất là do tổ chức Ellen MacArthur Foundation đưa ra tại Hội nghị Kinh tế toàn cầu năm 2012, “Kinh tế tuần hoàn là một hệ thống có tính khôi phục và tái tạo thông qua các kế hoạch và thiết kế chủ động. Nó thay thế khải niệm kết thúc vòng đời của vật liệu bằng khái niệm khôi phục, chuyển dịch theo hướng sử dụng năng lượng tái tạo, không dùng các hóa chất độc hại gây tổn hại tới việc tái sử dụng và hướng tới giảm thiểu chất thải thông qua việc thiết kế vật liệu, sản phẩm, hệ thống kỹ thuật và cả các mô hình kinh doanh trong phạm vi của hệ thống đó”.

Các tác giả Almas Heshmati (2015), Athanasios Valavanidis (2018), Nguyễn Hoàng Nam và các tác giả khác (2019) cho rằng: Mô hình kinh tế tuần hoàn và sự chuyển dịch tất yếu từ mô hình kinh tế tuyến tính hay kinh tế chuỗi sẽ xảy ra ở tất cả các nền kinh tế, đặc biệt nền kinh tế đang ở trình độ phát triển thấp ở nước ta.

Như vậy, kinh tế tuần hoàn là mô hình kinh tế trong đó các hoạt động thiết kế, sản xuất, dịch vụ đặt ra mục tiêu kéo dài tuổi thọ của vật chất và loại bỏ tác động tiêu cực đến môi trường. Nếu như mô hình kinh tế tuyến tính chỉ quan tâm đến khai thác tài nguyên, sản xuất và thải bỏ sau tiêu thụ, dẫn đến việc tạo ra một lượng phế thải khổng lồ thì kinh tế tuần hoàn chú trọng vấn đề quản lý và tái tạo tài nguyên theo một vòng khép kín, nhằm tránh tạo ra phế thải.

Việc tận dụng tài nguyên được thực hiện bằng nhiều hình thức như: Sửa chữa, tái sử dụng, tái chế và thay vì sở hữu vật chất thì hướng đến chia sẻ hoặc cho thuê. Có thể thấy, kinh tế tuần hoàn là một hệ thống, trong đó các tài nguyên được tận dụng lại hoặc tái sử dụng, các dòng phế liệu được biến thành đầu vào để tiếp tục sản xuất. Hoạt động này đã được thúc đẩy bởi quá trình đô thị hóa nhanh chóng, biến đổi khí hậu, tiến bộ công nghệ và nhu cầu ngày càng tăng đối với các nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn.

Kinh tế tuần hoàn thường được gắn với phát triển bền vững, có ý nghĩa quan trọng đối với quản lý môi trường, giúp các doanh nghiệp tiết kiệm năng lượng, tiền bạc và bảo vệ môi trường. Phát triển bền vững và kinh tế tuần hoàn mang lại những lợi ích ở cấp độ toàn cầu gồm: Tối ưu hóa nguyên vật liệu; Nguồn thu nhập mới và sáng tạo; Nâng cao mối quan hệ giữa các bên liên quan và uy tín thương hiệu; Giảm thiểu rủi ro.

Hiện nay, có một số mô hình về kinh tế tuần hoàn đã được triển khai với cách tiếp cận đơn giản như mô hình 3R hay mô hình 6R+ được tiếp cận tổng thể hơn. Mô hình 3R chỉ tập chung vào 3 hoạt động: Reduce (giảm sử dụng hàng hóa và tiêu thụ tài nguyên), Reuse (tái sử dụng sản phẩm, tài nguyên) và Recycle (tái chế, tuần hoàn tài nguyên).

Mô hình 6R+ được tiếp cận tổng thể và chi tiết hơn thông qua các hoạt động gồm: a) Thay đổi tư duy và thay đổi thiết kế (Rethink and Redesign) đối với các sản phẩm nhằm mục đích thu hồi, tái sử dụng, tái chế và xử lý dễ xử lý sản phẩm sau quá trình sử dụng; b) Từ chối (Refuse) các sản phẩm chỉ sử dụng một lần và hướng tới quá trình sản xuất ra các sản phẩm hay sử dụng tài nguyên nhiều lần; c) Giảm thiểu (Reduce) việc tiêu dùng quá mức tài nguyên, hướng tới phát triển các mô hình kinh tế chia sẻ, tiết kiệm tài nguyên và năng lượng; d) Tái sử dụng (Reuse) theo hướng hình thành và cung cấp các dịch vụ bảo hành, bảo dưỡng, thay thế, sửa chữa để kéo dài tuổi thọ và vòng đời của tất cả các sản phẩm, hoặc tận dụng các sản phẩm cũ để chế biến thành các các sản phẩm mới loại khác, chuyển chất thải từ quá trình sản xuất này sang thành nguyên liệu đầu vào của quá trình sản xuất khác; e) Tái chế (Recycle) theo hướng thu gom, phân loại, xử lý tận thu các giá trị còn lại của chất thải, chôn lấp an toàn chất thải.

Các cấp độ triển khai kinh tế tuần hoàn có thể phân chia thành một số cấp tương đối sau: Cấp độ thấp, cấp độ vừa và cấp độ cao. Ở cấp độ thấp, các doanh nghiệp sản xuất được khuyến khích và yêu cầu áp dụng các phương pháp sản xuất sạch hơn để tiết kiệm năng lượng và nguyên liệu hay đổi mới sinh thái để duy trì chất lượng môi trường.

Ở cấp độ vừa kinh tế tuần hoàn có thể triển khai dưới dạng các khu công nghiệp sinh thái hay hệ thống nông lâm nghiệp sinh thái. Ở cấp độ cao, toàn bộ các sông đoạn sản xuất của một nhà máy, khu công nghiệp đều được thiết kế để giảm đến mức tối thiểu chi phí năng lượng và nguyên liệu, tái sử dụng năng lượng và tài nguyên chưa sử dụng của quá trình sản xuất, tiến tới không có chất thải.

Khả năng xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn trong khai thác bauxite và phát triển công nghiệp nhôm tại Tây Nguyên 

Hoạt động khai thác bauxite và sản xuất alumin tại các tổ hợp của Tập đoàn Than và Khoáng sản (VINACOMIN) tại Tân Rai, Lâm Đồng và Nhân Cơ, Đắk Nông; cũng như xu hướng điện phân nhôm tại nhà máy luyện nhôm Trần Hồng Quân trong khu công nghiệp Nhân Cơ I có thể minh họa trên sơ đồ dòng vật chất – năng lượng (Hình 1).

Theo sơ đồ này, từ 100% đầu vào là quặng nguyên khai thác ở các moong, 50% trở thành bùn đuôi quặng chứa trong các hồ chứa; Tiếp đó 25% khối lượng đầu vào sẽ chuyển thành bùn đỏ chôn lấp lâu dài trong các hồ bùn đỏ; Chỉ có 25% khối lượng đầu vào chuyển thành sản phẩm alumin (Al2O3); Nếu tiếp tục điện phân để thành Al kim loại, khối lượng Al thu được vào cuối dòng vật chất chỉ chiếm 11.25% tổng khối lượng vật chất đầu vào. Một lượng chất thải lớn sinh ra trong sơ đồ dòng vật chất và năng lượng trên là bùn đuôi quặng, bùn đỏ, xỉ và tro thải, khí thải và nước thải. Có thể đánh giá sơ bộ quy mô và tác động của các chất thải đó như sau:

Bùn đuôi quặng có thành phần chủ yếu là các hạt khoáng vật sét, thạch anh và laterit mịn, không chứa các hóa chất độc hại. Với khối lượng rất lớn, hàng năm cần xây dựng các hồ chứa lớn để lưu giữ, vừa mất diện tích đất và tiềm ẩm nguy cơ ô nhiễm cho các vùng đất thấp ở hạ lưu các hồ chứa.

Bùn đỏ có thành phần là các loại khoáng vật Fe, Ti, Al và chứa một lượng khá lớn, khoảng 5-6% xút dư (NaOH), có độ pH dao động từ 11-13. Đây là loại chất thải có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cao và khó đông cứng ở điều kiện lưu giữ trong các hồ bùn đỏ. Tuy nhiên, trong thành phần bùn đỏ có chứa các kim loại quý có giá trị như V, Ti, v.v., có khả năng tận dụng để xử lý thành vật liệu xây dựng.

Tro xỉ của nhà máy nhiệt điện của tổ hợp, có thành phần hóa học giàu SiO2, các kim loại kiềm và kiềm thổ, có thể tận dụng thành vật liệu xây dựng.

Khí thải chứa các thành phần CO2, SO2, NaOH, Ca(OH)2,.. có khối lượng tương đối lớn đang là tác nhân gây ô nhiễm mùi đối với môi trường không khí xung quanh các tổ hợp sản xuất Tân Rai và Nhân Cơ.

Mô hình khai thác bauxite và sản xuất alumin hiện nay hoàn toàn là mô hình kinh tế tuyến tính nên lượng chất thải đưa ra môi trường là rất lớn như nói ở trên. Việc lưu giữ một khối lượng rất lớn chất thải rắn (bùn đuôi quặng, bùn đỏ và tro xỉ) về lâu dài tạo ra nguy cơ ô nhiễm và suy thoái môi trường khu vực, cũng như việc phục hồi các moong khai thác bauxite trở lại trạng thái địa hình ban đầu gặp khó khăn do thiếu đất bồi lấp địa hình khai thác. Mặt khác, việc không tận dụng tài nguyên chứa trong các khối lượng chất thải rắn nói trên gây ra sự lãng phí của mô hình kinh tế tuyến tính này.

Áp dụng tư duy kinh tế tuần hoàn, dựa trên các thành tựu đã được nghiên cứu và đánh giá của chúng tôi, nhóm tác giả đề xuất khung mô hình kinh tế tuần hoàn đối với hoạt động khai thác bauxite và phát triển ngành công nghiệp nhôm tại Tây Nguyên (Hình 2).

Theo sơ đồ (Hình 2), một số định hường xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn ở đây gồm:

Sử dụng các moong sau khai thác bauxite làm nơi chứa đựng bùn đuôi quặng để vừa có vật liệu san lấp các địa hình khai thác, vừa tận dụng thành phần sét và chất dinh dưỡng để cải tạo và phục hồi đất trên các moong.

Sử dụng bùn đỏ làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng (gạch xây dựng, phụ gia xi măng,...) giảm và tiến tới bỏ diện tích các hồ chôn lấp bùn đỏ; Vừa tạo ra sản phẩm phục vụ đời sống, vừa giảm chi phí chôn lấp và kiểm soát an toàn bùn đỏ.

Tận dụng tối đa các loại tro xỉ của nhà máy nhiệt điện, lò tôi vôi để giảm bãi chứa chất thải và biến chúng thành vật liệu có ích.

Phương hướng triển khai xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn đối với các tổ hợp khai thác bauxite và công nghiệp nhôm tại Tây Nguyên có thể tiến hành theo từng bước, phù hợp với việc phân chia ba cấp độ đã nêu trên:

Ở cấp độ thấp, Tập đoàn Than và Khoáng sản tạo điều kiện và kinh phí triển khai thử nghiệm việc sử dụng moong khai thác để chứa bùn đuôi quặng và thử nghiệm phục hồi đất trên các bãi thí nghiệm nói trên; cũng như đầu tư kinh phí cho các dự án thử nghiệm trên quy mô pilot việc sản xuất gạch và thu hồi kim loại quý từ bùn đỏ.

Ở cấp độ trung bình, trên cơ sở các kết quả thành công ở cấp độ thấp Tập đoàn Than và Khoáng sản cần đầu tư hoặc phối hợp đầu tư các nhà máy sản xuất gạch từ bùn đỏ hoặc thu hồi kim loại quý từ bùn đỏ.

Ở cấp độ cao, Chính phủ và Bộ Công Thương cần có chính sách xây dựng các khu công nghiệp sinh thái khai thác và phát triển công nghiệp nhôm ở Tây Nguyên.

Trong đó, từ nguyên liệu ban đầu là quặng nguyên khai trên các khai trường, các nhà máy trong khu công nghiệp sẽ tận dụng và chế biến thành sản phẩm chính đầu ra là kim loại nhôm, alumin, vật liệu xây dựng.

Kết luận

Từ những điều trình bày trên đây, có thể đưa ra một số kết luận sơ bộ như sau:

Việc triển khai mô hình kinh tế tuần hoàn trong khai thác bauxite và sản xuất alumin ở Tây Nguyên thay cho mô hình kinh tế tuyến tính hiện nay là rất cần thiết. Có như vậy mới giảm được lượng chất thải rắn rất lớn đang phải chôn lấp và kiểm soát là bùn đuôi quặng, bùn đỏ, tro xỉ,...

Một số định hướng chính để xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn: Chuyển bùn đuôi quặng từ hồ chứa về san lấp các moong sau khai thác bauxite; Tận dụng bùn đỏ để sản xuất vật liệu xây dựng và thu hồi kim loại quý, tận dung tro xỉ trong việc sản xuất vật liệu xây dựng.

Tập đoàn Than và Khoáng sản nên xây dựng chương trình triển khai mô hình kinh tế tuần hoàn trong khai thác bauxite và phát triển ngành công nghiệp nhôm theo từng bước, cấp độ từ thấp đến cao để trình Chính phủ và Bộ Công Thương phê duyệt. 

Lưu Đức Hải, Phạm Thị Mai, Phạm Tiến Đức

TW Hội Kinh tế Môi trường Việt Nam

Mai Thanh Tùng,Phòng An toàn môi trường, Công ty Nhôm Đắk Nông – TKV