Có thể thu hồi methane tạo tín chỉ carbon từ nước thải không?

Thu hồi methane tạo tín chỉ carbon từ nước thải là chủ đề được nhiều doanh nghiệp ESG quan tâm, đặc biệt là các nhà máy có nước thải COD cao, đang vận hành bể kỵ khí hoặc phát sinh biogas nhưng chưa tận dụng hiệu quả. Với các ngành như thực phẩm, đồ uống, thủy sản, tinh bột, chăn nuôi, bia, sữa, giấy, mía đường và chế biến nông sản, nước thải hữu cơ cao có thể là nguồn phát sinh khí mê-tan từ bể kỵ khí nếu không được thu gom, kiểm soát và sử dụng đúng cách.

1. Methane từ nước thải phát sinh như thế nào?

Methane, còn gọi là khí mê-tan (CH4), có thể phát sinh khi chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy trong điều kiện thiếu oxy hoặc kỵ khí. Quá trình này thường xảy ra ở các dòng nước thải có tải lượng hữu cơ cao, đặc biệt là nước thải chứa nhiều COD, BOD, dầu mỡ, tinh bột, protein, đường hoặc phụ phẩm hữu cơ.

Trong hệ thống xử lý nước thải, methane có thể phát sinh tại:

• Hố thu và tuyến thu gom nước thải lưu quá lâu
• Bể điều hòa thiếu khuấy trộn hoặc thiếu kiểm soát mùi
• Bể kỵ khí không kín
• Hồ kỵ khí hoặc hồ sinh học vận hành không kiểm soát
• Thiết bị xử lý bùn, bể chứa bùn hoặc khu lưu bùn
• Hệ thống UASB, EGSB, IC hoặc các công nghệ kỵ khí khác nếu không thu khí tốt.

Theo hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính của IPCC, nước thải có thể phát sinh methane khi được xử lý hoặc thải bỏ trong điều kiện kỵ khí, trong khi lượng phát thải phụ thuộc vào hàm lượng hữu cơ, phương thức xử lý và khả năng thu hồi khí.

Đối với doanh nghiệp, methane vừa là rủi ro phát thải khí nhà kính, vừa có thể là nguồn năng lượng nếu được thu hồi và tận dụng đúng kỹ thuật.

2. Thu hồi methane tạo tín chỉ carbon từ nước thải là gì?

Thu hồi methane tạo tín chỉ carbon là quá trình triển khai dự án nhằm thu gom, xử lý hoặc tận dụng methane phát sinh từ nước thải, qua đó giảm lượng methane phát tán vào khí quyển so với kịch bản cơ sở. Nếu lượng giảm phát thải được đo đạc, báo cáo, xác minh theo phương pháp luận phù hợp, dự án có thể đủ điều kiện đăng ký và phát hành tín chỉ carbon theo cơ chế được công nhận.

Có thể hiểu đơn giản:

• Nếu trước đây methane từ nước thải bị phát tán hoặc xử lý không kiểm soát
• Doanh nghiệp đầu tư hệ thống thu hồi methane, đốt an toàn hoặc tận dụng biogas
• Lượng methane tránh phát thải được tính toán theo phương pháp luận được chấp nhận
• Dữ liệu được đo đạc, báo cáo và xác minh độc lập
• Khi đáp ứng điều kiện, dự án có thể được xem xét tạo tín chỉ carbon

UNFCCC từng có phương pháp luận CDM AMS-III.H dành cho hoạt động thu hồi methane trong xử lý nước thải, cho thấy nhóm dự án này đã từng được công nhận trong các cơ chế tín chỉ carbon quốc tế.

Tuy nhiên, tín chỉ carbon không phát sinh chỉ vì doanh nghiệp “có biogas”. Tín chỉ chỉ hình thành khi dự án chứng minh được lượng giảm phát thải bổ sung, có phương pháp luận, hệ thống MRV và quy trình xác minh phù hợp.

3. Thu hồi methane từ nước thải có chắc chắn tạo được tín chỉ carbon không?

Câu trả lời là: Không chắc chắn. Thu hồi methane từ nước thải có thể có tiềm năng tạo tín chỉ carbon, nhưng cần đánh giá kỹ từng dự án.

Một dự án có khả năng tạo tín chỉ carbon tốt hơn khi đáp ứng các điều kiện sau:

• Nước thải có COD cao và phát sinh methane đáng kể
• Hệ thống xử lý hiện hữu có phát thải methane trong kịch bản cơ sở
• Dự án đầu tư mới giúp thu hồi, đốt hoặc tận dụng methane thay vì để phát tán
• Lượng biogas/methane có thể đo đạc hoặc tính toán đáng tin cậy
• Có hồ sơ vận hành, đồng hồ đo lưu lượng khí, thành phần methane và nhật ký sử dụng biogas
• Có phương pháp luận carbon phù hợp
• Có tính bổ sung, tức là dự án không xảy ra một cách hiển nhiên nếu không có cơ chế hoặc động lực carbon
• Có đơn vị thẩm định, xác minh độc lập
• Có chủ quyền carbon, quyền sở hữu tín chỉ và hồ sơ pháp lý rõ ràng.

Ngược lại, dự án có thể khó tạo tín chỉ carbon nếu:

• Bể kỵ khí đã thu hồi và sử dụng methane từ lâu nhưng không có dữ liệu nền
• Biogas phát sinh quá ít, chi phí MRV và xác minh cao hơn lợi ích tín chỉ
• Không đo được lưu lượng khí, nồng độ methane hoặc lượng biogas sử dụng
• Hệ thống rò rỉ khí, flare không ổn định hoặc vận hành gián đoạn
• Không chứng minh được tính bổ sung
• Không xác định rõ cơ chế tín chỉ carbon muốn đăng ký
• Hồ sơ môi trường, vận hành và sở hữu dự án chưa đầy đủ.

Vì vậy, trước khi truyền thông rằng dự án “tạo tín chỉ carbon”, doanh nghiệp nên thực hiện bước đánh giá tiền khả thi carbon.

4. Doanh nghiệp nào nên đánh giá tiềm năng thu hồi methane?

Không phải mọi hệ thống xử lý nước thải đều phù hợp với thu hồi methane. Nhóm doanh nghiệp nên ưu tiên đánh giá gồm các cơ sở có nước thải COD cao, lưu lượng ổn định và đang hoặc có thể áp dụng xử lý kỵ khí.

Các ngành có tiềm năng gồm:

• Nhà máy chế biến thủy sản
• Nhà máy thực phẩm và đồ uống
• Nhà máy bia, rượu, nước giải khát
• Nhà máy sữa
• Nhà máy tinh bột sắn, tinh bột biến tính
• Nhà máy đường, mía đường
• Nhà máy chăn nuôi, giết mổ
• Nhà máy giấy
• Nhà máy chế biến cao su, nông sản
• Cơ sở có hồ kỵ khí, UASB, EGSB, IC hoặc bể phân hủy bùn.

Đặc điểm chung của nhóm này là nước thải có hàm lượng hữu cơ cao, nếu xử lý kỵ khí đúng cách có thể tạo biogas. Nếu biogas hiện đang bị xả bỏ, đốt không kiểm soát hoặc chưa tận dụng, doanh nghiệp có thể đang bỏ lỡ cơ hội giảm phát thải và tiết kiệm năng lượng.

5. Các hình thức tận dụng biogas trong doanh nghiệp

Sau khi thu hồi methane từ nước thải, doanh nghiệp có thể lựa chọn nhiều phương án xử lý hoặc sử dụng biogas tùy theo lưu lượng, thành phần khí, nhu cầu năng lượng và điều kiện đầu tư.

5.1. Đốt flare an toàn

Đốt flare là phương án phổ biến khi lượng biogas chưa đủ lớn hoặc chưa ổn định để tận dụng năng lượng. Khi đốt, methane được chuyển hóa thành CO₂, có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu thấp hơn methane nếu xét cùng khối lượng khí nhà kính quy đổi.

Tuy nhiên, hệ thống flare cần được thiết kế đúng công suất, có thiết bị an toàn, kiểm soát áp suất, chống cháy ngược và ghi nhận thời gian vận hành.

5.2. Tận dụng biogas cho lò hơi

Nếu nhà máy có nhu cầu hơi hoặc nhiệt, biogas có thể được xử lý sơ bộ và cấp cho lò hơi hoặc thiết bị đốt phù hợp. Phương án này giúp giảm một phần nhiên liệu hóa thạch, từ đó giảm chi phí năng lượng và phát thải gián tiếp liên quan đến nhiên liệu thay thế.

Cần lưu ý xử lý H₂S, hơi nước và tạp chất trong biogas để hạn chế ăn mòn, tắc nghẽn hoặc ảnh hưởng đến thiết bị đốt.

5.3. Phát điện từ biogas

Phát điện từ biogas phù hợp với cơ sở có lượng khí ổn định, đủ lớn và có nhu cầu sử dụng điện tại chỗ. Hệ thống thường gồm thu gom khí, xử lý khí, bồn chứa hoặc túi chứa khí, máy phát điện biogas, tủ điều khiển và hệ thống an toàn.

Phát điện từ biogas có thể giúp doanh nghiệp giảm điện mua từ lưới, cải thiện chỉ số năng lượng và hỗ trợ mục tiêu ESG. Tuy nhiên, cần đánh giá kỹ chi phí đầu tư, chi phí bảo trì, độ ổn định nguồn khí và khả năng vận hành dài hạn.

5.4. Sử dụng biogas cho nhiệt hoặc đồng phát

Một số nhà máy có thể cân nhắc hệ thống đồng phát điện - nhiệt nếu lượng biogas lớn và nhu cầu năng lượng phù hợp. Đây là hướng có thể tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, nhưng đòi hỏi thiết kế đồng bộ và quản lý vận hành tốt.

6. Dữ liệu MRV cần có để phát triển tín chỉ carbon từ nước thải

MRV là yếu tố cốt lõi nếu doanh nghiệp muốn phát triển tín chỉ carbon từ nước thải. MRV gồm đo đạc, báo cáo và xác minh, nhằm chứng minh lượng methane đã được thu hồi, xử lý hoặc sử dụng thay vì phát tán.

Các dữ liệu thường cần chuẩn bị gồm:

• Lưu lượng nước thải đầu vào
• COD/BOD đầu vào và đầu ra
• Lượng COD được xử lý trong công đoạn kỵ khí
• Lưu lượng biogas phát sinh
• Thành phần methane trong biogas
• Thời gian vận hành bể kỵ khí
• Thời gian vận hành flare hoặc thiết bị tận dụng biogas
• Lượng biogas cấp cho lò hơi hoặc máy phát
• Sản lượng điện hoặc nhiệt tạo ra từ biogas
• Lượng nhiên liệu hoặc điện lưới được thay thế
• Hồ sơ bảo trì, sự cố, rò rỉ và an toàn khí
• Hồ sơ quan trắc nước thải, bùn thải và khí thải liên quan.

Nếu không có dữ liệu MRV, doanh nghiệp rất khó chứng minh lượng giảm phát thải. Đây là lý do nhiều hệ thống có biogas nhưng chưa thể phát triển thành dự án carbon.

7. Lộ trình đánh giá dự án thu hồi methane tạo tín chỉ carbon

Để tránh đầu tư sai hoặc kỳ vọng quá mức, doanh nghiệp nên triển khai theo lộ trình từng bước.

Bước 1: Khảo sát hiện trạng nước thải và bể kỵ khí

Bước đầu, doanh nghiệp cần khảo sát lưu lượng nước thải, COD, BOD, pH, nhiệt độ, tải lượng hữu cơ, cấu hình bể kỵ khí, tình trạng thu khí, flare, đường ống khí, hệ thống đo lường và hiện trạng sử dụng biogas. Mục tiêu là xác định doanh nghiệp có thật sự phát sinh methane đáng kể hay không.

Bước 2: Đánh giá cân bằng COD và tiềm năng biogas

Từ dữ liệu COD và lưu lượng, có thể ước tính sơ bộ tiềm năng sinh khí, lượng methane có thể thu hồi và quy mô đầu tư phù hợp. Đây là bước quan trọng để xác định dự án có đủ lớn để xem xét tín chỉ carbon hay chỉ nên triển khai như giải pháp tiết kiệm năng lượng.

Bước 3: Rà soát kịch bản cơ sở và tính bổ sung

Dự án carbon cần có kịch bản cơ sở rõ ràng: nếu không có dự án, methane sẽ phát sinh và được xử lý như thế nào? Doanh nghiệp cũng cần chứng minh dự án có tính bổ sung, tức là kết quả giảm phát thải không tự nhiên xảy ra trong hoạt động thông thường.

Bước 4: Đề xuất giải pháp kỹ thuật

Tùy hiện trạng, kỹ sư có thể đề xuất:

• Cải tạo bể kỵ khí
• Bổ sung mái che hoặc hệ thống thu khí
• Nâng cấp đường ống thu gom biogas
• Lắp đặt flare an toàn
• Lắp hệ thống xử lý H₂S và tách ẩm
• Tận dụng biogas cho lò hơi
• Phát điện từ biogas
• Bổ sung đồng hồ đo lưu lượng khí và cảm biến methane
• Thiết lập nhật ký vận hành và hệ thống MRV.

Bước 5: Đánh giá tài chính và khả năng tín chỉ carbon

Doanh nghiệp cần so sánh chi phí đầu tư, chi phí vận hành, giá trị năng lượng tiết kiệm, chi phí MRV, chi phí thẩm định để xác minh và đánh giá tiềm năng doanh thu tín chỉ carbon. Không nên chỉ nhìn vào số tín chỉ tiềm năng mà bỏ qua chi phí triển khai và rủi ro vận hành.

Bước 6: Triển khai EPC và theo dõi sau đầu tư

Nếu dự án khả thi, ETM có thể đồng hành trong thiết kế, cung cấp thiết bị, thi công, chạy thử và hỗ trợ vận hành hệ thống thu hồi methane/tận dụng biogas. Sau đầu tư, doanh nghiệp cần theo dõi dữ liệu liên tục để phục vụ MRV và xác minh giảm phát thải.

Lời kết

Thu hồi methane tạo tín chỉ carbon từ nước thải là cơ hội đáng quan tâm đối với các doanh nghiệp có nước thải COD cao, bể kỵ khí và phát sinh biogas. Tuy nhiên, đây không phải là cơ chế tự động. Doanh nghiệp cần chứng minh lượng giảm phát thải bằng dữ liệu, phương pháp luận, MRV và xác minh phù hợp.

Trong thực tế, ngay cả khi chưa đủ điều kiện tạo tín chỉ carbon, thu hồi methane từ nước thải vẫn có thể mang lại giá trị lớn thông qua giảm mùi, tăng an toàn, tiết kiệm nhiên liệu, tận dụng biogas và cải thiện hiệu quả ESG. Với năng lực khảo sát, thiết kế, thi công EPC và tối ưu hệ thống xử lý nước thải, Môi trường ETM sẵn sàng đồng hành cùng doanh nghiệp trong quá trình đánh giá tiềm năng và tư vấn giải pháp cụ thể cho dự án tùy vào đặc thù sản xuất của doanh nghiệp.