Bùn đỏ (Red Mud) là chất thải nguy hại sinh ra trong quy trình công nghệ Bayer sản xuất Alumin từ quặng Bauxit, có hàm lượng kiềm cao, nhiều kim loại nặng, đôi khi chứa nguyên tố phóng xạ. Ngày 04/10/2010, hồ chứa bùn đỏ vỡ, khoảng 1 triệu mét khối bùn đỏ từ một nhà máy Alumin ở Hungary đã xả vào các vùng nông thôn xung quanh, làm chết bốn người và ô nhiễm một vùng rộng lớn. Theo Bộ trưởng Môi trường nước này, đây là thảm họa hóa chất nghiêm trọng nhất trong lịch sử đất nước, cần mất một năm và hàng chục triệu USD để dọn sạch lớp bùn đỏ đó.

Sự cố trên khiến cho câu chuyện xử lý “bùn đỏ” trở nên nóng hổi tại Việt Nam bởi mỗi năm, nhà máy sản xuất Alumin từ quặng Bauxit Tây Nguyên xả hàng triệu tấn bùn đỏ. Dù được chôn trong các bãi chứa xây dựng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, nhưng lượng chất thải này vẫn tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, ô nhiễm không khí và gây hại sức khỏe con người. Các nhà môi trường ở Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam đã gọi các hố chon bùn đỏ trên Tây Nguyên là các “quả bom nổ chậm” với các hệ sinh thái lưu vực sông Đồng Nai.

Thực trạng cấp thiết đã thôi thúc PGS.TS. Lưu Đức Hải - Khoa Môi trường, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐHKHTN), ĐH Quốc gia Hà Nội (ĐHQGHN) chủ trì đề xuất và triển khai đề tài “Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây dựng từ bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất Alumin ở Tây Nguyên”. Cái khó của việc xử lý khối bùn đỏ hàng triệu tấn đó là nhà máy nằm xa các trung tâm công nghiệp trên địa bàn còn chưa phát triển của đất nước và khối lượng rất lớn của bùn đỏ.

Sau gần 2 năm, nghiên cứu đã lần đầu tiên đưa ra giải pháp kiểm soát, xử lý triệt để bùn đỏ thải ra hàng năm từ hoạt động sản xuất Alumin tại Tây Nguyên và tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế. Cùng với phụ gia có sẵn tại địa phương và các dây chuyền sản xuất gạch đất sét nung bằng lò Tuynel đang có ở Việt Nam,; bùn đỏ Tây Nguyên được chứng minh có thể sản xuất thành sản phẩm gạch xây dựng, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố 04 bài trên Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHQGHN, 01 báo cáo Hội nghị khoa học quốc tế tại Philippin và 01 bài báo đăng trên tạp chí quốc tế International Journal of Research in Earth and Environmental Sciences năm 2014.

PGS.TS. Lưu Đức Hải - nguyên Trưởng Khoa Môi trường từ 2004-2013, Phó chủ tịch Hội Kinh tế môi trường Việt Nam, Ủy viên BCHTW Hội BVTN&MT Việt Nam. 

“Nhà máy chôn nó, nhà khoa học phải xử lý được nó”

Cơ duyên với bùn đỏ khởi sự từ những năm 1978 - 1981, khi TS. Lưu Đức Hải là cán bộ trẻ của Khoa Địa lý - Địa chất, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐH Quốc gia Hà Nội. Ông tham gia chương trình Tây Nguyên 1 “vỏ phong hóa đất bazan” và dành 5 năm say mê nghiên cứu về Bauxit và vỏ phong hóa các loại đá khác nhau cho luận án Tiến sĩ. Nhờ chuẩn bị kỹ lưỡng, ông chỉ mất 1 năm để bảo vệ thành công luận án “Các loại hình nguồn gốc công nghiệp cao lanh Việt Nam” tại Nga.

Được trường ĐH Tổng hợp Quốc gia Ajecbaizan giữ lại nhưng tân Tiến sĩ chọn trở về Tổ quốc. Cũng từ đây, ông dấn sâu vào hành trình khám phá, nghiên cứu về chất thải của hoạt động khai thác khoáng sản.

Năm 2011, TS. Lưu Đức Hải cùng đoàn công tác thẩm định dự án “Đánh giá tác động môi trường nhà máy sản xuất Alumin Nhân Cơ”. Đoàn công tác gánh trên vai áp lực lớn từ sự cố tràn bùn đỏ ở Hungary năm 2010 và căn dặn của nguyên Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Phạm Khôi Nguyên: “Làm thế nào để dự án được thông qua nhưng phải đảm bảo an toàn môi trường”.

Tại đây, Tiến sĩ nhận thấy bùn đỏ chưa được xử lý, độ PH cao, việc chôn bùn đỏ có thể dẫn đến vỡ đập. “Nhà máy chôn nó, nhà khoa học phải xử lý được nó”, TS. Lưu Đức Hải mang theo quyết tâm này trở về Hà Nội và xắn tay thực hiện đề tài nghiên cứu cấp ĐHQGHN: “Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây dựng từ bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất Alumin ở Tây Nguyên”.

Trên thế giới đến năm 2010-2011, các nhà khoa học thường đề cập xử lý bùn đỏ theo 3 hướng: chôn lấp vì thường có nồng độ phóng xạ cao, làm chất hấp thụ kim loại nặng trong xử lý nước thải giầu kim loại nặng và làm vật liệu xây dựng.

TS. Lưu Đức Hải và cộng sự nhận định: “Khối lượng bùn đỏ sinh ra từ công nghệ sản xuất Alumin tại Tây Nguyên rất lớn và nằm xa các khu công nghiệp; nên hướng ứng dụng có hiệu quả nhất là sử dụng bùn đỏ trong để sản xuất vật liệu xây dựng hoặc làm phụ gia xi măng cho vùng Tây Nguyên. Những hướng này loại bỏ được ảnh hưởng độc hại của bùn đỏ đối với môi trường, đồng thời có thể tạo ra sản phẩm dân dụng khối lượng lớn có giá trị đối với dân cư địa phương đang còn nghèo”.

Chế tạo thành công gạch gốm nung từ bùn đỏ

Thông qua nhà máy sản xuất Alumin Tân Rai (Lâm Đồng), TS. Lưu Đức Hải đã lấy mẫu 1 tấn bùn đỏ Tây Nguyên về Hà Nội. 10 nhà nghiên cứu dưới sự chủ trì của TS. Lưu Đức Hải tiến hành phân tích thành phần vật chất và giá trị tài nguyên còn chứa đựng trong mẫu bùn đỏ làm cơ sở khoa học sản xuất vật liệu xây dựng.

Sau quá trình phân tích bằng phương pháp phù hợp và hiện đại, nhóm đã xác định khá đầy đủ thành phần hóa học (khoảng 50 nguyên tố) và thành phần khoáng vật của bùn đỏ. Thí nghiệm phóng xạ được tiến hành ở Khoa Vật lý, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên và Viện Hạt nhân Đà Lại đạt độ tin cậy cao. Kết quả khẳng định bùn đỏ tại đây không chứa chất phóng xạ nên có thể làm gạch nung.

Sau đó, nhóm tiến hành hàng loạt thử nghiệm chế tạo gạch gốm nung trong lò nung Tuynel bằng nguyên liệu bùn đỏ và phụ gia. 100 viên gạch gốm nung ở 950°C - 1050°C đáp ứng yêu cầu của gạch đất sét nung ra đời. Nhóm đã đề xuất quy trình sản xuất gạch gốm nung có bổ sung thiết bị trên dây chuyền gạch đất sét nung hiện có tại các nhà máy gạch Tuynel ở nước ta. Từ đó, nhóm hoàn thiện bản vẽ thiết kế quy hoạch dây chuyền Pilot sản xuất gạch xây gốm nung từ bùn đỏ công suất 1 tấn sản phẩm / 1 ngày.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu tìm ra phụ gia có thể sử dụng trong quy trình sản xuất gạch xây gốm nung từ bùn đỏ của hai nhà máy nói trên là đất sét và cát xây dựng. Các phụ gia giúp chuyển thành phần ion Na+ linh động động trong bùn đỏ thành khoáng vật Plazocla trong sản phẩm vật liệu xây dựng, loại bỏ tính kiềm của nguyên liệu ban đầu. Với nguồn phụ gia rẻ tiền và trữ lượng lớn có sẵn tại địa phương, nhóm nghiên cứu thấy rằng: sản phẩm vật liệu xây dựng đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và giá thành phù hợp. Như vậy, có thể tiết kiệm cho nhà máy 200 tỷ đồng để xây dựng hố chôn bùn đỏ hàng năm mà nhà máy bỏ ra.

Phân tích thành phẩm và các tính chất cơ hóa lý cho thấy gạch gốm nung sản xuất từ bùn đỏ có thể sử dụng cho xây dựng trong nhà, ít chịu tác động của thời tiết, hay với độ xốp cao có thể làm vật liệu xây dựng dân dụng.

Kết quả thử nghiệm hóa lý mẫu sản phẩm cũng khẳng định: việc sử dụng gạch gốm nung từ bùn đỏ trong điều kiện tự nhiên không làm hòa tan ra môi trường kim loại độc hại, do các kim loại trong thành phần nguyên liệu ban đầu đã kết tinh thành các vật liệu khoáng. Như vậy, giải pháp mà đề tài đưa ra có thể giải quyết triệt đề chất thải bùn đỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cho môi trường.

Dự tính đạt 27 nghìn tỷ đồng sau 10 năm

Công nghệ mà đề tài xây dựng đã tạo ra sản phẩm thử nghiệm khả thi, có giá trị, thân thiện với môi trường. Các mẫu chế thử gạch gốm nung từ bùn đỏ và phụ gia bằng phương pháp tạo hình thủ công và nung trong điều kiện nung bình thường của lò nung Tuynel ở nhiệt độ 950°C - 1050°C tại nhà máy gạch Hiệp Hòa, Hà Bắc đạt tiêu chuẩn chất lượng Gạch đất sét nung TCVN 1451-2009.

Qua tính toán, TS. Lưu Đức Hải và cộng sự cho rằng có thể dùng lượng thải bùn đỏ khổng lồ hiện có tại hai nhà máy Tân Rai và Nhân Cơ để sản xuất gạch với công suất hàng tỷ viên/ năm, giá thành và chi phí thấp, đem lại lợi nhuận ngay tại khu vực có bùn đỏ thay vì phải vận chuyển xa và chôn lấp không an toàn. Việc sản xuất gạch xây gốm nung từ bùn đỏ và phụ gia địa phương còn có thể góp phần giải quyết công ăn việc làm cho người dân Tây Nguyên.

Với công suất trên, nhóm đã tính toán chi phí lợi ích của kịch bản dự án xây dựng nhà máy gạch gốm nung từ bùn đỏ. Hiệu quả kinh tế sau 10 năm sản xuất dự tính là hơn 27 nghìn tỷ đồng, chưa kể tiết kiệm được số tiền tương đương hoặc lớn hơn nhiều lần của công tác chôn lấp bùn đỏ rồi hoàn thổ, phục hồi môi trường.

Ngoài việc tạo ra sản phẩm, đề tài nghiên cứu đưa ra giải pháp cho vấn đề môi trường, tại thời điểm bấy giờ là mối lo chung của nước ta, góp phần triển khai các nhà máy Alumin đã được Tập đoàn Than và Khoáng sản xây dựng ở Tây Nguyên. Quy hoạch của Tập đoàn đến giai đoạn 2015 – 2020 nâng lên 7 triệu tấn Alumin, tương đương với việc thải ra môi trường 10 triệu tấn bùn đỏ; đến năm 2025, để có 15 triệu tấn Alumin sẽ thải ra môi trường khoảng 23 – 24 triệu tấn bùn đỏ;…

Đề tài có thể liên doanh, liên kết với nhiều tổ chức khoa học, quản lý và kinh tế để đưa các kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thực tế. Một viện nghiên cứu của Trung Quốc, nơi chuyên bán công nghệ cho Việt Nam đánh giá đây là phương án tối ưu nhất để giải quyết bùn đỏ và liên hệ hợp tác nghiên cứu. Cho đến nay, nhiều chủ doanh nghiệp cũng đã liên lạc với Tiến sĩ để bàn về vấn đề hợp tác, chuyển giao công nghệ.

PGS.TS. Lưu Đức Hải sinh năm 1953, học ngành Địa chất, chuyên ngành Tìm kiếm thăm dò khoáng sản có ích tại ĐH Tổng hợp Quốc gia Ajecbaizan, thuộc Liên bang Nga từ 1970-1976. Ông lựa chọn Trường ĐH Tổng hợp Hà Nội để làm việc bởi sự ngưỡng mộ dành cho GS. Nguyễn Văn Chiến - người sáng lập ra Khoa Địa lý -Địa chấtcủa ngôi trường danh tiếng này. Ông là nguyên Trưởng Khoa Môi trường từ 2004-2013, Phó chủ tịch Hội Kinh tế môi trường Việt Nam, Ủy viên BCHTW Hội BVTN&MT Việt Nam. Tiến sĩ nghiên cứu về chất thải khai thác khoáng sản, ô nhiễm kim loại nặng, quản lý môi trường và năng lượng bền vững. Ông là một trong những người sáng lập ngành đào tạo môi trường ở Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội nay là Đại học quốc gia Hà Nội. Dành cả đời để nghiên cứu khoa học, PGS.TS. Lưu Đức Hải chiêm nghiệm: “Nản chí nhất là khi những ứng dụng của mình bị ách tắc vì lý do không phải của mình”. Dẫu vậy, mỗi khi nhắc đến những đề tài đã, đang và có thể giúp giải quyết những vấn đề cấp bách trong kinh tế - xã hội, niềm vui say và tâm huyết cứ lấp lánh trong đôi mắt nhà khoa học.

 
  • Tags: