Biến nước thải thành tài nguyên: Ba công cụ triển vọng trong xử lý nước thải công nghiệp

Phân vùng (Partition): Vi sinh vật tích lũy carbon, nitơ, photpho và các hợp chất hữu cơ trong tế bào dưới dạng polyphotphat, glycogen và polyhydroxyalkanoate.

Giải phóng (Release): Dưới môi trường kỵ khí, các hợp chất được phân giải, tạo ra khí sinh học là sản phẩm năng lượng chính từ giai đoạn này và sản phẩm phụ là chất rắn sinh học, thường bao gồm các chất hữu cơ trơ, kim loại dư thừa và các chất dinh dưỡng không thể thu hồi.

Thu hồi (Recovery): Các sản phẩm được tách ra như phân bón chứa N, P, K; khí sinh học; carbon hữu cơ; nước sạch tái sử dụng.

Vì sao PRR được coi là “cách mạng xử lý nước thải”?

Giảm đáng kể chi phí năng lượng

Thu hồi tối đa dinh dưỡng trong nước thải

Giảm lượng bùn thải – vấn đề lớn nhất trong bùn hoạt tính

Tạo ra sản phẩm có giá trị thương mại

Phù hợp với nhiều loại hình công nghiệp

PRR mang ý nghĩa then chốt ở chỗ: vi sinh vật không chỉ xử lý nước mà còn “sản xuất” tài nguyên.

Đối với các khu công nghiệp và đô thị lớn tại Việt Nam, nếu áp dụng thành công PRR, dự kiến có thể giúp giảm chi phí từ 20–40% so với công nghệ truyền thống, đồng thời đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe về các giới hạn Nitơ (N) và Photpho (P).

3. Nhà máy sinh học (Biorefinery): Xu hướng tất yếu của ngành nước thải tương lai

Nếu CE là tư duy nền tảng, PRR là công nghệ lõi, thì nhà máy sinh học là mô hình đích đến của quá trình chuyển đổi. Mục tiêu của biorefinery là sử dụng nước thải làm “nguyên liệu đầu vào” để sản xuất: sản phẩm sinh học giá trị cao, năng lượng, vật liệu và vật phẩm phục vụ ngành công nghiệp.

Các sản phẩm có thể thu hồi từ nước thải

Axit béo dễ bay hơi (VFA): Là nguyên liệu quan trọng cho nhiên liệu sinh học và tổng hợp nhựa sinh học. VFA được tạo ra từ quá trình thủy phân – lên men bùn.

Polyhydroxyalkanoates (PHA): Được xem là “nhựa sinh học của tương lai” với nhiều ưu điểm như: phân hủy hoàn toàn, thân thiện môi trường, ứng dụng rộng trong bao bì, y tế, vật liệu xanh.

Cellulose: Chiết xuất từ nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Có thể ừng dụng trong công nghiệp bột giấy, vật liệu xây dựng, nhiên liệu sinh học, chất cải tạo đất.

Khoáng dinh dưỡng (N, P, K, Fe…): Được sử dụng để sử dụng trong sản xuất phân bón cho nông nghiệp tuần hoàn.

Thu hồi năng lượng từ nước thải

Nhà máy sinh học có thể tạo ra các loại năng lượng:

Khí mê-tan từ phân hủy kỵ khí

Hydro sinh học từ vi khuẩn quang dưỡng

Dầu diesel sinh học từ chất béo trong nước thải

Khí tổng hợp (syngas) từ xử lý siêu tới hạn

Điện từ tế bào nhiên liệu sinh học MFC/MEC

Ở châu Âu, nhiều nhà máy xử lý nước thải đã đạt trạng thái “energy positive”, tức là sản xuất được nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ. Singapore và Nhật Bản cũng đang nhân rộng mô hình này.

Đối với Việt Nam, đây có thể là hướng đi chiến lược cho các khu công nghiệp quy mô lớn, đặc biệt tại các tỉnh Bắc Ninh, Hải Phòng, Đồng Nai, Bình Dương…

Mối liên kết giữa CE – PRR – Biorefinery: Một hệ sinh thái khép kín

Ba công cụ này không tồn tại riêng lẻ; chúng bổ trợ lẫn nhau. CE tạo khung tư duy cho việc sử dụng tài nguyên hiệu quả. PRR tạo nền tảng công nghệ cho việc tách – giữ – thu hồi. Biorefinery là mô hình thực thi, nơi các sản phẩm được sản xuất ở quy mô công nghiệp. Nhờ đó, ngành xử lý nước thải chuyển từ “xử lý – xả thải” sang “xử lý – thu hồi – tái tạo – tái sử dụng”.

Việt Nam và bài toán thực thi: Cơ hội và thách thức

Việt Nam đang đứng trước “cửa sổ cơ hội” đặc biệt: Luật BVMT 2020 hỗ trợ kinh tế tuần hoàn, Quyết định số 222/QĐ-TTg ngày 23/1/2025 ban hành Kế hoạch hành động quốc gia thực hiện kinh tế tuần hoàn đến năm 2035. Các khu công nghiệp mở rộng với nhu cầu xử lý lớn.Xu hướng phát triển bền vữn (ESG) thúc đẩy doanh nghiệp đầu tư công nghệ. Hợp tác quốc tế trong lĩnh vực năng lượng – môi trường tăng mạnh.

Tuy nhiên, thách thức cũng không ít như: Chi phí đầu tư ban đầu lớn; Thiếu nguồn nhân lực trình độ cao; Thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật cho sản phẩm thu hồi từ nước thải; Hệ thống pháp lý cần cụ thể hóa hơn nữa; Doanh nghiệp chưa quen với mô hình “xử lý để tạo giá trị”.

Để vượt qua, Việt Nam cần chiến lược đồng bộ: thúc đẩy nghiên cứu phát triển và sản xuất, hỗ trợ tín dụng xanh, thiết lập cơ chế định giá sản phẩm thu hồi và khuyến khích mô hình thí điểm.

Kết luận: Thời điểm vàng để chuyển đổi

Ba công cụ: Kinh tế tuần hoàn, PRR và mô hình nhà máy sinh học đang định nghĩa lại ngành xử lý nước thải công nghiệp toàn cầu. Thay vì tốn kém chi phí xử lý, doanh nghiệp có thể biến nước thải thành nguồn thu, đồng thời đáp ứng các yêu cầu khắt khe về môi trường, giảm phát thải và tiến tới mục tiêu phát triển bền vững (SDG).

Trong bối cảnh Việt Nam đang nỗ lực thúc đẩy tăng trưởng xanh, chuyển đổi số và công nghiệp hóa sâu, việc áp dụng mô hình xử lý nước thải thế hệ mới không chỉ mang tính tất yếu mà còn là đòn bẩy chiến lược cho sức cạnh tranh của doanh nghiệp và nền kinh tế.

Biến nước thải thành tài nguyên không còn là ý tưởng của tương lai mà đang trở thành lựa chọn của hiện tại.