01/11/2022
Trong hệ thống công nghiệp ngày nay, hơn 90% nguyên liệu khai thác cho nền kinh tế toàn cầu chỉ được sử dụng một lần, sau đó vứt bỏ. Mức tiêu thụ toàn cầu đối với các nguyên vật liệu như sinh khối, nhiên liệu hóa thạch, kim loại và khoáng sản, dự kiến sẽ tăng gấp đôi trong bốn mươi năm tới và lượng chất thải phát sinh hàng năm dự kiến sẽ tăng 70% vào năm 2050 [1]. Kinh tế tuần hoàn (KTTH) là một mô hình kinh tế thay thế mới, có đặc điểm là thiết kế một hệ thống không có chất thải thông qua sử dụng tài nguyên hiệu quả cao, tuần hoàn và tái sử dụng liên tục các vật liệu sau tiêu dùng.
Nước đóng vai trò quan trọng và là yếu tố sống còn trong sản xuất công nghiệp. Nước có thể là một thành phần của sản phẩm hoặc được sử dụng xuyên suốt trong quá trình sản xuất như rửa hoặc tráng các nguyên liệu thô, sản phẩm trung gian, sản phẩm cuối cùng; chuẩn bị dung môi hoặc bùn; làm sạch thiết bị và khu vực sản xuất; làm mát hoặc cung cấp nhiệt… Do vậy, để đảm bảo giữ được tốc độ phát triển kinh tế - xã hội như hiện tại, sử dụng nước tiết kiệm, tuần hoàn, tái sử dụng nước nằm trong những giải pháp cốt lõi, đặc biệt là đối với các ngành công nghiệp. Những giải pháp này có thể mang lại những lợi ích đáng kể về môi trường, xã hội và kinh tế [3].
1. Quản lý nước theo nguyên tắc kinh tế tuần toàn trong sản xuất công nghiệp
1.1. Áp dụng các nguyên tắc KTTH trong quản lý tài nguyên nước
Khái niệm KTTH được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1990 bởi Pearce và Turner [5] để chỉ mô hình kinh tế mới dựa trên nguyên lý cơ bản “mọi thứ đều là đầu vào đối với thứ khác”. Trái ngược với nền kinh tế tuyến tính là “lấy - sản xuất - vứt bỏ”, nền KTTH có mục đích tách rời việc tăng trưởng kinh tế khỏi sử dụng tài nguyên và các tác động liên quan đến môi trường [6].
Nếu không chịu tác động, bản chất của nước là một nguồn tài nguyên bền vững và tuần hoàn. Mối quan tâm đến lĩnh vực tài nguyên nước trong phát triển KTTH đang tăng lên nhờ tiềm năng và các lợi ích mang lại [7]. KTTH hướng đến tái tạo và khôi phục chu trình tự nhiên của nước, chuyển đổi các mô hình tiêu thụ và giúp tách biệt tăng trưởng kinh tế khỏi việc sử dụng nước và ô nhiễm nước. Hiện nay trên thế giới có nhiều phương thức và mức độ tiếp cận khác nhau đối với quản lý nước theo các nguyên tắc của KTTH, nhìn chung, khung quản lý nước tuần hoàn có thể được xây dựng dựa theo những nhóm giải pháp chính như Hình 1 [4], [8], [9].
Hình 1. Tiếp cận xRs trong quản lý nước tuần hoàn [9], [10]
Tuỳ thuộc vào yêu cầu và nhu cầu thực tế, các doanh nghiệp trên thế giới đã và đang áp dụng một hoặc nhiều giải pháp trong số các nhóm giải pháp này.
1.2. Giảm thiểu tiêu thụ nước
Giảm thiểu tiêu thụ nước được hiểu là quá trình tránh hoặc loại bỏ việc sử dụng nước, sau đó tối ưu hóa các quy trình để giảm thiểu tiêu thụ nước và quản lý nước thải [11]. Trên thế giới, các trang thiết bị công nghiệp đã áp dụng hiệu quả nước một cách có hệ thống giúp làm giảm lượng nước tiêu thụ từ 20 - 50%, và lên tới 90% nếu áp dụng các biện pháp tiên tiến [12]. Một số lựa chọn khác nhau được đưa ra nhằm tiêu thụ nước tiết kiệm và có hiệu quả trong ngành công nghiệp bao gồm: Cải thiện trình tự và lập kế hoạch sản xuất; Quản lý tốt; Sửa đổi quy trình/ thiết bị; Thay đổi sản phẩm/ nguyên liệu; Thay thế thiết bị/ công nghệ.
1.3. Tái sử dụng, tuần hoàn nước trong công nghiệp
Doanh nghiệp có thể tái sử dụng trực tiếp nước thải trong điều kiện nước thải đạt tiêu chuẩn quốc gia phù hợp với mục đích sử dụng lại [13]. Nước được sản xuất qua các quy trình công nghiệp như làm mát và sưởi ấm thường chứa ít chất bẩn sau sản xuất. Tháp giải nhiệt là một trong những công nghệ xử lý nước phổ biến được sử dụng trong ngành công nghiệp và thường xuyên được sử dụng cho quy trình rửa.
Việc tái sử dụng nước thải trực tiếp có thể được thực hiện giữa các doanh nghiệp bằng cách trao đổi phế phẩm vì lợi ích chung của hai hoặc nhiều doanh nghiệp được gọi là “cộng sinh công nghiệp” [13]. Tất cả các doanh nghiệp đều được hưởng lợi từ cộng sinh công nghiệp bằng cách giảm các yếu tố đầu vào trong sản xuất hoặc giảm chi phí xử lý nước thải. Cộng sinh công nghiệp có thể diễn ra thông qua việc trao đổi các sản phẩm thứ cấp, bao gồm trao đổi nước trong quá trình sản xuất từ cơ sở kinh doanh này sang cơ sở kinh doanh khác và tái sử dụng sau đó, tái sử dụng chất thải hữu cơ hoặc nước thải để sản xuất khí sinh học, tái sử dụng nước thải nuôi trồng thực vật hoặc động vật…
Trong trường hợp nước thải không thích hợp để tái sử dụng trực tiếp thì nước thải sẽ phải trải qua các hệ thống xử lý tập trung hoặc phi tập trung làm giảm nồng độ chất gây ô nhiễm để có thể tuần hoàn, tái sử dụng lại. Lựa chọn phương pháp xử lý cụ thể phụ thuộc vào chất lượng nước tái sử dụng được yêu cầu cuối cùng.
2. Kinh nghiệm quốc tế về quản lý nước tuần hoàn trong công nghiệp
2.1. Chính sách sử dụng nước tiết kiệm, tuần hoàn, tái sử dụng nước ở một số quốc gia
Trên thế giới, trong hơn thập kỷ trở lại đây, các chính sách, chương trình, sáng kiến về tái sử dụng nước, sử dụng nước tiết kiệm, hiệu quả đã được triển khai, tăng cường để giải quyết vấn đề thiếu nước, giảm áp lực về tài nguyên nước, bảo đảm an ninh nguồn nước tại nhiều quốc gia. Một số quốc gia (Mỹ, Hàn Quốc, Singapo, Israel…) hướng đến chính sách “không xả thải” (tái sử dụng, tuần hoàn hoàn toàn), lồng ghép việc tái sử dụng nước thải trong quy hoạch quản lý nguồn nước hoặc quy định rõ việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm, hiệu quả, tái sử dụng nước trong hoạt động xây dựng và sản xuất. Nhiều quốc gia (Ôxtrâylia, EU, Mỹ, Singapo, Nhật Bản…) đã quy định và triển khai việc dán nhãn hiệu quả sử dụng nước để thúc đẩy việc sử dụng nước tiết kiệm… Bảng 1 đưa ra một số chính sách liên quan đến sử dụng nước tiết kiệm, tuần hoàn tại một số quốc gia.
Bảng 1. Một số chính sách sử dụng nước tiết kiệm, tuần hoàn, tái sử dụng nước trong công nghiệp [9], [14]
|
Quốc gia |
Chính sách |
|
Anh |
|
|
Ấn Độ |
|
|
Ôxtrâylia |
|
|
Mỹ |
|
|
Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất |
|
|
Các quốc gia khác |
Các chính sách giảm tiêu thụ nước trong lĩnh vực công nghiệp:
|
2.2. Rào cản thực hiện
Có thể thấy rằng, việc tuần hoàn tái sử dụng và tái chế nước thải công nghiệp mang lại rất nhiều lợi ích cho cả bản thân doanh nghiệp và xã hội như giảm chi phí nước ngọt, tăng hiệu quả hoạt động, giảm lưu lượng nước thải, giảm chi phí thông qua cộng sinh công nghiệp (chia sẻ quản lý các tiện ích và dịch vụ) và tăng năng lực sản xuất. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện các doanh nghiệp đã gặp phải một số khó khăn và thách thức làm giảm tiến trình chuyển đổi. Các rào cản phổ biến đối với giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế nước xác định các bao gồm [9]:
Quy định và chất lượng nước: Các quy định về tái sử dụng nước thải cần phải được thay đổi để có thể thực hiện cách tiếp cận tuần hoàn trong quản lý nước. Ví dụ, trong hầu hết các trường hợp, việc sử dụng trực tiếp nước thải trong sản xuất hàng tiêu dùng hiện đang bị cấm. Tương tự như vậy, giảm sử dụng nước có nguy cơ phá vỡ các quy định về nồng độ tối đa của một số chất nhất định trong nước thải. Một rào cản khác thường gặp là người dân không tin tưởng vào các sản phẩm sử dụng nước thải đã qua xử lý, ví dụ như sử dụng nước thải tinh khiết để rửa hộp đựng đồ uống. Phản ứng tiêu cực của công chúng ảnh hưởng đến danh tiếng thương hiệu và doanh số bán sản phẩm.
Nguồn lực (chi phí, giá trị và nhân lực): Một số rào cản gặp phải liên quan đến nguồn lực như không có kinh phí để giảm thiểu nước hoặc lợi tức đầu tư (ROI) quá thấp, thiếu cơ sở hạ tầng doanh nghiệp để tái sử dụng nước, thiếu các biện pháp kiểm soát hoạt động để tối ưu hóa việc bảo tồn nước, không có khả năng duy trì việc giảm lượng nước do thiếu bảo trì hoặc thay đổi hoạt động, thực hiện và theo dõi không đầy đủ.
Nhận thức chưa đầy đủ: Thiếu nhận thức cũng có thể là rào cản và có thể dẫn đến việc bỏ lỡ cơ hội. Nâng cao nhận thức về lợi ích của việc tái sử dụng nước, đặc biệt là ở các khu vực khan hiếm nước, là vấn đề quan trọng. Tuy nhiên, việc thiếu dữ liệu cho thấy nhu cầu và cơ hội giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế nước thường khiến các giải pháp này ít được đưa vào danh mục ưu tiên đầu tư. Xác định được đầy đủ giá trị của nước có thể giúp chứng minh tầm quan trọng của nước đối với doanh nghiệp.
Thiếu đối thoại: Thiếu sự tham gia của các bên liên quan và những hiểu lầm về cung cấp nước trong khu vực có thể gây trở ngại không nhỏ cho các nỗ lực thực hiện chính sách liên quan. Tùy thuộc vào vấn đề, có thể cần phải có hành động tập thể của các bên liên quan tại địa phương, nâng cao nhận thức về nhu cầu giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế nước cả trong và ngoài biên hệ thống.
2.3. Một số giải pháp tăng cường hiệu quả thực hành kinh tế nước tuần hoàn trong công nghiệp
Từ chính sách và kinh nghiệm thực thi ở một số quốc gia, các giải pháp chính tăng cường hiệu quả thực hành kinh tế nước tuần hoàn trong công nghiệp có thể được chưa thành các nhóm như sau:
Đánh giá nguồn nước sẵn có và cân bằng nước ở cấp lưu vực để hỗ trợ quá trình ra quyết định dựa trên bằng chứng: Đánh giá tài nguyên nước toàn diện để xác định chất lượng và số lượng nước sẵn có; Các nghiên cứu kỹ thuật chuẩn bị các kịch bản về khả năng cung cấp nước trong tương lai dựa trên xu hướng tiêu thụ nước hiện có; Đánh giá an ninh nguồn nước có tính đến các rủi ro và sự không chắc chắn.
Giảm sử dụng nước và đa dạng nguồn cung: Khi một nhà máy vượt quá ngưỡng tiêu thụ nước nhất định từ hệ thống cấp nước công cộng, nhà máy sẽ phải trả một khoản phụ phí; Thiết lập các quỹ hỗ trợ: Thúc đẩy các ngành theo đuổi các dự án sử dụng nước hiệu quả; Đưa ra các mục tiêu chính sách nhằm giảm tiêu thụ nước trên một đơn vị sản lượng công nghiệp có giá trị gia tăng, cũng như các khoản phí cho việc không tuân thủ; Thông qua các quy định và ưu đãi thuế, tăng cường sử dụng các nguồn nước thay thế (nước mưa, nước bão và khử muối).
Xử lý nước thải: Các quy định/quy tắc xác định mức độ ô nhiễm đối với nước thải; Các biện pháp chính sách môi trường đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường, chẳng hạn như tiền phạt do xả nước thải bất hợp pháp và kiểm tra định kỳ/ngẫu nhiên đối với các cơ sở công nghiệp.
Tái sử dụng/tuần hoàn nước: Các chính sách bắt buộc tái sử dụng nước/nước thải tái chế cho các mục đích sử dụng không thể uống được bao gồm cả việc sử dụng nước trong các quy trình công nghiệp; Các biện pháp khuyến khích tài chính như giảm thuế hoặc miễn thuế có thể khuyến khích các công ty và nhà điều hành khu công nghiệp áp dụng các công nghệ tái sử dụng/tái chế nước.
Xác định được giá trị thực của nước (tổng chi phí và các giá trị phi kinh tế khác) để đưa ra giá nước cao hơn và chứng minh được tiềm năng kinh tế của các công nghệ/giải pháp bảo tồn, tái sử dụng và tái chế nước.
Thúc đẩy các cuộc đối thoại chính sách và xây dựng các nền tảng tương tác giữa các nhà hoạch định chính sách về nước và các doanh nghiệp, cũng như giữa các doanh nghiệp để tăng cường sự tham gia của các bên liên quan.
3. Kết luận
Sử dụng nước tiết kiệm và quản lý tuần hoàn nước và nước thải là một phần quan trọng của các mô hình công nghiệp hiện đại. Quản lý nước tuần hoàn yêu cầu tích hợp tất cả các sáng kiến khả thi để thực hiện các nguyên tắc KTTH trong lĩnh vực nước và nước thải, bao gồm cả những thay đổi về công nghệ, tổ chức và xã hội. Việc lựa chọn và áp dụng phạm vi hệ thống các nhóm giải pháp tuần hoàn khác nhau tuỳ thuộc yêu cầu và bối cảnh từng quốc gia và địa phương cụ thể.
Các quốc gia cần xây dựng được môi trường pháp lý cho phép thực hiện các giải pháp kinh tế nước tuần hoàn, đưa ra các chính sách khuyến khích và thúc đẩy thích hợp, nâng cao nhận thức và tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng các công nghệ tiết kiệm nước, tuần hoàn, tái sử dụng nước. Về phía thực hiện chính sách, sự hợp tác giữa các lĩnh vực sử dụng nước chính nói chung và trong ngành công nghiệp nói riêng bao gồm cộng sinh công nghiệp là một trong những giải pháp quan trọng đảm bảo hiệu quả của các giải pháp kinh tế nước tuần hoàn. Các doanh nghiệp cần nghiên cứu nhiều hơn để mở rộng hệ thống phục hồi tài nguyên, tăng cường hiểu biết về các chính sách khả thi và các chương trình khuyến khích, đồng thời thúc đẩy các đổi mới trong hoạt động của họ và trong các lĩnh vực.
Lời cảm ơn: Tập thể tác giả xin trân trọng cảm ơn Bộ TN&MT đã hỗ trợ nghiên cứu này thông qua đề tài có mã số TNMT.2022.01.42.
TS. Nguyễn Tú Anh
Phó Trưởng phòng điều hành Phòng Kinh tế và Quản lý tài nguyên nước, Viện Khoa học tài nguyên nước, Bộ TN&MT
TS. Trần Văn Trà
Phó Viện trưởng, Viện Khoa học tài nguyên nước, Bộ TN&MT
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số 10/2022)
Tài liệu tham khảo
[1] European Commission, “Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee, and the Committee of the Regions: Closing the Loop-An EU Action Plan for the Circular Economy,” European Commission (EC), Brussels, 2015.
[2] 2030 WRG, “Charting our water future,” 2030 Water Resources Group, 2009.
[3] EC, “Water Reuse - Background and policy context,” 2020. [Online]. Available: https://ec.europa.eu/environment/water/reuse.htm. [Accessed: 08-Jun-2022].
[4] G. Bergkamp, “New Capacities for Utilities in transition,” IWA Blog, 2015. [Online]. Available: https://iwa-network.org/new-capacities-for-utilities-in-transition/. [Accessed: 01-Apr-2022].
[5] D. W. Pearce and R. K. Turner, Economics of Natural Resources and the Environment. London: Harvester Wheatsheaf, 1990.
[6] OECD, “Material resources, productivity and the environment,” OECD Publishing, Paris, 2015.
[7] IWA, “Water Utility Pathways in a Circular Economy,” International Water Association (IWA), London, 2016.
[8] M. Smol, C. Adam, and M. Preisner, “Circular economy model framework in the European water and wastewater sector,” J. Mater. Cycles Waste Manag., vol. 22, no. 3, pp. 682–697, 2020.
[9] WBCSD, “Business guide to circular water management: spotlight on reduce , reuse and recycle,” World Business Council for Sustainable Development (WBCSD), Geneva, 2017.
[10] S. Cairns and S. C. Patel, “Innovation for a Circular Economy: Learning from the Clean Growth Journey,” Smart Prosperity Institute, 2020.
[11] BIER, “Context-Based Decision Guide for Water Reuse and Recycling,” Beverage Industry Environmental Roundtable (BIER), 2020.
[12] AFED, Water Efficiency Handbook Identifying opportunities to increase water use efficiency in industry, buildings, and agriculture in the Arab Countries. Beirut: Arab Forum for Environment and Development (AFED), 2014.
[13] Evoqua, “Industrial Water Recycle and Reuse,” 2021.
[14] World Bank Group, “Circular Economy in Industrial Parks : Technologies for Competitiveness,” p. 143, 2021.
