05/10/2022
Cách mạng công nghiệp (CMCN) 4.0 đang mở ra một kỷ nguyên mới về công nghệ, làm thay đổi căn bản phương thức quản lý đối với các ngành, lĩnh vực, trong đó có quản lý chất thải nói chung và chất thải rắn đô thị (CTRĐT) nói riêng. CMCN 4.0 giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất thông qua các giải pháp khác nhau; ứng dụng công nghệ vào phát triển năng lượng tái tạo; giảm phát thải khí nhà kính; chế biến rác thải sinh hoạt làm phân bón hữu cơ… Việc ứng dụng công nghệ của CMCN 4.0 trong quản lý CTRĐT không chỉ nâng cao năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế, mà còn đảm bảo an toàn trong hoạt động xử lý chất thải.
Tuy nhiên, cùng với nhiều lợi ích thì CMCN 4.0 cũng đặt ra không ít thách thức cho công tác BVMT, cũng như quản lý CTRĐT của Việt Nam trong bối cảnh hiện nay. Để đáp ứng yêu cầu mới về BVMT, xây dựng nền kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững, Việt Nam cần chủ động, tích cực chuẩn bị các điều kiện cần thiết để nắm bắt, tiếp cận với các công nghệ của CMCN 4.0 và ứng dụng vào công tác quản lý nhà nước về môi trường.
Một số nghiên cứu, ứng dụng công nghệ 4.0 trong quản lý CTRĐT trên thế giới
CMCN 4.0 diễn ra với tốc độ nhanh theo cấp số nhân, tác động lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia. Càng ngày càng có nhiều phát minh công nghệ mới đã ra đời và được sử dụng hiệu quả để phục vụ sản xuất, giải quyết các vấn đề môi trường, quản lý chất thải, nước thải như: Trí tuệ nhân tạo (AI); dữ liệu lớn (Big data); internet vạn vật (IoT); chuỗi khối (Blockchain); điện toán đám mây (Cloud computing); sinh học tổng hợp (Synthetic biology); cảm biến thông minh (Smart sensor)…
Công nghệ IoT
IoT là một khái niệm, trong đó các đối tượng xung quanh được kết nối với nhau thông qua mạng internet (có dây, không dây) và không cần sự can thiệp của con người. Dịch vụ thông minh, tiên tiến dựa trên nền tảng IoT được cung cấp cho người dùng thông qua kết nối và trao đổi thông tin giữa các đối tượng với nhau. Với khả năng tích hợp thành phần vi xử lý, truyền thông, hỗ trợ tính năng cảm biến, thu thập và xử lý thông tin, công nghệ IoT được nghiên cứu với các ứng dụng trong quản lý CTRĐT ở nhiều quốc gia, tiêu biểu như các nghiên cứu của Misra và cộng sự (2018), Wen và cộng sự (2018), Cerchecci và cộng sự (2018)… Theo đó, thông qua hệ thống cảm biến, kết nối các thiết bị bằng internet, phần mềm lưu trữ và xử lý dữ liệu để thu thập, chia sẻ dữ liệu, IoT giúp giám sát lượng chất thải phát sinh; xác định tình trạng các thùng rác để điều chỉnh lịch trình thu gom rác phù hợp và tiết kiệm chi phí; theo dõi sự di chuyển của xe chở rác; ứng dụng thuật toán thông minh để xây dựng, tối ưu hóa lịch trình thu gom. Ngoài ra, công nghệ IoT còn được tích hợp với Big data, AI để phân tích, dự báo khu vực có khả năng phát sinh lượng chất thải lớn, nhằm tăng cường hiệu quả quản lý chất thải.
Công nghệ AI
Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo vào BVMT, quản lý chất thải giúp hỗ trợ công tác quản lý môi trường tốt hơn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, cải thiện hoạt động xử lý CTRĐT. Ở Canada, việc phát sinh chất thải, hoạt động quản lý chất thải có sự khác nhau giữa các tỉnh, thành phố và những nhà quản lý mong muốn sử dụng nguồn điện sản xuất từ diesel thay bằng điện từ chất thải (Kannangara và cộng sự, 2018). Để đáp ứng cả hai mục tiêu này, cơ quan quản lý Canada đã sử dụng AI kết hợp với học máy (ML - Machine learning) và hệ thống Big data để dự đoán quá trình phát sinh chất thải. Nhờ đó có thể cung cấp cho các bên liên quan cơ sở dữ liệu để cải thiện hệ thống quản lý chất thải hiện tại và thiết lập hệ thống quản lý chất thải mới dựa trong tương lai. Nghiên cứu của Abbasi và El Hanandeh (2016) đã áp dụng bốn kỹ thuật khác nhau từ máy học, bao gồm mạng nơ-ron nhân tạo (ANN); hệ thống suy luận mờ thần kinh thích ứng (ANFIS); máy vectơ hỗ trợ (SVM) để dự báo về lượng CTRĐT phát sinh theo tháng bằng cách sử dụng độ dài dữ liệu trong 18 năm trở lại đây.
Cũng với AI, Công ty thiết kế và phát triển sản phẩm Cambridge Consultants (Anh) đã xây dựng một hệ thống tái chế rác thông minh để xác định loại chất thải mà người tiêu dùng muốn xử lý thông qua việc sử dụng hệ thống nhận diện hình ảnh. Giải pháp này là sự kết hợp giữa khả năng quan sát với các thuật toán máy học để giúp thùng rác nhận diện ra các vật phẩm mới theo thời gian; phát hiện và phân loại chất thải trước khi tái chế.
Nhìn chung, việc ứng dụng AI vào hoạt động quản lý CTRĐT là rất hữu ích, không chỉ trong dự báo, phân loại chất thải bằng máy học tích hợp với AI, rô-bốt và Big data. Đồng thời, AI còn được dùng để tự động hóa việc giám sát quá trình đốt rác tại các cơ sở xử lý chất thải, máy móc sẽ tự động điều chỉnh những thông số như nhiệt độ, mức ôxy, hơi để giữ cho lò đốt hoạt động ở hiệu suất tối ưu, giảm l khí thải độc hại và tối đa hóa năng lượng đầu ra.
Rô-bốt
Những năm qua, nhiều công ty sản xuất rô-bốt lớn trên thế giới như AMP Robotics, Bulk Handling Systems of Eugene ở Oregon (Mỹ), ZenRobotics (Phần Lan)… đã đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển các rô-bốt hiện đại, tích hợp với AI để phân loại rác thải, tăng năng suất lao động và BVMT. Trong đó, AMP Robotics (Mỹ) là công ty dẫn đầu thế giới về giải pháp này, rô-bốt của AMP Robotics có thể nhận dạng được các vật thể dựa trên màu sắc, hình dạng, kết cấu và logo của chúng. Hiện nay, tại Mỹ, có khoảng 600 cơ sở tái chế rác sử dụng rô-bốt của doanh nghiệp này để phân loại và tái chế rác. Bên cạnh đó, Công ty còn bán và cho thuê 100 dây chuyền rô-bốt tích hợp với AI ở 40 nhà máy tái chế ở Bắc Mỹ, châu Âu và Nhật Bản.
Năm 2018, Công ty Sogetri (Thụy Sĩ) đã đưa vào hoạt động Trung tâm xử lý rác thải tự động hóa Sortera tại bang Geneva. Đây là trung tâm rô-bốt hóa hoàn toàn đầu tiên ở Thụy Sĩ có tích hợp công nghệ AI, quang học, sàng lọc ly tâm… Các rô-bốt thế hệ mới có thể nhận biết các loại đồ vật và vật liệu khác nhau) thông qua quá trình phân loại đa dòng (chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp thông thường, chất thải xây dựng…), giúp cho việc tái chế rác thải đạt kết quả tối ưu.
Tại Trung Quốc, vào tháng 11/2019, Công ty ABB cũng đã giới thiệu mẫu rô-bốt phân loại rác thải tự động, kết hợp giữa rô-bốt hai cánh tay có tên YuMi và rô-bốt xử lý vật liệu IRB 1200. Theo đó, YuMi tiến hành phân loại rác thành 4 nhóm khác nhau, từ rác thải độc hại đến vật liệu có thể tái chế. Sau đó, rác được chuyển tới rô-bốt IRB 1200 bằng băng chuyền để thực hiện tái chế.
Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới đang có thêm nhiều phát minh mới và đưa vào ứng dụng trong công tác BVMT nhằm mang lại hiệu suất xử lý cao, tiết kiệm chi phí, thời gian, giảm ô nhiễm môi trường. Trong đó, một số công nghệ thường được ứng dụng vào hoạt động phân loại, thu gom, xử lý rác thải là Big data, cảm biến quang học, cảm biến từ trường… Các công nghệ này cũng được tích hợp với những một số công nghệ thông minh khác như AI, IoT và tạo ra kết quả tích cực về kinh tế, cũng như quản lý CTRĐT.
Có thể nói, cuộc CMCN 4.0 có tác động không nhỏ đến nền kinh tế nước ta ở nhiều lĩnh vực, khía cạnh và quản lý chất thải cũng không ngoại lệ. Đây vừa là cơ hội, nhưng cũng là thách thức cho công tác quản lý nhà nước về môi trường trong thời đại số hóa hiện nay.
Cơ hội
Thứ nhất, ngành công nghiệp môi trường thế giới đã phát triển ở trình độ cao, nhiều tập đoàn trong lĩnh vực công nghệ, môi trường không ngừng nâng cao năng lực cạnh tranh về công nghệ 4.0. Vì thế, Việt Nam cũng phải tận dụng cơ hội này để phát triển một số sản phẩm, thiết bị, công nghệ chủ lực, mũi nhọn trong quản lý CTRĐT.
Thứ hai, hiện nay, các tập đoàn lớn về môi trường trên thế giới có nhu cầu mở rộng chuỗi liên kết, thu hút đối tác để vừa tận dụng lợi thế về nguồn lực tại chỗ, thiết lập và củng cố vị thế, vừa mở rộng mạng lưới tiêu thụ toàn cầu. Đây là cơ hội để Việt Nam phát triển công nghệ xử lý môi trường và các doanh nghiệp sẽ có cơ hội tiếp cận khoa học và công nghệ tiên tiến của thế giới.
Thứ ba, các chính sách mới trong phát triển kinh tế hiện nay của Việt Nam tạo cơ hội quan trọng nhằm thúc đẩy việc chuyển đổi công nghệ số, từ lạc hậu sang hiện đại, đặc biệt là ứng dụng trong dịch vụ xử lý CTRĐT.
Tuy nhiên, đây là vấn đề còn khá mới đối với chúng ta, việc sử dụng các công nghệ mới trong thời đại CMCN 4.0 vào hoạt động quản lý môi trường, cũng như quản lý rác thải đang đặt ra nhiều thách thức đối với các cơ quan quản lý và doanh nghiệp của Việt Nam.
Thứ nhất, nhiều doanh nghiệp của Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực xử lý chất thải đang chịu sức ép cạnh tranh từ các doanh nghiệp trong nước, cũng như quốc tế về công nghệ 4.0. Đặc biệt, trong bối cảnh toàn cầu hóa và Việt Nam tham gia nhiều diễn đàn, hiệp ước, thỏa thuận quốc tế như hiện nay… càng tạo ra thách thức lớn cho ngành công nghiệp môi trường “non trẻ” của nước ta.
Thứ hai, các doanh nghiệp đa số là vừa và nhỏ, nguồn lực tài chính hạn chế, công nghệ lạc hậu, có tâm lý không coi trọng vấn đề BVMT, nên việc nghiên cứu, ứng dụng và chuyển giao công nghệ xử lý môi trường, xử lý CTRĐT chưa được quan tâm đúng mức.
Thứ ba, năng lực nghiên cứu về công nghệ xử lý môi trường và ứng dụng các thành tựu khoa học và công nghệ tiên tiến của cuộc CMCN 4.0 ở Việt Nam còn hạn chế. Trình độ kỹ thuật, tư duy, kiến thức về công nghệ số tại các doanh nghiệp, cơ quan quản lý của nước ta chưa đáp ứng yêu cầu thực tế.
Thứ tư, hệ thống cơ sở hạ tầng nói chung và hạ tầng trong lĩnh vực quản lý CTRĐT nói riêng còn lạc hậu.
Thứ năm, chưa có nhiều chính sách, pháp luật về nghiên cứu, phát triển ứng dụng công nghệ 4.0 vào công tác quản lý môi trường, cũng như quản lý chất thải.
Những bài học
Từ những thách thức trên có thể rút ra một số bài học sau cho Việt Nam:
Một là, công tác quản lý CTRĐT ở Việt Nam còn hạn chế, nhất là công nghệ quản lý, xử lý CTRĐT và bị chi phối mạnh mẽ bởi chính sách định hướng thay đổi qua mỗi giai đoạn. Vì vậy, cần hoàn thiện chính sách và pháp luật về quản lý CTRĐT một cách đồng bộ và có lồng ghép với các quy định liên quan đến công nghệ 4.0; nâng cao hiệu lực, hiệu quả thực thi các văn bản pháp luật liên quan đến CTRĐT như Luật BVMT, Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Luật Tài nguyên nước....
Hai là, xây dựng quy hoạch trong xử lý CTRĐT sao cho hợp lý, bảo đảm phát triển toàn diện; đầu tư, phát triển và tăng cường đội ngũ nhân lực có trình độ đáp ứng yêu cầu số hóa; đẩy mạnh phát triển hợp tác quốc tế trong lĩnh vực môi trường, quản lý chất thải để tiếp cận và chuyển giao các công nghệ sạch, hiện đại của thế giới.
Ba là, Chính phủ cần có thêm các chính sách hỗ trợ, ưu đãi cho doanh nghiệp hoạt động trong ngành công nghiệp môi trường, để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư nghiên cứu sản phẩm, thiết bị, công nghệ 4.0.
Bốn là, cơ chế cạnh tranh sẽ thúc đẩy sự phát triển của công nghiệp xanh, vì vậy, các doanh nghiệp cần liên tục đổi mới, sáng tạo công nghệ, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng xanh. Tuy nhiên, Chính phủ cũng cần tạo ra một “sân chơi” công bằng, bình đẳng cho các doanh nghiệp trong lĩnh vực này, nhằm tạo cạnh tranh lớn trong sản xuất xanh và BVMT.
Năm là, các nước tiên tiên trên thế giới đã có những bộ luật riêng trong từng lĩnh vực môi trường, nhất là hoạt động tái chế, tái sử dụng và xử lý chất thải. Họ đưa ra các chính sách, gói kinh tế đã tạo điều kiện cho các nhà khoa học, doanh nghiệp tăng cường nghiên cứu và ứng dụng công nghệ 4.0 trong quản lý chất thải.
Nền kinh tế tri thức, sự biến chuyển trong các chuỗi giá trị toàn cầu đang tạo ra thời cơ, thách thức mới cho Việt Nam hội nhập sâu hơn và hiệu quả hơn vào kinh tế thế giới, đặc biệt là khi cuộc CMCN 4.0 đang trong giai đoạn đầu. Với những yêu cầu về chất lượng cuộc sống, môi trường sinh thái, quan điểm cho giai đoạn phát triển mới của Việt Nam cũng phải thay đổi để thích ứng, nhất là trong công tác quản lý CTRĐT.
Thay đổi tư duy quản lý CTRĐT, có cách nhìn đột phá
Đổi mới tư duy, phương thức quản lý CTRĐT dựa trên nền tảng công nghệ cao, công nghệ 4.0, có hệ thống tri thức, tinh thần sáng tạo, trách nhiệm, yêu thiên nhiên, BVMT là yếu tố hàng đầu. Cụ thể là thay đổi tư duy tích hợp công nghệ số trong quản lý CTRĐT gắn với sản phẩm thông minh, AI, IoT...; đẩy mạnh nghiên cứu khoa học - công nghệ; đào tạo, bồi dưỡng và sử dụng nhân tài phục vụ sản xuất, quản lý môi trường, quản lý CTRĐT.
Tận dụng cơ hội để đón nhận các thành tựu quan trọng của CMCN 4.0
Chúng ta đang phát triển chậm hơn so với thế giới, nếu không bức tốc, có thể bị bỏ lại khá xa... Vì thế, để tận dụng được thành quả của cuộc CMCN 4.0, cần phải nỗ lực, tăng cường đầu tư, hợp tác, chuyển giao công nghệ trong lĩnh vực môi trường; học hỏi bí quyết công nghệ, sản phẩm để có thể chế tạo, sử dụng tại Việt Nam. Để quản lý CTRĐT trở thành một trong các trụ cột quan trọng của công tác BVMT, cơ quan quản lý, doang nghiệp của Việt Nam cần ứng dụng các công nghệ 4.0 vào từng công đoạn của hoạt động quản lý chất thải (thu gom, vận chuyển, phân loại, tái chế, xử lý) theo hướng hiện đại, thông minh.
Hoàn thiện chính sách, pháp luật về quản lý CTRĐT phù hợp với CMCN 4.0 và ban hành các văn bản pháp luật chuyên ngành riêng
Hiện nay, chính sách, pháp luật về ứng dụng công nghệ 4.0 vào công tác quản lý CTRĐT chủ yếu được lồng ghép ở một số chủ trương của Đảng, luật của Quốc hội trong lĩnh vực tài nguyên, môi trường, đầu tư, khoa học - công nghệ, mà chưa có văn bản pháp luật riêng biệt, cũng như đồng bộ giữa các chính sách. Trong khi đó, các nước như Nhật Bản, Mỹ, Liên minh châu Âu... đã có những bộ luật, chương trình riêng được đầu tư nghiên cứu về sử dụng công nghệ 4.0 vào hoạt động quản lý chất thải. Đây là khung pháp lý quan trọng, tạo cơ sở, định hướng cho các ứng dụng công nghệ 4.0 vào công tác quản lý môi trường.
Do đó, trước hết, Việt Nam cần ban hành cơ chế đặc biệt ưu đãi để đẩy mạnh việc ứng dụng, chuyển giao công nghệ 4.0 trong quản lý CTRĐT. Đồng thời, về lâu dài, Việt Nam cần ban hành những luật chuyên ngành như: Luật Kinh tế tuần hoàn; Luật Kiểm soát ô nhiễm nước; Luật Kiểm soát ô không khí; Luật Kiểm soát ô nhiễm đất; Luật Quản lý chất thải đô thi…, trong đó đề cập cụ thể về công nghệ 4.0, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, đáp ứng yêu cầu của công tác quản lý môi trường trong thời đại mới.
TS. Nguyễn Quang Hùng
Vụ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (Văn phòng Quốc hội)
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số 9/2022)
