Trung Quốc dùng AI xử lí rác thải thành năng lượng sạch như thế nào?

Tại nhiều nhà máy đốt rác phát điện, trí tuệ nhân tạo (AI) được đưa vào từng công đoạn, từ theo dõi thành phần rác đến điều chỉnh nhiệt độ lò và kiểm soát khí thải. Công nghệ này giúp các cơ sở xử lí rác hàng nghìn tấn mỗi ngày, đồng thời nâng hiệu suất phát điện và giảm tác động đến môi trường.

Từ những hố rác khổng lồ đến nhà máy phát điện

Trùng Khánh là một trong những ví dụ rõ nét về áp lực mà các đô thị Trung Quốc đang phải đối mặt. Thành phố có dân số gần 32 triệu người và thải ra khoảng 26.000 tấn rác sinh hoạt mỗi ngày. Với lượng chất thải khổng lồ như vậy, chôn lấp không còn là giải pháp bền vững khi vừa cần quỹ đất lớn, vừa tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm đất, nước và không khí.

Tại khu đô thị mới Lưỡng Giang, nhà máy Sanfeng Environment được xây dựng theo hướng giống một “công viên sinh thái”, nơi rác thải không đơn thuần được tiêu hủy mà được đưa vào một chu trình xử lí và tái sử dụng.

Hàng nghìn tấn rác mỗi ngày được tập kết vào hố chứa dài khoảng 121 m và rộng 26 m. Tuy nhiên, rác không được đưa thẳng vào lò đốt. Trước tiên, rác được ủ từ 5 đến 7 ngày để giảm lượng nước. Trung bình, cứ 1.000 tấn rác có thể ép tách khoảng 150 tấn nước.

Phần rác sau khi giảm độ ẩm được đưa vào lò đốt ở nhiệt độ trên 1.000 độ C. Nhiệt lượng sinh ra từ quá trình này được sử dụng để tạo hơi nước, làm quay tua-bin và phát điện.

Mô hình này đang được triển khai trên quy mô rất lớn tại Trung Quốc. Nước này hiện có hơn 1.100 nhà máy đốt rác phát điện, với tổng công suất xử lí trên 1,1 triệu tấn rác mỗi ngày. Nếu được vận hành hiệu quả, rác thải vốn phải tiêu tốn chi phí để xử lí có thể trở thành nguồn năng lượng phục vụ hàng chục triệu hộ gia đình.

Nhưng đốt rác cũng đặt ra một vấn đề quan trọng: làm thế nào để biến rác thành năng lượng mà không biến ô nhiễm này thành một dạng ô nhiễm khác?

Câu trả lời nằm ở hệ thống xử lí khí thải. Sau khi đốt, khí phát sinh được đưa qua nhiều công đoạn nhằm loại bỏ các chất gây ô nhiễm. Quá trình này bao gồm khử các chất có tính axit, lọc bụi, xử lí ôxít nitơ và hấp thụ các hợp chất độc hại như điôxin.

Tro xỉ còn lại cũng không nhất thiết phải trở thành chất thải cuối cùng. Kim loại có thể được thu hồi để tái chế, trong khi phần xỉ còn lại có thể được xử lí và sử dụng làm vật liệu xây dựng, chẳng hạn sản xuất gạch thấm nước phục vụ hạ tầng đô thị.

Như vậy, nhà máy đốt rác hiện đại không chỉ là nơi “đốt cho hết rác”. Nó trở thành một hệ thống nhiều tầng, trong đó chất thải được giảm thể tích, nhiệt được chuyển thành điện, kim loại được thu hồi và phần còn lại tiếp tục được tận dụng.

Kiến trúc tuần hoàn: Khi rác thải trở thành tài nguyên của ngành xây dựng

Ốp điện thoại Trung Quốc làm từ rác thải y tế nguy hiểm ra sao?

AI xử lí rác, biến lò đốt thành hệ thống tự điều chỉnh

Nếu công nghệ đốt rác tạo ra nền tảng cho việc biến chất thải thành năng lượng, AI đang trở thành một mảnh ghép mới giúp quá trình này vận hành hiệu quả hơn.

Thách thức nằm ở chỗ rác sinh hoạt không phải là một loại nhiên liệu đồng nhất. Thành phần rác thay đổi từng ngày, thậm chí từng giờ. Độ ẩm, tỷ lệ chất hữu cơ, nhựa, giấy và các vật liệu khác có thể khác nhau, khiến nhiệt trị của rác thay đổi theo.

Đối với một lò đốt, sự thay đổi đó có thể ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ, tốc độ cháy, lượng oxy cần cung cấp và lượng khí thải phát sinh. Nếu điều chỉnh không kịp thời, hiệu suất phát điện có thể giảm hoặc quá trình xử lí khí thải trở nên khó khăn hơn. Đây là nơi AI phát huy vai trò.

Các doanh nghiệp môi trường tại Trung Quốc đã tích lũy lượng lớn dữ liệu vận hành trong nhiều năm. Khi dữ liệu này được đưa vào hệ thống trí tuệ nhân tạo, máy tính có thể phân tích mối quan hệ giữa thành phần rác, nhiệt độ, lượng không khí, tốc độ cấp rác và hàng loạt thông số khác.

Thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm của người vận hành, hệ thống có thể liên tục theo dõi trạng thái của lò và đưa ra điều chỉnh gần như tức thời. Khi thành phần rác thay đổi hoặc nhiệt độ lò có dấu hiệu lệch khỏi mức tối ưu, AI có thể hỗ trợ điều chỉnh các thiết bị để đưa quá trình đốt trở lại trạng thái ổn định.

Tại một số cơ sở, mức độ tự động hóa quá trình đốt rác được cho là đã vượt 96%. Điều này mở ra khả năng vận hành các nhà máy với độ ổn định cao hơn, đồng thời tối ưu hóa lượng nhiệt thu được từ mỗi tấn rác.

Mục tiêu cuối cùng không chỉ là tạo ra nhiều điện hơn mà còn phải kiểm soát lượng khí thải. Một lò đốt vận hành ổn định sẽ giúp quá trình cháy diễn ra hiệu quả hơn, qua đó hỗ trợ kiểm soát các chất ô nhiễm và giảm lượng chất thải phát sinh.

Trong tương lai, các nhà máy còn có thể tiến xa hơn mô hình chỉ phát điện. Một số cơ sở đang hướng tới đồng phát điện và nhiệt, cung cấp nhiệt cho các khu vực đô thị. Các công nghệ mới như sản xuất hydro hoặc thu giữ khí carbon dioxide cũng đang được nghiên cứu để giảm lượng phát thải trong toàn bộ chu trình.

Đáng chú ý, việc đốt rác bằng AI không có nghĩa phân loại rác tại nguồn trở nên không cần thiết. Ngược lại, hai quá trình có thể hỗ trợ lẫn nhau. Khi các vật liệu có khả năng tái chế được tách riêng, phần rác còn lại đưa vào lò có thành phần ổn định hơn, giúp quá trình đốt dễ kiểm soát hơn và tạo điều kiện để hệ thống AI tối ưu hóa vận hành.

Từ góc nhìn đó, chiếc túi rác bị bỏ đi không còn đơn thuần là thứ cần chôn lấp hoặc tiêu hủy. Một phần có thể quay trở lại nền kinh tế dưới dạng vật liệu tái chế, phần khác trở thành nhiệt và điện, trong khi tro xỉ tiếp tục được xử lí để làm vật liệu xây dựng.

AI không biến rác thành tài nguyên bằng một phép màu. Giá trị nằm ở việc công nghệ giúp con người kiểm soát tốt hơn một quy trình vốn phức tạp và biến động. Khi kết hợp với phân loại rác, công nghệ đốt hiệu suất cao và hệ thống xử lí khí thải, rác thải đô thị có thể được đưa vào một chu trình sử dụng mới, thay vì kết thúc tại bãi chôn lấp.

Đó cũng là hướng đi mà các đô thị đang tìm kiếm khi phải cùng lúc giải quyết hai bài toán: xử lí lượng rác ngày càng lớn và giảm phát thải. Trong mô hình ấy, AI không chỉ là công cụ tự động hóa nhà máy mà còn có thể trở thành một phần của chiến lược biến chất thải thành năng lượng trong nền kinh tế tuần hoàn.