Nghiên cứu nhằm phân tích hàm lượng kim loại nặng và đánh giá tiềm năng tái sử dụng tro đốt từ các lò đốt rác thải sinh hoạt trong nông nghiệp. Thông qua các phương pháp lấy mẫu và phân tích, thành phần dinh dưỡng như N, P, K cùng dư lượng kim loại nặng (As, Hg, Pb, Cd) được xác định để đánh giá khả năng tái sử dụng. Kết quả cho thấy, tro và xỉ đều có hàm lượng dinh dưỡng cao và các kim loại nặng nằm trong ngưỡng an toàn cho ứng dụng trong nông nghiệp. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tái sử dụng tro theo hướng phát triển nông nghiệp bền vững, giảm phụ thuộc vào phân bón hóa học và đóng góp vào nền kinh tế tuần hoàn thông qua quản lý chất thải hiệu quả.

1. Vật liệu nghiên cứu

Các mẫu tro và than được thu thập từ lò đốt sau 15 phút kể từ khi quá trình đốt bắt đầu, nhằm đảm bảo tính đồng nhất và đại diện cho chất lượng tro tại thời điểm nhiệt độ và phản ứng hóa học đã ổn định. Các mẫu này được cung cấp bởi Công ty Cổ phần Nam Long Xanh – một đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ đốt chất thải rắn tại huyện Bình Chánh, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. Quá trình lấy mẫu được thực hiện vào tháng 8/2023, với mục tiêu đảm bảo dữ liệu thu thập phản ánh chính xác điều kiện và đặc điểm của quá trình đốt trong thời gian nghiên cứu.

2. Phương pháp lấy mẫu và phân tích

Đối với tro thu được từ đốt chất thải rắn đồng nhất, ba mẫu đại diện được lấy ngẫu nhiên từ các vị trí khác nhau trong khối rác, đảm bảo sự phân bố đại diện để so sánh với ngưỡng chất thải nguy hại. Các mẫu đã trải qua phân tích khả năng rửa trôi theo tiêu chuẩn ASTM D5233-92, phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho chiết xuất một mẻ đối với chất thải. Sau đó, nồng độ Cadmium (Cd), Đồng (Cu), Chì (Pb) và Niken (Ni) được xác định bằng phương pháp EPA SW-846 Method 3050B và TCVN 647:2007. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được sử dụng để phân tích Sắt (Fe) theo ACIAR-AAS 008-2007, Magiê (Mg) theo ACIAR-AAS 011-2007, Mangan (Mn) theo ACIAR-AAS 012-2007, Kẽm (Zn) theo ACIAR-AAS 019-2007, Thủy ngân (Hg) theo ACIAR-AAS 009-2007 và Asen (As) theo ACIAR AAS 001-2007.

Để có cái nhìn toàn diện và đưa ra các giải pháp hiệu quả, nghiên cứu đồng thời phân tích cả than. Việc này nhằm so sánh và đánh giá cụ thể sự khác biệt giữa hai loại sản phẩm phụ, từ đó xác định rõ hơn tiềm năng ứng dụng của từng loại trong các bối cảnh khác nhau. Như vậy, việc lựa chọn và phân tích cả tro và than không chỉ mở rộng phạm vi nghiên cứu mà còn giúp đưa ra những khuyến nghị chi tiết hơn, phù hợp với các mục tiêu sử dụng trong nông nghiệp bền vững và quản lý chất thải. Dữ liệu thu thập được xử lý và phân tích thống kê bằng Microsoft Excel 2016 và SPSS 20.

3. Các phương pháp đánh giá cho mục đích tái sử dụng

Các phương pháp đánh giá, cơ sở pháp lý cho việc tái sử dụng tro và than dựa trên các tiêu chuẩn, quy định sau:

Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Ngưỡng Chất thải nguy hại – Tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN) 07:2009/ BTNMT: Quy chuẩn này định nghĩa ngưỡng chất thải nguy hại, bao gồm cả thành phần nguy hại vô cơ và hữu cơ. Quy chuẩn cũng quy định các yêu cầu kỹ thuật về lấy mẫu, phân tích, nhận dạng và phân loại chất thải nguy hại (QCVN 07:2009/BTNMT, 2009).

QCVN: 2018/BNNPTNT – Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Chất lượng Phân bón đặt ra các tiêu chuẩn chất lượng, yếu tố giới hạn, phương pháp thử nghiệm và yêu cầu quản lý đối với phân bón trong quá trình sản xuất, nhập khẩu và kinh doanh tại Việt Nam.

Nghị định số 108/2017/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý phân bón quy định quản lý nhà nước về phân bón, bao gồm công nhận, khảo nghiệm, sản xuất, buôn bán, xuất khẩu, nhập khẩu, quản lý chất lượng, ghi nhãn, quảng cáo, hội thảo và sử dụng phân bón tại Việt Nam. Quyết định số 100/2008/QĐ-BNN về sản xuất, kinh doanh và sử dụng phân bón đã nêu rõ sai số định lượng cho phép và các tiêu chí định lượng bắt buộc cho các loại phân bón khác nhau.

4. Kết luận

Phân tích tro và than từ lò đốt rác thải sinh hoạt bằng công nghệ khí hóa cho thấy cả hai đều chứa hàm lượng N, P và K cao, có lợi cho việc cải thiện độ phì nhiêu của đất. Tuy nhiên, tro có nồng độ kim loại nặng cao hơn so với than, với tỷ lệ 12% tro và 88% than trong các mẫu. Dù có sự hiện diện của kim loại nặng, các nồng độ này vẫn nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 07:2009/BTNMT, giúp phân loại tro và than là chất thải không nguy hại, có tiềm năng tái sử dụng trong nông nghiệp nếu được quản lý đúng cách. Việc ứng dụng này không chỉ giảm phụ thuộc vào phân bón hóa học, hạ thấp chi phí sản xuất mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực từ quản lý chất thải. Nghiên cứu nhấn mạnh tiềm năng phát triển kinh tế tuần hoàn bền vững thông qua việc biến chất thải thành tài nguyên, hứa hẹn đóng góp tích cực vào nông nghiệp và BVMT trong tương lai.

Mặc dù nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần dinh dưỡng và kim loại nặng trong tro và than từ lò đốt rác thải sinh hoạt, một số hạn chế vẫn tồn tại. Thứ nhất, phạm vi mẫu thu thập giới hạn trong một địa điểm cụ thể và thời gian nhất định có thể chưa đại diện đầy đủ cho sự biến động theo thời gian và địa điểm khác nhau. Thứ hai, nghiên cứu tập trung vào việc phân tích thành phần hóa học mà chưa đánh giá sâu về các tác động lâu dài của tro và than đến hệ sinh thái đất và năng suất cây trồng qua nhiều vụ. Ngoài ra, các thử nghiệm thực địa ở quy mô lớn nhằm kiểm chứng hiệu quả và an toàn của việc sử dụng tro và than vẫn chưa được triển khai, hạn chế khả năng áp dụng ngay vào thực tế. Dựa trên kết quả nghiên cứu, các hướng đi mới có thể tập trung vào việc đánh giá dài hạn tác động của tro và than đối với các loại cây trồng và môi trường đất trong nhiều mùa vụ. Ngoài ra, nghiên cứu cần được mở rộng để xem xét sự kết hợp của tro và than với các loại phân bón hữu cơ và vi sinh nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng. Việc phát triển các quy trình xử lý bổ sung cho tro và than để giảm thiểu tối đa dư lượng kim loại nặng cũng là một hướng quan trọng. Nghiên cứu thêm về tiềm năng tích hợp tro và than trong các hệ thống canh tác khép kín hoặc nông nghiệp công nghệ cao cũng hứa hẹn mang lại giá trị mới, đồng thời góp phần phát triển mô hình kinh tế tuần hoàn bền vững.