Makan dan tidur dengan sampah, insinyur Vietnam menciptakan sistem pengolahan limbah tanpa emisi pertama

(Dan Tri) - Teknologi pengolahan sampah "3 tidak": tanpa pembakaran, tanpa penimbunan, tanpa emisi yang dikembangkan oleh orang Vietnam dapat mengubah sampah menjadi... emas hitam.

Kawasan pembuangan sampah Kecamatan Yen Dung, Bac Giang (lama) dulunya sangat tercemar karena tergenang puluhan ribu ton sampah sisa, berbau busuk menyengat, dan dikerumuni lalat bagai sarang lebah yang pecah.

Sekarang pemandangan itu sudah hilang.

Sebaliknya, itu adalah pabrik tanpa asap dan tanpa suara, dan hanya sedikit orang yang berpikir bahwa di dalamnya terdapat siklus mengubah sampah menjadi "emas hitam".

Limbah diangkut melalui konveyor ke posisi teratas menara termokimia.

Transformasi ini terjadi setelah lebih dari 6 bulan pengoperasian sistem pengolahan sampah "3 no": tanpa pembakaran, tanpa penimbunan, tanpa emisi, yang diteliti, dirancang, dan diterapkan oleh sekelompok insinyur Vietnam. Sistem ini juga merupakan sistem pengolahan sampah tanpa emisi pertama di Vietnam.

Inti dari sistem ini adalah teknologi dekomposisi termal katalitik tekanan variabel. Alih-alih membakar sampah pada suhu tinggi di atas 950 ^derajat Celsius seperti insinerator konvensional (yang mengeluarkan banyak gas beracun seperti dioksin dan furan), teknologi ini menggunakan suhu yang jauh lebih rendah (280–320°C) dalam lingkungan anaerobik (tanpa oksigen) untuk "memutus" ikatan di dalam sampah, membantu sampah terurai secara perlahan tanpa terbakar.

Inti dari sistem ini adalah teknologi dekomposisi katalitik tekanan variabel.

Karena tidak terbakar, teknologi ini tidak menghasilkan asap, debu halus, atau gas beracun. Ini juga merupakan teknologi pengolahan yang tidak memerlukan pemilahan sampah di sumbernya, sebuah terobosan penting mengingat lebih dari 90% sampah rumah tangga di Vietnam masih berupa sampah campuran.

Setiap hari, satu sistem dapat memproses 60–160 ton sampah, cukup untuk melayani satu kelompok masyarakat atau wilayah perkotaan kecil tanpa perlu membangun tempat pembuangan sampah.

Siklus pengolahan limbah dibagi menjadi 6 zona operasi tertutup:

1. Penerimaan dan pra-pengolahan: Limbah masukan dilepaskan dari bahan inert dan kelembabannya diseimbangkan.

2. Tungku pencernaan termal katalitik tekanan variabel: Di sini, limbah dimasukkan ke dalam reaksi termal anaerobik yang dikombinasikan dengan katalis.

3. Pemulihan dan pengolahan biogas dan bio-oil: Syngas dan bio-oil disaring, dipisahkan, dan dibersihkan. Gas dan minyak dipanaskan kembali ke reaktor tanpa menggunakan bahan bakar fosil.

4. Pemulihan dan pendinginan biochar: Limbah setelah reaksi membentuk biochar, yang didinginkan dalam wadah tertutup untuk memastikan keamanan dan kualitas.

5. Pengolahan kondensat: Pisahkan air bersih dari proses reaksi dan gunakan kembali.

6. Pemantauan klaster kontrol: Otomatisasi seluruh sistem, kontrol waktu nyata.

Yang istimewanya adalah energi yang dihasilkan dari limbah akan didaur ulang untuk mempertahankan panas bagi reaktor dan dapat dijual ke bidang lain bila ada kelebihan.

Operator sistem pengolahan limbah.

Gas bersih (syngas) digunakan untuk mempertahankan panas tungku pengolahan itu sendiri. Bio-oil dapat disalurkan ke boiler atau digunakan dalam industri. Bio-char digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran dan perbaikan tanah. Air bersih didaur ulang agar memenuhi standar operasional sistem.

Semua produk keluaran diuji secara independen di Institut Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Energi dan Lingkungan - Akademi Sains dan Teknologi Vietnam. Hasilnya menunjukkan bahwa produk tersebut memenuhi standar industri dan tidak berbahaya bagi lingkungan maupun manusia.

Berkat struktur modularnya yang fleksibel, teknologi ini dapat direplikasi di provinsi atau kota mana pun, dari daerah pegunungan hingga perkotaan, tanpa memerlukan sistem pemilahan sampah di hulu. Setiap modul dapat beroperasi secara independen, mudah dirawat, menghemat ruang, dan menghemat biaya pemrosesan.

Kekhawatiran dari tumpukan sampah yang mencemari seluruh wilayah

Untuk memiliki sistem pengolahan limbah canggih ini adalah waktu yang lama untuk "makan dan tidur" dengan limbah oleh sekelompok insinyur Vietnam dengan berbagai jurusan, tetapi berbagi keprihatinan yang sama tentang masalah lingkungan di negara tersebut.

Pengolahan limbah merupakan masalah yang menantang.

Insinyur Pham Quoc Hung - anggota tim penelitian sistem pengolahan limbah tanpa emisi, mengenang perjalanan bisnis dari utara ke selatan 10 tahun lalu, yang menyebabkan tim memutuskan untuk mendalami penelitian pengolahan limbah.

Ke mana pun kami pergi, tempat pembuangan sampah menumpuk seperti gunung dan tercemar. Saya pergi ke Nam Son ( Hanoi ), lalu Dinh Vu (Hai Phong), dan di mana-mana sudah penuh. Di berita saat itu, mudah sekali melihat informasi tentang orang-orang yang mendirikan tenda untuk menghalangi kendaraan karena tidak tahan bau busuk,” kenang insinyur Hung.

Kelompok ini mendekati bidang pengolahan limbah dengan tujuan yang jelas: harus ada solusi radikal.

Selama penelitian, mereka menyadari bahwa sampah bukan sekadar limbah, tetapi juga merupakan bentuk bahan bakar. Beberapa jenis sampah rumah tangga memiliki energi yang setara dengan debu batu bara Quang Ninh, yaitu mencapai 3.800–4.200 kkal/kg.

"Kami menyadari bahwa sampah bukan hanya masalah lingkungan. Sampah adalah energi. Sampah adalah peluang. Jika kita mengelola sampah secara menyeluruh, Vietnam tidak hanya akan mengatasi polusi, tetapi juga menyentuh masalah energi," analisis insinyur Hung.

Sistem impor miliaran dolar "tak berdaya" dengan sampah Vietnam

Sebuah "dewan ilmiah" yang beranggotakan empat orang dibentuk, masing-masing dengan keahlian berbeda: desain - otomasi, peralatan, teknologi, petrokimia - energi untuk menemukan solusi.

Menurut insinyur Hung, kesulitan terbesar dalam pengelolaan sampah di Vietnam bukan hanya teknologinya, tetapi teknologi tersebut harus sesuai dengan kondisi sampah di Vietnam. Negara-negara maju memiliki sistem pemilahan sampah dari sumbernya, yang membantu menjadikan sampah bersih, seragam, dan mudah ditangani.

Di Vietnam, sampah rumah tangga merupakan campuran berbagai macam bahan, mulai dari makanan, kantong nilon, batu bata, limbah konstruksi, hingga limbah berbahaya. Nilai kalornya rendah, kelembapannya tinggi, dan banyak kotorannya mudah menyebabkan penyumbatan dan reaksi ekstrem di dalam tungku. Jika teknologi asing diterapkan secara langsung, akan sulit dioperasikan secara efektif, yang seringkali menyebabkan penyumbatan tungku.

Pertanyaan selanjutnya: Bagaimana cara menangani sampah?

Merujuk pada serangkaian model di dunia seperti: plasma Amerika, pembakaran unggun terfluidisasi Jerman, dan perlakuan suhu tinggi Jepang, para insinyur tersebut kewalahan oleh teknologi modern. Namun, mereka juga segera menyadari bahwa berinvestasi di dalamnya terlalu mahal, dan biaya pemrosesannya bahkan lebih mahal lagi.

Modul Amerika diuji oleh tim.

Biaya pengolahan limbah di AS bisa mencapai $100/ton. Sementara itu, di Vietnam, biaya rata-rata pengolahan limbah biasanya hanya $15-20/ton. Jika menggunakan mesin asing, biaya operasionalnya saja sudah akan mematikan bisnis sejak awal.

“Jika masalah sampah yang tidak terpilah tidak dapat diatasi dan biayanya tidak terjangkau di dalam negeri, maka semua solusi hanya akan tetap di atas kertas,” analisis insinyur Hung.

Melalui proses penelitian, kelompok tersebut menciptakan prototipe modul pengolahan limbahnya sendiri. Namun, karena tidak terlalu yakin dengan kemampuannya untuk "menemukan dirinya sendiri", kelompok tersebut menginvestasikan miliaran dong dalam sebuah modul yang menggunakan teknologi Amerika untuk pengujian paralel. Faktanya, pada awalnya, sebagian besar sumber daya dan ekspektasi ditujukan untuk teknologi asing ini.

"Kami pikir negara asing lebih maju, tentu saja lebih baik, jadi kami memprioritaskan teknologi Amerika. Saat itu, kami tidak terlalu percaya diri, tidak terlalu percaya pada intelijen Vietnam. Namun ketika kami menyadari kenyataan, kami menyadari bahwa teknologi Amerika memang modern dan bagus, tetapi tidak cocok untuk limbah Vietnam," ujar insinyur Hung.

Sistem ini mulai dioperasikan untuk menguji pengolahan sampah di Yen Dung (lama) pada akhir tahun 2024, tetapi hanya dalam beberapa bulan, sampah lokal dengan cepat menunjukkan kompleksitas dan "kesulitannya".

Tidak ada klasifikasi, kelembapan tinggi, banyak pengotor, nilai kalor rendah. Mesin terus-menerus tersumbat, dan reaksi di dalam tungku tidak stabil.

"Kami menyadari bahwa ada masalah-masalah rakyat Vietnam yang harus diselesaikan oleh rakyat Vietnam. Biarkan rakyat Vietnam mencari solusi bagi rakyat Vietnam," kata insinyur Hung.

Makan dan tidur dengan sampah untuk diteliti, diskusikan setiap baut

Setelah gagal dengan rencana A, yang melibatkan hampir semua sumber daya mereka, tim peneliti memutuskan untuk "memulai kembali" dengan gagasan mereka.

Model 3D sistem pengolahan limbah tanpa emisi.

Insinyur Bui Quoc Dung - Kepala tim penelitian teknologi mengingat dengan jelas periode berbulan-bulan ketika para anggota makan dan tidur di perumahan sementara di tempat pembuangan sampah, untuk meneliti, berdiskusi, dan bereksperimen.

"Saat pertama kali tiba di sini, sampah menumpuk setinggi 7-8 meter, lindinya hitam, dan lalat berkerumun di seluruh area. Secara keseluruhan, kondisinya sangat buruk. Saat itu, saya ingat sarapan nasi ketan, tetapi saya tidak bisa duduk dan memakannya. Saya harus berjalan sambil makan agar lalat tidak hinggap di atasnya."

Insinyur Bui Quoc Dung - Kepala tim penelitian teknologi.

Namun seluruh kelompok bertekad untuk mengerahkan seluruh upaya mereka untuk secara bertahap merenovasi, tinggal, dan makan bersama para pekerja," ungkap insinyur Dung.

Untuk meningkatkan dan menyempurnakan sistem pengolahan limbah mereka, tim peneliti menghadapi banyak masalah besar yang harus dipecahkan.

Masalah tersulit adalah bagaimana menangani sampah campuran. Inilah pertanyaan besar yang menyebabkan banyak teknologi pengolahan sampah non-insinerasi gagal diterapkan di Vietnam.

Sistem yang dikembangkan oleh kelompok ini adalah teknologi untuk mengolah sampah menggunakan lingkungan termal—disebut termokimia. Intinya adalah menggunakan reaksi kimia dalam lingkungan termal untuk memecah ikatan organik dalam sampah. Dalam massa sampah, terdapat banyak komponen kompleks, beberapa di antaranya sangat sulit dipisahkan, sehingga diperlukan kondisi reaksi yang dapat mengurai secara maksimal.

Tujuannya adalah menciptakan tiga fase berbeda: padat – cair – gas. Padat adalah batu bara, cair adalah minyak, dan gas adalah gas. Untuk mencapai hal tersebut, sistem harus beroperasi dalam siklus yang ketat, melalui banyak langkah pemrosesan yang berurutan.

Pertama, bagaimana cara memasukkan limbah ke dalam ruang reaksi. Ketika limbah memasuki ruang reaksi, akan dihasilkan berbagai produk: gas, uap, minyak, dan batu bara. Kelompok ini harus menemukan cara untuk memproses keempat zat ini agar menghasilkan produk yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Proses penelitian dimulai dengan “menguraikan” setiap masalah besar.

Mereka membagi isu-isu spesifik: Bagaimana memilih terlebih dahulu limbah masukan, bagaimana mengendalikan kelembaban, material apa yang dapat menahan panas dan korosi, bagaimana aliran udara dan minyak dalam tungku beroperasi, ke mana padatan pergi, ke mana cairan dan gas keluar, bagaimana membuatnya kedap udara dan mudah dirawat...

Setiap pertanyaan dibagi menjadi banyak bagian kecil, terkait dengan kimia, mekanika, hidrolika, material, energi, termodinamika, otomasi...

Produk yang dihasilkan didaur ulang sebagai bahan bakar untuk sistem pengolahan.

Kelompok tersebut memulai kembali sebagai mahasiswa, mencari dokumen, menggambar ulang sketsa tangan pertama, mensimulasikan setiap detail ruang reaksi, mendesain ulang jalur gas, batu bara, air, dan minyak.

Setiap isu yang diangkat dibahas secara tuntas. Mereka yang memiliki ide baru harus mempertahankan pandangannya, dan yang lain berhak mempertanyakannya sampai akhir. Ada inisiatif yang dibahas selama berminggu-minggu tetapi akhirnya ditolak karena dianggap tidak layak.

"Ada masa ketika kami mengadakan rapat segera setelah membuka mata. Kami terus berdiskusi untuk menyelesaikan solusi optimal untuk setiap detail kecil seperti: baut, gasket, seal, kehalusan, kemiringan tungku...", ujar insinyur Dung.

Pakar ini menyebutnya sebagai “mesin gabungan dari ratusan inovasi”, yang terbentuk dari banyak masalah teknis dan pengalaman hidup.

Contoh tipikal adalah masalah penanganan syngas. Gas yang dihasilkan dari limbah memiliki sifat yang berbeda dari gas komersial. Tidak ada kompor di pasaran yang dapat membakar gas ini, sehingga mereka harus mencoba ratusan nozel untuk menemukan campuran gas yang tepat. Serupa dengan bio-oil, tim harus merancang tungku mereka sendiri untuk menghindari asap dan memaksimalkan energi.

Limbah rumah tangga khas Vietnam juga lebih cepat menimbulkan korosi pada peralatan daripada biasanya karena mengandung asam, kecap ikan, garam, dan air limbah rumah tangga. Tim peneliti menggunakan cat anti-korosi tahan panas dan menggabungkan beberapa lapisan material untuk memperpanjang masa pakainya.

Ada masalah yang tampaknya sederhana, seperti mengeluarkan batu bara dari tungku tertutup, yang kemudian menjadi masalah rumit dan hampir terpecahkan pada akhirnya. Karena pada suhu sekitar 300 derajat Celcius, tidak ada jenis gasket yang cocok untuk penggunaan jangka panjang.

"Pada prinsipnya, tungku harus tertutup rapat. Mudah untuk mengambil material cair dan gas, tetapi tidak mudah untuk mengeluarkan material padat dari tungku tertutup. Sistem harus memiliki daya dorong, anti-penyumbatan, halus, dan terakhir, harus tertutup rapat saat dibuka dan ditutup. Ini adalah zona panas, jadi tidak ada gasket atau segel yang dapat menahan suhu setinggi itu dan tahan lama," analisis insinyur Dung.

Strukturnya terinspirasi dari alat penggali goni untuk mengeluarkan batu bara.

Setelah berpikir selama seminggu, insinyur ini menemukan solusinya dari pistol yang digunakan untuk menembak bola goni saat ia masih kecil. Pistol jenis ini harus disegel sepenuhnya agar dapat menembak. Ia menyebutnya "inovasi pistol arang" dengan sistem piston hidrolik, alih-alih tongkat bambu seperti mainan masa kecilnya.

Selama proses pengujian, tim harus terus-menerus membawa sampel produk keluaran, dari gas, batu bara, air hingga minyak, untuk pengujian di Institut Kimia dan Institut Lingkungan - Energi.

Batubara sendiri diuji lebih dari sepuluh kali, gas beberapa lusin kali, dan air limbah memiliki ratusan indikator. Setiap kali pengujian gagal, seluruh kelompok harus kembali dan melakukan penyesuaian.

"Kami punya setumpuk catatan inspeksi yang tebal. Ketika satu target tercapai, target lainnya tidak. Kami harus bertemu lagi, melakukan penyesuaian teoretis, lalu bereksperimen, lalu kembali menguji," kata insinyur Dung. "Mustahil menghitung berapa banyak putaran seperti itu."

Pengujian berhenti ketika keempat produk keluaran memenuhi standar kelompok.

Ketika sampah menjadi sumber daya

Hingga saat ini, tim telah menyelesaikan tiga modul kapasitas yang berbeda: 40–60 ton, 60–80 ton, dan 100–120 ton/hari. Modul terbesar saja dapat digabungkan ke dalam sistem pemrosesan berkapasitas 1.000 ton.

Setelah masa operasi, pabrik mengubah limbah padat domestik dan industri menjadi energi operasi yang stabil dengan kapasitas 120-150 ton/hari.

Pabrik sampah tanpa asap, tanpa air limbah, tanpa bau, tanpa abu, yang dulu dianggap mustahil, kini menjadi kenyataan.

“Tujuan kami adalah membangun model pengelolaan sampah di sumbernya di setiap kelurahan atau gugus kelurahan, sehingga sampah tidak perlu diangkut jauh, sehingga menghemat biaya dan menjaga lingkungan.

"Jika kita hanya memusatkan 500-600 ton/hari ke dalam pabrik besar, beberapa daerah harus mengangkut sampah hampir 100 km, dan di daerah pegunungan akan lebih sulit lagi, kadang-kadang biaya pengangkutan bahkan lebih tinggi daripada biaya pengolahan limbah untuk pabrik," insinyur Hung menganalisis.

Tidak berhenti pada limbah rumah tangga dan industri, tim peneliti mengatakan teknologi ini dapat disesuaikan di beberapa bagian sistem untuk menangani hewan mati akibat epidemi seperti demam babi Afrika, flu burung...

Wabah besar dapat memaksa setiap daerah untuk memusnahkan ratusan ton ternak dan unggas dengan metode penguburan tradisional. Hal ini tidak hanya membuang sumber daya hayati, tetapi juga menimbulkan risiko pencemaran tanah dan air tanah, serta tidak menutup kemungkinan pembuangan bangkai secara ilegal, yang menimbulkan risiko biosekuriti.

"Dulu, ketika berbicara tentang pengolahan sampah, orang hanya berpikir tentang membakar atau menguburnya. Namun kini, sampah bukan lagi sesuatu yang harus dibuang, melainkan sumber daya yang menciptakan nilai ekonomi," ujar insinyur Pham Quoc Hung dengan bangga, sambil melihat lini operasi.

Foto: Minh Nhat, Bao Ngoc

Video: Doan Thuy

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/an-ngu-voi-rac-ky-su-viet-tao-he-thong-xu-ly-rac-khong-phat-thai-dau-tien-20250805152731296.htm