Triển khai Nghị quyết 57 - NQ/TW

1. Tính cấp thiết của cụm công trình

Ngành công nghiệp của Việt Nam đang đứng trước yêu cầu cấp bách về chuyển đổi xanh, giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Trong bối cảnh đó, các loại nhiên liệu rắn và lỏng vẫn tiếp tục giữ vai trò thiết yếu trong vận hành công nghiệp và giao thông – vận tải. Tuy nhiên, quá trình đốt trực tiếp các loại nhiên liệu hiện nay còn tồn tại nhiều hạn chế:
- Hiệu suất sinh công và hiệu suất nhiệt chưa cao.

- Phát thải bụi mịn, NOx, CO, SO₂ và các khí gây hiệu ứng nhà kính ở mức đáng kể.

- Chưa có giải pháp nội địa hiệu quả để kiểm soát cháy – tiết kiệm nhiên liệu ngay tại điểm sử dụng (end-use) trong điều kiện thiết bị và nhiên liệu đa dạng.

- Các giải pháp can thiệp phần cứng (thay thế thiết bị, cải tạo lò đốt, cải tiến động cơ…) tuy có thể nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, nhưng đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, thời gian dài để lập và phê duyệt dự án, cũng như phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật và khả năng vận hành của từng cơ sở.

Trước những yêu cầu cấp bách về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, cụm công trình phụ gia FNT6VN và ECOAL được triển khai nhằm:

- Làm chủ công nghệ điều chế các dòng phụ gia tiết kiệm nhiên liệu và hỗ trợ đốt cháy hiệu quả, phù hợp với đặc tính nhiên liệu và thiết bị đốt tại Việt Nam.

- Góp phần nâng cao hiệu suất cháy, giảm mức tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải khí độc hại trong các ứng dụng sử dụng nhiên liệu lỏng (FNT6VN) và nhiên liệu rắn (ECOAL).

- Hỗ trợ mục tiêu chuyển đổi xanh và phát triển bền vững trong các ngành công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng như xi măng, nhiệt điện, hóa chất, luyện kim và vận tải.

2. Quá trình nghiên cứu

2.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là quy trình công nghệ sản xuất và hai sản phẩm phụ gia tiết kiệm nhiên liệu thế hệ mới.

Phương pháp nghiên cứu gồm các bước: thiết kế công thức trên cơ sở phân tích cơ chế tương tác của phụ gia với nhiên liệu và quá trình cháy; tổng hợp thành phần hoạt tính bằng phương pháp hóa học hữu cơ–vô cơ hoặc phối trộn có kiểm soát; đánh giá tính chất lý–hóa và hiệu quả thông qua các phép thử tiêu chuẩn (ví dụ: so sánh đối chứng nhiên liệu có và không pha phụ gia, kiểm tra mức tiêu hao nhiên liệu, đánh giá phát thải trong buồng đốt mô phỏng); thử nghiệm diện hẹp trên phương tiện thực tế; hiệu chỉnh công thức và quy trình; cuối cùng triển khai thử nghiệm ở quy mô công nghiệp nhằm xác định tính ổn định, hiệu quả và khả năng thương mại hóa.

2.2. Cơ sở khoa học, thực tiễn của việc nghiên cứu

FNT6VN là hệ phụ gia tiên tiến được phát triển dựa trên hiệu ứng hiệp đồng đa cơ chế trong môi trường cháy, với mục tiêu tối ưu quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng trong động cơ đốt trong và trong buồng đốt. Cơ chế tác dụng chính bao gồm:

- Vi nhũ tương nước–nhiên liệu: Thành phần nước siêu mịn phân tán ổn định tạo hiệu ứng micro-explosion, giúp tăng phân tán nhiên liệu và hiệu suất cháy.

- Ion hóa định hướng: Các hợp chất phân cực tạo lớp điện tích kép cùng dấu với bề mặt buồng đốt, ngăn muội bám và tăng truyền nhiệt.

- Cộng hưởng bức xạ: Hệ π liên hợp hoặc nhóm phân cực trong phụ gia hấp thụ–phát xạ IR, nâng hiệu quả truyền nhiệt vùng cháy.

- Giảm năng lượng hoạt hóa: Một số thành phần hỗ trợ phân cắt sơ bộ liên kết C–H/C–C, giúp duy trì ngọn lửa ổn định kể cả với nhiên liệu chất lượng thấp.

- Chống kết tụ muội than: Chất hoạt động bề mặt giữ muội ở trạng thái phân tán, hạn chế bám dính và tăng khả năng cháy hết.

- Tạo phản ứng oxy hóa bổ sung: Một số hợp phần sinh gốc tự do hoạt hóa, giúp cháy hoàn toàn nhiên liệu và giảm CO, HC trong khí xả.

ECOAL là hệ phụ gia chuyên dụng cho nhiên liệu rắn (than đá, sinh khối, RDF…), được thiết kế theo nguyên lý tăng cường phản ứng cháy thông qua tạo các tâm hoạt hóa trong pha khí và pha rắn, với các đặc điểm kỹ thuật như sau:

- Tăng tốc độ cháy: Chất xúc tác cháy trong ECOAL thúc đẩy phản ứng oxy hóa trong vùng khởi cháy, giúp đốt cháy triệt để cả với nhiên liệu phẩm cấp thấp.

- Giảm carbon không cháy trong tro bay: Cơ chế oxy hóa tăng cường giúp hạn chế tổn thất nhiên liệu, nâng cao hiệu quả nhiệt.

- Cải thiện xử lý xỉ: Một số thành phần điều chỉnh nhiệt độ chảy của xỉ, giảm dính bết và tắc nghẽn, tối ưu vận hành lò tầng sôi và ghi tĩnh.

- Giảm phát thải độc hại: Quá trình cháy hoàn toàn hơn làm giảm CO, muội, VOCs và hỗ trợ xử lý NOₓ nhờ hiệu ứng tiền xúc tác.

- Tự làm sạch hệ thống: ECOAL giúp ngăn bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt và ống dẫn khí nóng, duy trì hiệu suất và giảm chi phí bảo trì.

2.4. Kết quả nghiên cứu

Nhóm tác giả đã nghiên cứu, phát triển thành công bộ phụ gia nhiên liệu FNT6VN và ECOAL – hai chế phẩm tiên tiến có khả năng nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu, giảm tiêu hao nhiên liệu và cắt giảm phát thải ô nhiễm trong các lĩnh vực công nghiệp và giao thông vận tải. Công nghệ điều chế và thành phần cốt lõi của hai phụ gia đã được cấp bằng độc quyền sáng chế tại Việt Nam và Hoa Kỳ, đồng thời được bảo hộ nhãn hiệu độc quyền.

2.4.1. Phụ gia FNT6VN

FNT6VN là phụ gia đa năng tiên tiến dùng cho nhiên liệu lỏng, như xăng/xăng sinh học E5, E10, diesel/diesel sinh học B5, B10, dầu FO, dầu nhiệt phân cao su phế thải, dầu vỏ hạt điều, dầu hạt cao su, dầu nhiệt phân sinh khối (biooil) và các loại nhiên liệu thay thế khác. 

Với tỷ lệ pha trộn cực thấp (một lít FNT6VN pha với 154.000 lít xăng, hoặc 59.000 lít diesel, hoặc 45.000 kg FO), phụ gia giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể - đối với xăng: 10–12%; Đối với diesel: 10–15%; Đối với FO cho tàu thủy: 10–20%; đối với nhiên liệu nồi hơi FO/DO: 10–25%. Phụ gia giúp giảm phát thải ô nhiễm đáng kể (Muội than: giảm 18–20%, CO: giảm ~18%, CO₂: giảm khoảng 10%, nhờ tiết giảm tiêu thụ nhiên liệu).

Phụ gia có khả năng ứng dụng linh hoạt nhờ cơ chế phân tán tức thời vào nhiên liệu trong quá trình tiếp nạp, không yêu cầu cải tạo hệ thống hay điều chỉnh quy trình vận hành. Khi bổ sung phụ gia đồng thời với bơm nhiên liệu, động lực dòng chảy đóng vai trò khuấy trộn hiệu quả, đảm bảo phối trộn đồng đều ngay tại điểm sử dụng.
Hiệu quả kinh tế tiềm năng mà phụ gia FNT6VN mang lại là xấp xỉ 2 tỷ USD/năm nếu triển khai toàn quốc. Sử dụng phụ gia còn góp phần thực hiện mục tiêu phát thải ròng bằng 0 đến năm 2050 (COP26).

Hiệu quả điển hình: tại nhà máy Xi măng Tân Thắng, việc ứng dụng FNT6VN trong khởi động lò nung clinker, liên tục từ năm 2021 đến nay, giúp tiết kiệm khoảng 3 tỷ đồng/năm; tại nhà máy DAP Hải Phòng, việc ứng dụng phụ gia FNT6VN (pha vào dầu vỏ hạt điều) cho lò sấy DAP giúp tiết kiệm nhiên liệu khoảng 2 tỷ đồng/năm.

2.4.2. Phụ gia ECOAL

ECOAL là phụ gia hỗ trợ đốt dành cho nhiên liệu rắn như than, sinh khối, đặc biệt hiệu quả với các loại có phẩm cấp thấp hoặc khó cháy. Phụ gia giúp tăng hiệu suất cháy, tiết kiệm than, giảm phát thải khí độc (CO, NOx), giảm tro bay chưa cháy, tăng hiệu quả truyền nhiệt và làm sạch hệ thống nhiệt.

ECOAL không phải là dòng phụ gia trộn với than mà ECOAL được pha loãng với nước và bơm trực tiếp vào buồng đốt qua hệ thống cấp khí. Do đó, một lít ECOAL có thể sử dụng được cho 150–200 tấn than.

Tác động nổi bật của phụ gia là giúp tăng tốc quá trình cháy và bức xạ nhiệt; Đốt than triệt để, kể cả than phẩm cấp thấp; Tự làm sạch buồng đốt nhờ điện tích tĩnh điện đồng dấu; Giảm bám dính, chống kết tụ trong lò ("trứng khủng long"); Không làm gián đoạn vận hành khi triển khai.

Hiệu quả kinh tế tiềm năng mà phụ gia ECOAL mang lại, khi áp dụng đại trà là xấp xỉ 3 tỷ USD/năm nhờ tiết kiệm than và giảm chi phí xử lý tro xỉ, phát thải.

Hiệu quả điển hình tại nhà máy Xi măng Tân Thắng, khi sử dụng ECOAL, từ năm 2021 đến nay: ECOAL giúp tiết giảm từ 130 – 170 tỷ đồng/năm tiền than, đồng thời giảm CO, NOx, muội, ổn định vận hành, kéo dài tuổi thọ gạch lò đốt.

3. Ý nghĩa và hiệu quả của việc nghiên cứu

Việc nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện công nghệ sản xuất hai dòng phụ gia FNT6VN và ECOAL mang ý nghĩa toàn diện về khoa học – công nghệ, kinh tế – kỹ thuật, môi trường – xã hội và chính sách phát triển ngành trong bối cảnh Việt Nam thúc đẩy cam kết trung hòa carbon và tăng trưởng xanh.

- Về khoa học – công nghệ: Nghiên cứu đã làm chủ quy trình thiết kế công thức, tổng hợp thành phần cốt lõi và triển khai quy mô công nghiệp hai chế phẩm phụ gia tiết kiệm nhiên liệu thế hệ mới. Kết quả đóng góp tri thức nội sinh cho lĩnh vực phụ gia năng lượng sạch, tiệm cận chuẩn quốc tế với nhiều bằng độc quyền sáng chế tại Việt Nam, Hoa Kỳ và bảo hộ nhãn hiệu độc quyền.

- Về kinh tế – kỹ thuật: FNT6VN và ECOAL giúp tiết kiệm 8–15% nhiên liệu, không đòi hỏi thay đổi kết cấu hệ thống hiện hữu, từ đó giảm chi phí vận hành và đầu tư hạ tầng. Đây là thành quả hoàn toàn nội lực – từ nghiên cứu nền tảng đến đổi mới sáng tạo – góp phần khẳng định năng lực công nghệ trong nước, giảm phụ thuộc nhập khẩu và thúc đẩy phát triển công nghiệp phụ trợ.

- Về môi trường – xã hội: Việc tăng hiệu suất đốt, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải CO₂, NOₓ, CO, muội than cho thấy tiềm năng của phụ gia trong hiện thực hóa mục tiêu phát thải ròng bằng 0 đến năm 2050. Thương mại hóa sản phẩm còn góp phần thúc đẩy công nghệ chiến lược, tạo việc làm giá trị gia tăng cao và lan tỏa tác động bền vững.

- Về chính sách và định hướng ngành: Kết quả nghiên cứu không chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm mà đã được triển khai thực tế thành công tại nhiều nhà máy, vì vậy hoàn toàn có thể làm cơ sở thực tiễn để các cơ quan quản lý nhà nước xây dựng chính sách hỗ trợ cho việc ứng dụng phụ gia tiết kiệm nhiên liệu trong công nghiệp và giao thông. Bên cạnh đó, các kết quả này cũng hỗ trợ quá trình xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy chuẩn an toàn, và định mức kinh tế – kỹ thuật cho phụ gia nội địa. Những yếu tố này rất quan trọng để phụ gia có thể được đưa vào danh mục vật tư được phép sử dụng, có thể định giá, đấu thầu và triển khai rộng rãi theo cơ chế chính sách. Việc Công ty CP Lọc – Hóa dầu Bình Sơn – đơn vị đầu ngành trong lĩnh vực năng lượng quốc gia – chính thức quan tâm và có kế hoạch triển khai ứng dụng từ năm 2025, cùng với các minh chứng thực tế tại Nhà máy Xi măng Tân Thắng và Nhà máy DAP Hải Phòng, cho thấy tính khả thi cao của công nghệ và tiềm năng mở rộng quy mô ứng dụng trên toàn ngành. Đây là những tín hiệu quan trọng, góp phần khẳng định vị thế và triển vọng lan tỏa của các giải pháp phụ gia tiết kiệm nhiên liệu “Make in Vietnam”.