Circular transformation in Vietnam’s chemical industry: current status and solutions
ThS. Vương Thành Chung
Bộ Công Thương
(Quanlynhanuoc.vn) – Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và cam kết phát thải ròng bằng không (Net Zero) vào năm 2050, việc chuyển đổi ngành công nghiệp hóa chất từ mô hình kinh tế tuyến tính truyền thống sang mô hình kinh tế tuần hoàn đã trở thành một yêu cầu cấp thiết và mang tính chiến lược đối với Việt Nam. Bài viết phân tích thực trạng ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam, nhận diện những rào cản về công nghệ, thể chế và nguồn lực tài chính đang cản trở quá trình xanh hóa sản xuất bằng cách vận dụng hệ thống 12 nguyên tắc “Hóa học xanh”, đồng thời, đề xuất một khung chiến lược toàn diện thông qua các ví dụ điển hình từ Tập đoàn Hóa chất Việt Nam (Vinachem) và Tập đoàn An Phát Holdings, qua đó, chứng minh rằng kinh tế tuần hoàn không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn là động lực để nâng cao năng lực cạnh tranh, tối ưu hóa chuỗi giá trị và bảo đảm sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp nền tảng này trong tương lai.
Từ khóa: Kinh tế tuần hoàn; hóa học xanh; công nghiệp hóa chất Việt Nam; cộng sinh công nghiệp; phát triển bền vững.
Abstract: In the context of global climate change and the commitment to achieving Net Zero emissions by 2050, transitioning the chemical industry from a traditional linear economic model to a circular economy has become an urgent and strategic requirement for Vietnam. This research analyzes the current state of Vietnam’s chemical sector and identifies technological, institutional, and financial barriers hindering the “greening” of production. By applying the system of 12 Principles of “Green Chemistry,” the study proposes a comprehensive strategic framework. Through case studies of the Vietnam National Chemical Group (Vinachem) and An Phat Holdings, the research demonstrates that a circular economy not only mitigates negative environmental impacts but also catalyzes competitiveness, optimizes value chains, and ensures the sustainable development of this foundational industry in the future.
Keywords: Circular economy; green chemistry; Vietnam chemical industry; industrial symbiosis; sustainable development.
1. Cơ sở lý luận về kinh tế tuần hoàn trong ngành công nghiệp Hóa chất
Trong kỷ nguyên của cách mạng công nghiệp 4.0 và áp lực từ cuộc khủng hoảng khí hậu toàn cầu, ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam đang đứng trước bước ngoặt chuyển mình mang tính lịch sử. Là “xương sống” cung cấp nguyên liệu đầu vào cho hầu hết các ngành sản xuất song đây cũng là lĩnh vực đối mặt với thách thức lớn về phát thải và tiêu thụ tài nguyên. Để hiện thực hóa cam kết Net Zero vào năm 2050 của Chính phủ, việc chuyển đổi từ mô hình tuyến tính “khai thác – sản xuất – thải bỏ” sang mô hình kinh tế tuần hoàn không chỉ là giải pháp bảo vệ môi trường, mà còn là chiến lược sống còn để nâng cao năng lực cạnh tranh quốc tế.
Kinh tế tuần hoàn trong ngành Hóa chất không chỉ là tái chế chất thải mà là sự thay đổi từ tư duy “khai thác – sản xuất – thải bỏ” sang một chu trình khép kín: “tái tạo – phục hồi – khép kín”. Mô hình kinh tế tuần hoàn trong ngành Hóa chất cơ bản, gồm ba nội dung sau:
1.1. Thiết kế xanh
Thiết kế xanh hay còn gọi là thiết kế vì môi trường là quá trình tích hợp các yếu tố môi trường vào ngay giai đoạn đầu của việc phát triển sản phẩm và quy trình sản xuất. Thay vì chỉ tìm cách xử lý chất thải ở cuối chu trình, thiết kế xanh tập trung vào việc ngăn ngừa ô nhiễm ngay từ bản vẽ kỹ thuật. Thiết kế xanh trong hóa chất không chỉ là thay đổi công thức mà là thay đổi toàn bộ tư duy hệ thống:
(1) Ưu tiên sử dụng nguyên liệu có khả năng tái tạo (như sinh khối nông nghiệp) thay vì nguyên liệu hóa thạch. Loại bỏ các tiền chất có tính độc hại cao, gây ung thư hoặc khó phân hủy.
(2) Thiết kế các phản ứng có hiệu suất cao, sử dụng ít dung môi nhất có thể hoặc sử dụng các dung môi xanh (nước, chất lỏng ion, CO2 siêu tới hạn).
(3) Xem xét tác động của hóa chất theo vòng đời: từ lúc khai thác nguyên liệu, sản xuất, sử dụng cho đến khi thải bỏ hoặc tái chế.
(4) Thiết kế để phân hủy, bảo đảm sản phẩm sau khi hoàn thành nhiệm vụ sẽ tự phân hủy thành các chất không độc hại, không tồn lưu trong môi trường (như các loại nhựa sinh học).
Dẫn chứng một số ví dụ thực tiễn điển hình về thiết kế xanh. Trong sản xuất sơn trước đây, thiết kế sơn sử dụng nhiều dung môi hữu cơ (VOC) dễ bay hơi gây hại cho sức khỏe. Thiết kế xanh chuyển sang sơn gốc nước hoặc sơn bột không dung môi, giữ nguyên độ bám dính nhưng giảm 90% độc tính. Trong sản xuất bao bì nhựa, thay vì thiết kế các loại nhựa đa lớp (rất khó tái chế), thiết kế xanh tập trung vào nhựa đơn lớphoặc nhựa có gốc tinh bột có thể ủ phân hữu cơ. Trong lĩnh vực chất tẩy rửa, loại bỏ các chất hoạt động bề mặt gốc dầu mỏ, thay bằng các hợp chất chiết xuất từ dầu dừa hoặc dầu cọ có khả năng phân hủy sinh học nhanh.
Thiết kế xanh là điểm khởi đầu của kinh tế tuần hoàn. Nếu một sản phẩm hóa chất không được thiết kế “xanh” ngay từ đầu (ví dụ: chứa các phụ gia độc hại liên kết chặt chẽ), thì ở giai đoạn cuối vòng đời, việc tái chế nó sẽ trở nên cực kỳ đắt đỏ hoặc thậm chí là không thể.
1.2. Hóa học xanh
Hóa học xanh (còn gọi là hóa học bền vững) là việc thiết kế các sản phẩm và quy trình hóa học nhằm giảm thiểu hoặc loại bỏ việc sử dụng và tạo ra các chất độc hại. Khác với việc xử lý ô nhiễm (giải quyết chất thải sau khi đã phát sinh), hóa học xanh tập trung vào việc ngăn ngừa ô nhiễm ngay từ nguồn bằng cách thay đổi bản chất khoa học của các phản ứng và quy trình sản xuất. Triết lý căn bản của hóa học xanh, đó là “ngăn ngừa thay vì cứu chữa”.
Hóa học xanh gồm 12 nguyên tắc cốt lõi (Hình 1), chia thành 3 nhóm mục tiêu chính: (1) Sử dụng ít tài nguyên hơn (tiết kiệm nguyên tử, sử dụng xúc tác, hiệu quả năng lượng). (2) Sử dụng nguyên liệu an toàn hơn (dung môi xanh, nguyên liệu tái tạo, thiết kế hóa chất ít độc). (3) Giảm thiểu chất thải (ngăn ngừa rác thải, thiết kế để phân hủy, phân tích thời gian thực).
Trong ngành công nghiệp hóa chất truyền thống, sự thành công được đo bằng hiệu suất phản ứng. Còn trong hóa học xanh, sự thành công được đo bằng sự tổng hòa của sự an toàn (không gây độc cho con người và hệ sinh thái); hiệu quả (tối đa hóa lượng nguyên tử đầu vào chuyển hóa thành sản phẩm) và tính bền vững (sử dụng nguyên liệu tái tạo và tiết kiệm năng lượng). Hóa học xanh được coi là công cụ kỹ thuật cốt lõi để hiện thực hóa kinh tế tuần hoàn trong ngành công nghiệp hóa chất. Hóa học xanh cung cấp giải pháp khoa học để các vòng lặp đó không tích tụ độc tố. Ví dụ: làm thế nào để tái chế nhựa mà không làm tồn dư các chất phụ gia nguy hiểm).
1.3. Cộng sinh công nghiệp
Cộng sinh công nghiệp trong ngành hóa chất là một mô hình hợp tác chiến lược, trong đó các nhà máy, xí nghiệp tận dụng sản phẩm phụ, chất thải hoặc năng lượng thừa của đơn vị này để làm nguyên liệu đầu vào cho đơn vị khác. Thay vì hoạt động độc lập và thải bỏ chất thải ra môi trường, các doanh nghiệp hình thành một mạng lưới trao đổi tài nguyên, biến “rác thải của người này thành tài sản của người kia”. Trong ngành Hóa chất, sự cộng sinh thường diễn ra qua ba hình thức cốt lõi: (1) Trao đổi vật chất: tận dụng các sản phẩm phụ (như thạch cao từ sản xuất phân bón) hoặc dung môi đã qua sử dụng để tái chế và phục vụ quy trình sản xuất khác. (2) Chia sẻ năng lượng: tận dụng nhiệt thừa (waste heat) từ các phản ứng tỏa nhiệt mạnh để cung cấp năng lượng cho các tháp chưng cất hoặc sưởi ấm khu dân cư lân cận. (3) Dùng chung hạ tầng: các doanh nghiệp trong cùng một khu công nghiệp hóa chất chia sẻ hệ thống xử lý nước thải tập trung, kho bãi hoặc mạng lưới logistics để giảm chi phí.
Ví dụ tại các tổ hợp hóa chất lớn, việc sản xuất Amoniac (NH3) tạo ra khí CO2 dư thừa, thay vì xả thải, khí này được dẫn sang nhà máy sản xuất urê hoặc sản xuất đồ uống có ga. Hay trong quá trình sản xuất Clo, sản phẩm phụ là khí Hydro (H2) được thu hồi để dùng làm nhiên liệu sạch cho lò đốt hoặc làm nguyên liệu cho các phản ứng hydro hóa ngay tại xưởng bên cạnh. Trong quy trình sản xuất nhiệt năng, một phản ứng hóa học tỏa nhiệt cao được lắp đặt bộ trao đổi nhiệt để tạo hơi nước, sau đó dẫn hơi nước này sang vận hành các máy móc của một nhà máy khác trong cụm.
Cộng sinh công nghiệp mang lại nhiều lợi ích về kinh tế – môi trường và xã hội. Giảm chi phí xử lý chất thải và chi phí mua nguyên liệu thô, doanh nghiệp có thêm nguồn thu từ việc bán sản phẩm phụ. Về môi trường, giảm đáng kể lượng khí thải nhà kính và hạn chế khai thác tài nguyên thiên nhiên. Trên khía cạnh xã hội, tạo ra một hệ sinh thái công nghiệp bền vững, giúp tăng khả năng cạnh tranh của khu vực.
Bảng 1: So sánh mô hình kinh tế tuyến tính với kinh tế tuần hoàn trong ngành Hóa chất
| Tiêu chí so sánh | Mô hình kinh tế tuyến tính (truyền thống) | Mô hình kinh tế tuần hoàn (hiện đại) |
| Cách tiếp cận tài nguyên | Dựa trên nguyên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá…) không có khả năng tái tạo. | Ưu tiên nguyên liệu sinh học, phế phẩm nông nghiệp và nguyên liệu tái chế. |
| Thiết kế sản phẩm | Tập trung vào tính năng và giá thành ngắn hạn; ít quan tâm đến việc xử lý sau khi dùng. | Tập trung vào vòng đời; Thiết kế để dễ tái chế, tự phân hủy sinh học hoặc dễ thu hồi nhóm chức hóa học. |
| Quy trình sản xuất | Chấp nhận phát thải và sản phẩm phụ là một phần tất yếu của phản ứng. | Áp dụng 12 nguyên tắc “Hóa học xanh”; tối đa hóa hiệu suất nguyên tử, giảm thiểu hoặc triệt tiêu chất thải. |
| Quản lý chất thải | Chất thải được coi là gánh nặng; xử lý bằng cách chôn lấp, đốt hoặc xả thải. | Chất thải được coi là tài nguyên; đầu ra của quy trình này là đầu vào của quy trình khác (gọi là cộng sinh công nghiệp). |
| Sử dụng năng lượng | Phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch; tiêu thụ năng lượng lớn cho các phản ứng nhiệt độ/áp suất cao. | Ưu tiên năng lượng tái tạo; sử dụng xúc tác để giảm năng lượng kích hoạt, vận hành ở điều kiện thường. |
| Mô hình kinh doanh | Doanh thu đến từ việc bán càng nhiều hóa chất càng tốt. | Doanh thu đến từ việc bán dịch vụ hóa chất, hiệu quả sử dụng; nhà sản xuất giữ quyền sở hữu và thu hồi hóa chất. |
| Tác động môi trường | Gây cạn kiệt tài nguyên, ô nhiễm nguồn nước và phát thải khí nhà kính lớn. | Giảm dấu chân carbon, bảo tồn hệ sinh thái và hướng tới mục tiêu Net Zero. |
Sự khác biệt cốt lõi giữa mô hình kinh tế tuyến tính và kinh tế tuần hoàn trong ngành hóa chất nằm ở 3 điểm sau:
Một là, chuyển từ “xử lý chất thải” sang “quản lý dòng vật chất”: Trong mô hình tuyến tính, doanh nghiệp tốn chi phí rất lớn cho việc xử lý nước thải và khí thải. Trong mô hình tuần hoàn, ví dụ như tại các tổ hợp lọc hóa dầu, khí CO2 dư thừa không còn là chất gây ô nhiễm mà được thu hồi để sản xuất đá khô hoặc làm nguyên liệu cho tổng hợp methanol.
Hai là, thay đổi giá trị chuỗi cung ứng: kinh tế tuần hoàn đòi hỏi sự liên kết chặt chẽ hơn. Một công ty hóa chất không còn đứng độc lập mà là một mắt xích trong mạng lưới. Chẳng hạn, axit thải từ quá trình tẩy gỉ thép có thể được tái chế để sản xuất hóa chất xử lý nước thải.
Ba là, lợi thế cạnh tranh: mô hình tuyến tính đang dần mất lợi thế do thuế carbon và các rào cản môi trường (như cơ chế điều chỉnh biên giới carbon (Carbon Border Adjustment Mechanism – CBAM) của Liên minh châu Âu (EU). Mô hình tuần hoàn giúp doanh nghiệp Việt Nam vượt qua các rào cản kỹ thuật này để xuất khẩu bền vững.
2. Thực trạng ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam trong bối cảnh chuyển đổi tuần hoàn
Ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam hiện đóng góp khoảng 10-11% tổng giá trị sản xuất toàn ngành công nghiệp1, giữ vai trò thượng nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhiều lĩnh vực trọng yếu. Theo dữ liệu từ Tổng cục Thống kê năm 2024, chỉ số sản xuất công nghiệp của nhóm ngành hóa chất và sản phẩm hóa chất duy trì mức tăng trưởng ổn định, ngay cả trong những giai đoạn biến động kinh tế. Trong cơ cấu ngành, sản xuất phân bón và hợp chất ni-tơ luôn chiếm tỷ trọng lớn nhất. Tổng năng lực sản xuất phân bón các loại của Việt Nam đạt trên 10 triệu tấn/năm. Cụ thể, sản lượng phân đạm Urê đạt khoảng 2,5 triệu tấn, đáp ứng hoàn toàn nhu cầu trong nước; phân DAP đạt khoảng 1 triệu tấn và phân NPK đạt trên 4 triệu tấn2. Ngành hóa chất cơ bản (như axit sunfuric, xút, clo) cũng có bước tiến dài với tổng sản lượng các loại axit vô cơ đạt hàng triệu tấn mỗi năm, phục vụ cho các ngành dệt may, da giày và xử lý nước. Đối với lĩnh vực cao su và plastic, Việt Nam đã khẳng định vị thế là quốc gia xuất khẩu cao su thiên nhiên hàng đầu, với sản lượng mủ cao su khai thác đạt trên 1,2 triệu tấn/năm3, đồng thời hình thành các cụm sản xuất sản phẩm cao su kỹ thuật cao và lốp xe xuất khẩu quy mô lớn.
Việc áp dụng 12 nguyên tắc hóa học xanh vào bối cảnh ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam là một bước đi chiến lược để hiện thực hóa mô hình kinh tế tuần hoàn. Vì vậy, 12 nguyên tắc này đã được “nội địa hóa” và triển khai tại Việt Nam.
Nguyên tắc 1 – Ngăn ngừa chất thải.Nội dung chủ yếu của nguyên tắc là thiết kế quá trình để ngăn chặn rác thải thay vì xử lý chúng sau khi phát sinh. Hiện nay, chi phí xử lý chất thải nguy hại tại Việt Nam rất cao. Các nhà máy phân bón như DAP Đình Vũ (ở Lào Cai) đang đối mặt với bãi thải thạch cao khổng lồ. Thay vì tìm cách đổ thải, các doanh nghiệp đang nỗ lực chuyển sang sản xuất “không rác thải” bằng cách tinh chế bã thạch cao làm phụ gia xi măng hoặc tấm thạch cao xây dựng.
Nguyên tắc 2 – Tiết kiệm nguyên tử.Tức là tối đa hóa việc đưa tất cả nguyên liệu đầu vào vào sản phẩm cuối cùng. Tại Việt Nam hiện nay, trong ngành tổng hợp dược liệu và hóa mỹ phẩm (thế mạnh từ nguồn thảo dược Việt Nam), việc sử dụng các phản ứng cộng thay vì phản ứng thế sẽ giảm bớt các sản phẩm phụ không mong muốn, từ đó tối ưu hóa nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá.
Nguyên tắc 3 – Thiết kế các phương pháp tổng hợp ít độc hại.Nội dung nguyên tắc là sử dụng và tạo ra các chất ít hoặc không gây độc cho con người và môi trường. Tại Việt Nam, hiện nay đang diễn ra việc thay thế các chất diệt cỏ, thuốc bảo vệ thực vật gốc hóa học độc hại bằng các hợp chất sinh học có nguồn gốc từ thực vật địa phương như tinh dầu sả, tràm… trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao.
Nguyên tắc 4 – Thiết kế các hóa chất an toàn hơn.Theo đó, sản phẩm hóa chất phải giữ được chức năng nhưng giảm tối đa độc tính. Áp dụng nguyên tắc này tại Việt Nam thể hiện rõ nét qua ngành sơn và mực in đang chuyển dịch từ sơn gốc dung môi chứa đựng nhiều VOC độc hại sang sơn gốc nước. Đây là hướng đi trọng tâm để đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu sang EU và Mỹ.
Nguyên tắc 5 – Dung môi và các chất phụ gia an toàn. Thực hiện nguyên tắc này là nhằm hạn chế sử dụng dung môi, nếu có thể sử dụng loại không độc hại. Áp dụng tại Việt Nam, trong ngành chiết xuất dược liệu (như chiết xuất curcumin từ nghệ), thay vì dùng n-Hexan hay Acetone, các doanh nghiệp đang chuyển sang công nghệ chiết xuất CO2 siêu tới hạn. Đây là phương pháp sạch, không để lại dư lượng dung môi trong sản phẩm.
Nguyên tắc 6 – Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng. Nguyên tắc này nghĩa là các phản ứng hóa học nên diễn ra ở nhiệt độ và áp suất phòng. Việc áp dụng nguyên tắc này tại Việt Nam rất thuận tiện, bởi vì có thể tận dụng khí hậu nhiệt đới để sử dụng năng lượng mặt trời trong các quá trình sấy khô hoặc làm nóng sơ bộ nguyên liệu, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào lò hơi đốt than, giúp giảm phát thải CO2.
Nguyên tắc 7 – Sử dụng nguyên liệu tái tạo. Ưu tiên nguyên liệu từ nông sản hoặc phế phẩm nông nghiệp thay vì dầu mỏ. Việt Nam có lợi thế cực lớn về sinh khối (rơm rạ, vỏ trấu, bã mía). Việc sản xuất Bio-ethanol từ sắn hay sản xuất nhựa sinh học PLA từ tinh bột ngô là những ví dụ điển hình cần được ưu tiên đầu tư.
Nguyên tắc 8 – Giảm thiểu các dẫn xuất nhằm hạn chế các bước bảo vệ nhóm chức hoặc biến đổi tạm thời trong phản ứng hóa học.Áp dụng tại Việt Nam, việc đơn giản hóa quy trình tổng hợp hóa hữu cơ không chỉ giúp tiết kiệm hóa chất mà còn giảm thời gian sản xuất, phù hợp với năng lực quản lý vận hành của các doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Nguyên tắc 9 – Sử dụng xúc tác có chọn lọc cao thay vì dùng dư thừa tác chất.Áp dụng tại Việt Nam, ngành lọc hóa dầu (Nghi Sơn, Bình Sơn) đã và đang đẩy mạnh nghiên cứu các bộ xúc tác thế hệ mới có khả năng tái sử dụng nhiều lần, giúp giảm thiểu lượng chất thải xúc tác thải ra môi trường hàng năm.
Nguyên tắc 10 – Thiết kế để phân hủy. Có nghĩa là sản phẩm sau khi sử dụng phải tự phân hủy, không tồn lưu trong môi trường.Việt Nam đang giải quyết vấn nạn “ô nhiễm trắng”, tập trung vào các loại polyme tự hủy sinh học để thay thế nhựa dùng một lần, đặc biệt là trong bao bì thực phẩm.
Nguyên tắc 11 – Phân tích thời gian thực để ngăn ngừa ô nhiễm. Theo đó, cần kiểm soát trong quá trình để ngăn chặn sự hình thành các chất độc hại.Tại Việt Nam, ứng dụng công nghệ cảm biến và chuyển đổi số trong các khu công nghiệp hóa chất tập trung để giám sát nồng độ khí thải và nước thải liên tục, thay vì lấy mẫu thủ công định kỳ.
Nguyên tắc 12 – Hóa học an toàn hơn để phòng ngừa tai nạn. Lựa chọn các chất và dạng chất để tối thiểu hóa nguy cơ cháy nổ, rò rỉ.Áp dụng tại Việt Nam, sau các sự cố cháy nổ kho hóa chất, việc chuyển đổi sang lưu trữ các hóa chất ở dạng ít nguy hiểm hơn, ví dụ dạng lỏng thay vì khí nén áp suất cao là vô cùng quan trọng để bảo vệ cộng đồng dân cư xung quanh.
Nhìn tổng quát, tại Việt Nam hiện nay, có 3 nguyên tắc trong bộ hóa học xanh được vận dụng mạnh mẽ nhất, đó là: nguyên tắc 1, nguyên tắc 7 và nguyên tắc 12.
Nguyên tắc 1: ngăn ngừa chất thải giảm áp lực lên hạ tầng xử lý môi trường đang quá tải. Vinachem là ví dụ điển hình cho việc áp dụng các nguyên tắc nhằm giải quyết bài toán “di sản” chất thải trong công nghiệp nặng. Trong sản xuất phân bón DAP, cứ tạo ra 1 tấn sản phẩm sẽ phát thải khoảng 3 tấn bã thạch cao. Thay vì lưu kho gây nguy cơ ô nhiễm, Vinachem đã hợp tác để chế biến bã Gyps thành thạch cao nhân tạo (thạch cao PG) làm phụ gia cho ngành xi măng và vật liệu xây dựng.
Nguyên tắc 7: sử dụng nguyên liệu tái tạo đặc biệt từ việc tận dụng lợi thế nông nghiệp. Tập đoàn An Phát Holdings đang đi tiên phong sử dụng nhựa sinh học phân hủy hoàn toàn. Thay vì sử dụng hạt nhựa truyền thống từ dầu mỏ (PE, PP), An Phát sử dụng các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật như tinh bột ngô và các polyme sinh học (như PBAT, PLA).
Nguyên tắc 12: hóa học an toànthông qua các cải tiến để bảo đảm an sinh xã hội và an toàn lao động. Tại các tổ hợp DAP Đình Vũ, DAP số 2 Lào Cai, việc cải tiến quy trình lưu trữ amoniac (NH3) và axit sunfuric (H2SO4) – các hóa chất trung gian nguy hiểm – bằng công nghệ bồn chứa hai lớp và hệ thống cảnh báo rò rỉ sớm để ngăn ngừa sự cố cháy nổ tại các khu công nghiệp tập trung.
3. Các điểm nghẽn trong lộ trình chuyển đổi tuần hoàn trong ngành Hóa chất
Bên cạnh những kết quả đáng ghi nhận, sự tăng trưởng mạnh mẽ về sản lượng luôn tỷ lệ thuận với áp lực lên hệ sinh thái. Ngành Hóa chất hiện là một trong những nguồn phát thải khí nhà kính và chất thải rắn lớn nhất tại Việt Nam. Về chất thải rắn, thách thức lớn nhất hiện nay nằm ở ngành sản xuất phân bón chứa lân. Theo thống kê, quá trình sản xuất phân bón DAP tại ba nhà máy chủ lực (DAP Đình Vũ, DAP số 2 Lào Cai và Phân bón miền Nam) thải ra lượng bã thạch cao (PG) tích lũy lên tới hàng chục triệu tấn. Mỗi năm, lượng bã thải mới phát sinh thêm khoảng 1,5 – 2 triệu tấn4. Các bãi chứa PG khổng lồ không chỉ chiếm dụng quỹ đất mà còn tiềm ẩn nguy cơ rò rỉ axit và kim loại nặng vào nguồn nước ngầm, trở thành những “điểm nóng” về môi trường nếu không được tái chế tuần hoàn. Về khí thải và nước thải, ngành Hóa chất cơ bản và lọc hóa dầu phát thải một lượng lớn CO2, SO2 và NOx. Chỉ riêng ngành sản xuất phân đạm và hóa chất cơ bản đã tiêu thụ lượng năng lượng cực lớn từ than đá và khí thiên nhiên, đóng góp đáng kể vào tổng lượng phát thải carbon của quốc gia. Nước thải ngành Hóa chất, đặc biệt là từ sản xuất hóa mỹ phẩm và bảo vệ thực vật, thường chứa các hợp chất hữu cơ mạch vòng khó phân hủy (POPs) và nồng độ COD cao vượt mức cho phép, gây khó khăn cho hệ thống xử lý tập trung của các khu công nghiệp.
Dù đã có những chuyển biến tích cực, thực trạng chuyển đổi sang mô hình kinh tế tuần hoàn tại Việt Nam vẫn đang gặp phải ba “điểm nghẽn” cốt lõi:
Một là, trình độ công nghệ chưa đồng bộ. Theo đánh giá, khoảng 60 – 70% doanh nghiệp hóa chất tại Việt Nam là quy mô vừa và nhỏ5, sử dụng công nghệ ở mức trung bình hoặc lạc hậu. Việc thu hồi phụ phẩm (như thu hồi nhiệt dư, tái chế khí thải CO2) đòi hỏi chi phí đầu tư thiết bị rất cao, vượt quá khả năng tài chính của nhiều đơn vị.
Hai là, sự đứt gãy trong chuỗi liên kết cộng sinh cũng là một điểm nghẽn quan trọng. Hiện nay, mô hình cộng sinh công nghiệp – trái tim của kinh tế tuần hoàn vẫn còn rời rạc. Ví dụ, bã thải của ngành Hóa chất có thể là nguyên liệu của ngành xi măng, nhưng các quy chuẩn kỹ thuật về chất thải làm nguyên liệu thay thế tại Việt Nam còn thiếu hoặc chưa tương thích, gây rào cản pháp lý cho việc mua bán, trao đổi chất thải giữa các ngành.
Ba là, ngành Hóa chất Việt Nam phụ thuộc nguyên liệu đầu vào, nhập khẩu tới 70% nguyên liệu cơ bản6. Việc thiếu tự chủ về nguồn nguyên liệu xanh (như hóa chất gốc sinh học) khiến các doanh nghiệp lúng túng trong việc thiết kế vòng đời sản phẩm tuần hoàn từ khâu đầu vào, dẫn đến tình trạng sản xuất theo mô hình “mua nguyên liệu thô – bán sản phẩm sơ chế”.
4. Giải pháp phát triển ngành công nghiệp hóa chất hướng tới mô hình tuần hoàn đến năm 2030, tầm nhìn 2045
4.1. Nhóm giải pháp từ phía Nhà nước
Để thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ mô hình tuyến tính sang tuần hoàn trong ngành công nghiệp hóa chất, Chính phủ cần đóng vai trò là “kiến trúc sư” thông qua việc xây dựng một hệ sinh thái chính sách đồng bộ và minh bạch.
(1) Khẩn trương hoàn thiện hành lang pháp lý bằng cách cụ thể hóa các tiêu chuẩn về “hóa chất xanh” và “sản phẩm tuần hoàn” trong Luật Bảo vệ môi trường. Ban hành các bộ chỉ số kỹ thuật để định lượng mức độ tuần hoàn của doanh nghiệp hóa chất. Ban hành các quy định về dán nhãn sinh thái, hạn chế các hóa chất độc hại khó tái chế theo tiêu chuẩn REACH của EU.
(2) Thiết lập các gói tín dụng xanh với lãi suất ưu đãi và cơ chế ân hạn thuế thu nhập doanh nghiệp cho các dự án đầu tư đổi mới công nghệ, đặc biệt là các công nghệ tái chế hóa học và thu hồi carbon.
(3) Quy hoạch các cụm công nghiệp hóa chất tập trung. Việc quy hoạch lại các khu công nghiệp hóa chất theo mô hình Khu công nghiệp sinh thái (EIP) là điều kiện tiên quyết để tạo không gian cho sự “cộng sinh công nghiệp”, nơi chất thải của đơn vị này trở thành nguyên liệu của đơn vị kia một cách hợp pháp và an toàn. Nhà nước cũng cần đầu tư mạnh mẽ vào hoạt động R&D, hỗ trợ kết nối giữa các viện nghiên cứu với doanh nghiệp để làm chủ các công nghệ nguồn như xúc tác sinh học hoặc vật liệu tự hủy.
(4) Áp dụng nghiêm ngặt cơ chế “Trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất -EPR” kết hợp với các rào cản kỹ thuật đối với nhập khẩu hóa chất độc hại nhằm tạo ra “áp lực tích cực”, buộc các doanh nghiệp hóa chất phải chủ động thay đổi tư duy thiết kế sản phẩm ngay từ khâu đầu vào để duy trì năng lực cạnh tranh trên thị trường quốc tế.
(5) Triển khai hệ thống “Hộ chiếu kỹ thuật số cho sản phẩm” dựa trên Blockchain giúp truy xuất nguồn gốc và thành phần hóa chất trong suốt vòng đời sản phẩm. Công nghệ “bản sao số” (Digital Twin) cho phép mô phỏng các quy trình hóa học trong môi trường ảo để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và dự báo chính xác thời điểm cần bảo trì thiết bị, ngăn ngừa rò rỉ hóa chất ra môi trường. Trí tuệ nhân tạo (AI) cũng có thể hỗ trợ trong việc tìm kiếm các công thức hóa học mới thay thế các chất độc hại, đẩy nhanh quá trình đổi mới sáng tạo xanh.
4.2. Nhóm giải pháp từ phía doanh nghiệp hóa chất
(1) Phát triển công nghệ hóa học xanh và thiết kế quy trình bền vững.
Giải pháp công nghệ được coi là “động cơ” vĩnh cửu trong việc chuyển đổi mô hình kinh tế. Đối với các doanh nghiệp hóa chất Việt Nam, lộ trình công nghệ không chỉ dừng lại ở việc xử lý chất thải đầu ra mà phải can thiệp sâu vào toàn bộ chuỗi giá trị, từ thiết kế, quy trình sản xuất cho đến thu hồi tài nguyên.
Nền tảng của giải pháp công nghệ tuần hoàn bắt đầu từ việc áp dụng các nguyên lý hóa học xanh nhằm tối ưu hóa hiệu suất nguyên tử. Tại Việt Nam, việc nâng cấp các hệ thống xúc tác đóng vai trò tiên quyết. Thay vì sử dụng các tác chất hóa học dư thừa gây lãng phí, việc ứng dụng các bộ xúc tác nano thế hệ mới hoặc xúc tác sinh học cho phép các phản ứng diễn ra ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn, từ đó giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, trong sản xuất hóa chất cơ bản, việc thay thế công nghệ điện phân màng ngăn bằng công nghệ màng trao đổi ion không chỉ giúp loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng thủy ngân hay amiăng độc hại mà còn tiết kiệm tới 30% điện năng tiêu thụ.
Bên cạnh đó, công nghệ vi phản ứng là một hướng đi mới cần được các doanh nghiệp cân nhắc đầu tư. Thay vì các lò phản ứng khổng lồ khó kiểm soát nhiệt lượng, các thiết bị vi phản ứng cho phép kiểm soát chính xác các thông số động học, giảm thiểu tối đa các sản phẩm phụ không mong muốn và tăng tính an toàn cho quy trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp như dược phẩm hay thuốc bảo vệ thực vật.
(2) Tăng cường chuyển đổi sang công nghệ biến đổi sinh khối.
Tận dụng lợi thế của một quốc gia nông nghiệp, giải pháp công nghệ trọng tâm tiếp theo là chuyển đổi từ nguyên liệu hóa thạch sang nguyên liệu sinh học. Công nghệ “lọc sinh học” cho phép tách chiết cellulose, hemicellulose và lignin từ phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, bã mía để sản xuất các loại hóa chất xanh. Việt Nam có tiềm năng rất lớn trong việc ứng dụng công nghệ lên men hiện đại để sản xuất các axit hữu cơ (axit lactic, axit succinic) – tiền thân của các loại nhựa sinh học tự phân hủy như PLA hay PHA. Việc làm chủ công nghệ nhiệt phân và khí hóa sinh khối cũng mở ra cơ hội sản xuất “khí tổng hợp xanh”. Đây là nguồn nguyên liệu quan trọng để tổng hợp ammonia và phân bón đạm mà không phụ thuộc vào khí thiên nhiên hay than đá, giúp giảm đáng kể dấu chân carbon của ngành phân bón – phân khúc phát thải lớn nhất hiện nay.
(3) Công nghệ thu hồi và tái sử dụng tài nguyên.
Trong mô hình tuần hoàn, chất thải phải được nhìn nhận như một dạng tài nguyên nằm sai vị trí. Công nghệ “Thu hồi và lưu trữ Carbon – CCUS” là giải pháp mang tính cách mạng cho các tổ hợp hóa dầu và nhà máy phân đạm tại Việt Nam. Thay vì xả phát thải CO2 vào khí quyển, công nghệ thu giữ amin hoặc hấp thụ vật lý cho phép làm sạch CO2 để phục vụ cho ngành thực phẩm (sản xuất nước giải khát) hoặc tái tổng hợp thành methanol và urê.
Đối với quản lý nước thải, việc áp dụng công nghệ “không xả thải lỏng” (ZLD) là yêu cầu bắt buộc tại các khu công nghiệp hóa chất mới. ZLD kết hợp giữa màng lọc thẩm thấu ngược, bay hơi chân không và kết tinh để tách riêng nước sạch và các muối khoáng. Nước sạch được quay lại quy trình sản xuất, trong khi các muối khoáng được thu hồi để bán cho các ngành công nghiệp khác, tạo thành một vòng lặp vật chất khép kín hoàn toàn.
(4) Tái chế hóa học để xử lý rác thải nhựa.
Khác với tái chế cơ học truyền thống vốn làm giảm phẩm cấp của nhựa, công nghệ tái chế hóa học giúp phá vỡ các liên kết polyme của nhựa khó tái chế như nhựa đa lớp, nhựa dính bẩn… để quay trở lại trạng thái monomer ban đầu. Tại Việt Nam, việc phát triển các nhà máy sử dụng công nghệ nhiệt phân nhựa thành dầu hoặc phân tách hóa học sẽ giúp tạo ra nguồn nguyên liệu đầu vào tinh khiết cho ngành sản xuất hạt nhựa nguyên sinh, giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm nhựa và giảm áp lực nhập khẩu nguyên liệu dầu mỏ.
5. Kết luận
Hành trình chuyển đổi ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam hướng tới mô hình kinh tế tuần hoàn không đơn thuần là một cuộc cải cách về công nghệ, mà là một sự thay đổi sâu sắc về tư duy chiến lược và trách nhiệm xã hội. Qua việc phân tích 12 nguyên tắc “Hóa học xanh” cùng các mô hình thực tiễn, có thể khẳng định rằng kinh tế tuần hoàn chính là “chìa khóa vàng” để giải quyết mâu thuẫn giữa tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường. Dù phía trước còn nhiều rào cản về cơ chế và nguồn lực, nhưng với sự đồng hành của Chính phủ thông qua các chính sách tài chính xanh và nỗ lực tự thân của doanh nghiệp trong việc làm chủ công nghệ nguồn, ngành hóa chất hoàn toàn có thể thoát khỏi hình ảnh của một ngành gây ô nhiễm để trở thành trụ cột của nền kinh tế xanh. Khép lại kỷ nguyên “khai thác và thải bỏ”, Việt Nam đang mở ra một chương mới nơi tài nguyên được trân trọng, chất thải được tái sinh và sự thịnh vượng được định nghĩa bằng tính bền vững. Đây không chỉ là mục tiêu mà là sứ mệnh để ngành Hóa chất Việt Nam tự tin hội nhập và khẳng định vị thế trên bản đồ công nghiệp toàn cầu.
Chú thích:
1. Ngành công nghiệp hóa chất nỗ lực chuyển đổi xanh. https://moit.gov.vn/phat-trien-ben-vung/nganh-cong-nghiep-hoa-chat-no-luc-chuyen-doi-xanh.html
2, 3. UNDP Việt Nam. (2023). Báo cáo thúc đẩy kinh tế tuần hoàn trong lĩnh vực hóa chất và nhựa tại Việt Nam.
4. DAP Đình Vũ: Đáp ứng đủ nhu cầu phân bón cho thị trường trong nước. https://www.vinachem.com.vn/nd/tin-thi-truong-sp-vnc/dap-dinh-vu-dap-ung-du-nhu-cau-phan-bon-cho-thi-truong-trong-nuoc.html.
5, 6. Ngành hóa chất ở Việt Nam: Tổng quan, thực trạng và cơ hội đột phá. https://chemexpo-vietnam.com/vi/thi-truong-hoa-chat-viet-nam
Tài liệu tham khảo:
1. Bộ Công Thương (2020). Kế hoạch hành động của ngành Công Thương thực hiện Chương trình hành động quốc gia về sản xuất và tiêu thụ bền vững giai đoạn 2021 – 2030.
2. Chính phủ (2022). Nghị định số 08/2022/NĐ-CP ngày 10/01/2022 quy định chi tiết một số điều của Luật Bảo vệ môi trường.
3. Đặng Kim Chi (2018). Quản lý chất thải nguy hại trong sản xuất công nghiệp. H. NXB Khoa học và Kỹ thuật.
4. Phan Thị Linh (2021). Phát triển kinh tế tuần hoàn trong ngành công nghiệp hóa chất ở Việt Nam: Cơ hội và thách thức. Tạp chí Công Thương, số 14 (tháng 6/2021), tr. 138-143.
5. Tập đoàn Hóa chất Việt Nam (Vinachem). (2024). Báo cáo tổng kết hoạt động sản xuất kinh doanh và công tác bảo vệ môi trường giai đoạn 2020 – 2023.
6. Thủ tướng Chính phủ (2022). Quyết định số 726/QĐ-TTg ngày 16/6/2022 về việc phê duyệt Chiến lược phát triển ngành công nghiệp hóa chất Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2040.
7. Thủ tướng Chính phủ (2022). Quyết định số 687/QĐ-TTg ngày 07/6/2022 về việc phê duyệt Đề án phát triển kinh tế tuần hoàn tại Việt Nam.
8. Trần Văn Tùng (2022). Giải pháp thúc đẩy cộng sinh công nghiệp hướng tới kinh tế tuần hoàn tại các khu công nghiệp Việt Nam. Tạp chí Kinh tế và Quản lý, số 44 (tháng 6/2022).
