Báo cáo tầm nhìn năng lượng mới cho thấy các nhà máy xử lý nước thải có thể chuyển sang màu xanh
Báo cáo mới nhất của Energy Vision, Gotham Gas Goes Green , mô tả kế hoạch đổi mới vừa được thực hiện bởi nhà máy xử lý nước thải Newtown Creek ở Brooklyn và nêu chi tiết cách Thành phố New York có thể hưởng lợi bằng cách áp dụng mô hình đó tại các địa điểm bổ sung trong danh mục 13 nhà máy xử lý nước thải khác.
BÁO CÁO: KHÍ GOTHAM ĐI XANH
Hiện trạng cổ xưa khác xa với lý tưởng: chỉ 30% lượng khí sinh học do các nhà máy xử lý nước thải của Cục Bảo vệ Môi trường (DEP) của NYC tạo ra được sử dụng một cách có lợi – để cung cấp nhiệt và/hoặc năng lượng cho các cơ sở – trong khi 70% còn lại được đốt cháy . Đây là một cơ hội lớn bị bỏ lỡ.
Khí sinh học giàu mêtan được thải ra tại nhà máy xử lý nước thải, khi nước thải và các dòng chất thải hữu cơ khác bị phân hủy. DEP gần đây đã báo hiệu ý định đưa 100% nguồn năng lượng tái tạo này vào sử dụng, tại chỗ hoặc bằng cách nâng cấp nó thành khí tự nhiên tái tạo carbon cực thấp (RNG), sau đó sử dụng nó để thay thế nhiên liệu hóa thạch. Khi làm như vậy, NYC sẽ đạt được những bước tiến lớn trong việc giải quyết hai trong số những thách thức cấp bách nhất về môi trường: phải làm gì với dòng thực phẩm và rác thải xanh khổng lồ cũng như cách đáp ứng các mục tiêu đầy tham vọng về chất lượng không khí và biến đổi khí hậu.
NEWTOWN CREEK DẪN ĐƯỜNG
Newtown Creek là nhà máy xử lý nước thải lớn nhất và hiện đại nhất của NYC, xử lý 310 triệu gallon nước thải mỗi ngày. Nó vừa trải qua quá trình nâng cấp để đồng tiêu hóa một số chất thải thực phẩm với nước thải; khí sinh học thu được được thu giữ và tinh chế thành RNG tại một cơ sở mới, sau đó được bơm vào hệ thống đường ống của Lưới điện Quốc gia. Do đó, Newtown Creek là nhà máy xử lý nước thải đầu tiên ở NYC áp dụng mô hình đồng tiêu hóa và “khí hòa vào lưới điện”.
Đây là một lợi ích ròng lớn cho khí hậu. RNG làm từ bùn thải được phân loại là “carbon âm tính thuần túy”, bởi vì việc sản xuất nhiên liệu thu được nhiều khí nhà kính (cụ thể là khí mê-tan) hơn so với việc sử dụng nó thải ra (ở dạng CO2, có hiệu ứng làm nóng thấp hơn nhiều). Nhà máy cũng có khả năng xử lý tới 500 tấn chất thải thực phẩm (12,5% tổng số của NYC) mỗi ngày, điều này sẽ rất quan trọng khi Thành phố mở rộng thu gom chất hữu cơ.
ÁP DỤNG MÔ HÌNH TOÀN THÀNH PHỐ
Bằng cách nhân rộng mô hình Newtown Creek tại các nhà máy xử lý nước thải lớn khác, theo nghiên cứu của Energy Vision, NYC có thể giảm hơn 600.000 tấn khí thải nhà kính đô thị mỗi năm, xử lý hơn 30% chất thải thực phẩm và tạo ra hoặc tiết kiệm 48-72 triệu đô la đô la hàng năm.
Tùy thuộc vào việc nâng cấp cơ sở hạ tầng và tiềm năng đồng tiêu hóa, 14 nhà máy xử lý nước thải của DEP có thể sản xuất 2,4-3,6 triệu MMBTU RNG hàng năm. Điều này có thể thay thế tới 27% khí đốt tự nhiên hóa thạch mà Thành phố hiện đang mua; hoặc thay vào đó, nó có thể thay thế hơn 25 triệu gallon nhiên liệu diesel - quá đủ để cung cấp năng lượng cho tất cả 6.000 xe tải hạng nặng trong đội xe thành phố của NYC, vốn vẫn chủ yếu dựa vào nhiên liệu diesel ngày nay.
Khí thải động cơ diesel đặc biệt có hại cho trẻ em và người già, đồng thời ảnh hưởng không tương xứng đến các cộng đồng bảo vệ môi trường. Mười hai trong số 14 nhà máy xử lý nước thải của DEP nằm trong hoặc bên cạnh khu vực mà New York đã chỉ định là “khu vực công bằng môi trường tiềm năng”. Chạy những chiếc xe tải này bằng RNG thay vì dầu diesel sẽ loại bỏ hơn 90% lượng khí thải oxit nitơ đe dọa sức khỏe và 60% lượng khí thải dạng hạt.
Việc áp dụng mô hình Newtown Creek trên toàn hệ thống sẽ phù hợp với các mục tiêu môi trường đầy tham vọng của NYC, bao gồm cắt giảm 40% lượng khí thải trên toàn thành phố vào năm 2025 và 50% vào năm 2030 trước khi đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2050 và không thải chất thải ra bãi rác vào năm 2030.
26 cơ sở RNG đang hoạt động tại các nhà máy xử lý nước thải ở Hoa Kỳ, hiện bao gồm cả Newtown Creek.
TIỀM NĂNG NHÂN RỘNG MÔ HÌNH Ở NƠI KHÁC
Hoa Kỳ có khoảng 15.000 nhà máy xử lý nước thải đô thị, trong đó có 1.132 nhà máy lớn (với công suất ít nhất 5 triệu gallon mỗi ngày) có thể là ứng cử viên khả thi cho sản lượng RNG. Mặc dù các nhà máy lớn này chỉ chiếm 8% tổng số nhưng chúng xử lý khoảng 77% lượng nước thải theo thể tích. Do đó, chúng có xu hướng nằm gần các thành phố và hai phần ba nằm trong phạm vi 5 dặm tính từ đường ống dẫn khí đốt tự nhiên, khiến chúng trở thành những ứng cử viên hàng đầu cho mô hình “khí đốt vào lưới điện”.
Mặc dù ngành công nghiệp RNG đã phát triển nhanh chóng trong 5 năm qua, nhưng các nhà máy xử lý nước thải vẫn chậm triển khai. Chỉ có 26 cơ sở RNG đang hoạt động (xem bản đồ) và một số ít cơ sở lớn như Newtown Creek. Theo Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, nếu tất cả 1.132 nhà máy lớn sản xuất RNG, công suất hàng năm của họ sẽ là 27,2 triệu MMBTU, với lượng khí thải nhà kính ròng trong vòng đời thực sự cắt giảm 2 triệu tấn CO2 tương đương. Nếu tất cả cùng tiêu hóa chất thải thực phẩm với nước thải, khả năng RNG của chúng và tránh phát thải khí nhà kính sẽ tăng hơn nữa. Ngay cả một phần nhỏ của nhóm tiềm năng đó theo ví dụ của Newton Creek cũng sẽ thể hiện sự tiến bộ lớn đối với không khí sạch hơn và giảm lượng khí thải.
Khoảng 90% của tất cả các nhà máy xử lý nước thải – hơn 13.000 – không sử dụng quá trình phân hủy kỵ khí, có nghĩa là khí nhà kính từ nước thải phân hủy dễ dàng thoát vào khí quyển. Trong số khoảng 10% còn lại sử dụng quá trình phân hủy kỵ khí, khoảng 2/3 sử dụng khí sinh học thu được tại chỗ để cung cấp nhiệt và/hoặc năng lượng cho các cơ sở của họ, trong khi 1/3 còn lại đốt cháy toàn bộ khí sinh học. Khoảng 475 (42%) các nhà máy lớn sử dụng quá trình phân hủy kỵ khí, khiến chúng trở thành tập hợp con đơn giản nhất để chuyển đổi sang sản xuất RNG. Hơn 130 nhà máy xử lý nước thải cũng đồng tiêu hóa chất thải thực phẩm; hầu hết trong số này là các nhà máy lớn, nơi sản xuất RNG sẽ là bước hợp lý tiếp theo.
Các khoản đầu tư vốn trả trước khác nhau tùy theo địa điểm. Tuy nhiên, việc nâng cấp các nhà máy xử lý nước thải để sản xuất RNG giúp tiết kiệm chi phí lớn và thu nhập mới trong suốt vòng đời của dự án. Đáng chú ý, quá trình đồng tiêu hóa thức ăn thừa làm tăng sản lượng khí sinh học và cho phép thu được nhiều doanh thu hơn dưới dạng “phí tiền boa” (trả cho mỗi tấn cho nhà máy). Thêm vào đó, các ưu đãi tài chính trong Đạo luật Giảm lạm phát khiến việc đầu tư vào các dự án này trở nên hấp dẫn hơn bao giờ hết. IRA cho phép hoàn trả trực tiếp chi phí vốn đáng kể từ chính phủ liên bang, cũng như các ưu đãi tài chính cho việc sản xuất RNG. Tuy nhiên, chỉ có một khoảng thời gian giới hạn đủ điều kiện cho đến năm 2024, do đó, các thành phố bắt buộc phải hành động ngay bây giờ.
NYC tạo ra gần 4.000 tấn chất thải thực phẩm mỗi ngày, hầu hết trong số đó vẫn được đưa đến các bãi chôn lấp. Hợp tác với WM, DEP sẽ đồng tiêu hóa tới 500 tấn chất thải thực phẩm dạng sệt tại Newtown Creek, một bước tiến lớn hướng tới các mục tiêu khí hậu và không rác thải của Thành phố
