>> Nhiên liệu thay thế trong ngành xi măng Áo và Đức (P1)
2. Đức
2.1. Ngành xi măng
Ngành xi măng của Đức có 33 nhà máy xi măng do 15 công ty điều hành. Nước này có công suất sản xuất xi măng là 30,5 triệu tấn/ năm. North Rhine - Westphalia có công suất sản xuất bang lớn nhất của nước này 8,44 triệu tấn/ năm. Đại diện cho ngành này là Hiệp hội Xi măng Đức (VDZ).
Các nhà sản xuất lớn của Đức là Lafarge Zement, Holcim (Deutschland), Cemex, HeidelbergCement, Schwenk Zement và Dyckerhoff AG (Buzzi Unicem). Ngành này cũng có 7 nhà sản xuất nhỏ trong nước mà mỗi nhà sản xuất vận hành một hoặc hai nhà máy.
Tiêu thụ xi măng ở Đức đã giảm đi 1,1% xuống còn 26,5 triệu tấn trong năm 2013. Tuy nhiên, điều này có vẻ như là không bình thường trong bối cảnh những năm gần đây và được cho là do thời tiết xấu trong những tháng đầu năm. Hoạt động của ngành đã cải thiện hơn trong 6 tháng cuối năm.
Bản đồ của Đức cho thấy vị trí các nhà máy xi măng đồng bộ và Thủ đô Berlin.
Chi phí năng lượng chiếm khoảng 50% chi phí sản xuất xi măng của Đức. Điều này đã làm gia tăng sử dụng các nhiên liệu thay thế có chi phí thấp hơn và trở thành xu hướng quan trọng trong vài thập kỷ. Thực vậy, khủng hoảng dầu thô trong những năm 1970 đã trực tiếp dẫn tới việc thử nghiệm rộng rãi và áp dụng đại trà các nhiên liệu thay thế trong những năm 1980 và 1990.
Khoảng 50% chi phí năng lượng là cho điện năng. Việc hiện đại hóa trên diện rộng để sản xuất xi măng hiệu quả hơn, nhờ đó tiết kiệm được chi phí, đã góp phần giảm đáng kể các yêu cầu về nhiệt năng. Trong năm 1990, khoảng 3,20MJ nhiệt năng đã được yêu cầu cho sản xuất 1 tấn clinker, so với 2,86MJ trong năm 2012.
2.3. Thực trạng hiện nay
Theo Verein Deutscher Zementwerke (VDZ), ngành xi măng của Đức đã đạt được mức thay thế nhiên liệu thay thế trung bình là 61% trong năm 2012, chiếm 57,3 triệu GJ nhiệt năng. Chất thải công nghiệp và thương mại là loại chất thải được sử dụng nhiều nhất làm nhiên liệu thay thế, gồm tổng cộng 1,82 triệu tấn trong năm 2012. Chất thải thành thị, bùn thải và lốp xe phế thải cũng là những nhiên liệu thay thế có nhu cầu cao trong các nhà máy xi măng ở Đức. 39% nhiên liệu hóa thạch truyền thống được sử dụng bao gồm than nâu (23,7%), than đá (10,4%), than cốc (3,4%), dầu nhiên liệu (1,1%), khí gas (0,2%) và các nhiên liệu khác (0,2%).
Đức hiện có khoảng 150 nhà máy xử lý chất thải cung cấp RDF cho các nhà máy xi măng và nhà máy điện. Cho dù sản xuất dư thừa RDF trước đây đã dẫn đến việc xuất khẩu những khối lượng lớn sang các quốc gia láng giềng, thị trường chất thải thành thị trong những năm gần đây đã trở nên có tính cạnh tranh hơn, khiến nguồn cung giảm đi và giá bán tăng lên. Chi tiết về các nhiên liệu thay thế được sử dụng trong ngành xi măng Đức trong năm 2012 được thể hiện ở Bảng 1.
2.4. Các nhà sản xuất xi măng sử dụng nhiên liệu thay thế
Lafarge Zement: Lafarge đang vận hành hai nhà máy xi măng ở Đức có tổng công suất là 2,75 triệu tấn/năm. Nhà máy xi măng Karsdorf công suất 2,3 triệu tấn/ năm ở Saxony - Anhalt và nhà máy xi măng Wössingen công suất 0,8 triệu tấn/ năm ở Baden - Wϋrttemberg, cả hai nhà máy này đều sử dụng RDF, lốp xe phế thải, MBM, dung môi phế thải và chất thải công nghiệp và thương mại. Nhà máy Wössingen về lý thuyết có thể đốt 100% nhiên liệu thay thế khi sử dụng một hỗn hợp RDF, MBM và lốp xe phế thải, mặc dù hiện tại chỉ được cấp phép đốt 60%. Trong năm 2008, một dự án thử nghiệm tại nhà máy Karrsdorf đã cho thấy rằng việc phun O
2 vào lò có thể nâng được mức thay thế nhiên liệu thay thế từ 66% lên 75%. Tỷ lệ than nâu đã giảm từ 34% xuống 25% trong tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ, trong khi sản lượng xi măng tăng lên 105% so với công suất lắp đặt của nhà máy.
Cemex: Cemex đang vận hành một nhà máy xi măng công suất 1,9 triệu tấn/năm ở Rϋdersdorf, Brandenburg thông qua một công ty con ở địa phương Cemex Ost Zement. Nhà máy đã sử dụng than đá (1794GJ), RDF (3730GJ), MBM (429GJ), bùn (201GJ), khí gas (40,3GJ) và điện (219MWh) cho sản xuất xi măng trong năm 2013. Nhà máy đã đạt mức thay thế nhiên liệu thay thế là 70%. Trong năm 2013, cũng là năm mà Cemex vận hành nhà máy Holcim Kollenbach ở Beckum, mức thay thế nhiên liệu thay thế của công ty ở cả hai nhà máy này đạt là 80%.
Heidelberg Cement: Heidelberg Cement đang vận hành 8 nhà máy xi măng ở Đức với tổng công suất là 7,7 triệu tấn/ năm. Ở hầu hết các nhà máy của mình (Burglengenfeld, Ennigerloh, Lengfurt, Paderborn, Schelklingen và Rohrdorf), Heidelberg Cement chấp nhận sử dụng lốp xe phế thải với mức chi phí khoảng 50 Euro/ tấn (chưa bao gồm thuế VAT). Lốp xe phế thải được xử lý tại hiện trường và chiếm một tỷ lệ đáng kể trong các nhiên liệu thay thế. Các nhà máy của HeidelbergCement sử dụng các loại nhiên liệu thay thế khác nhau, với mức thay thế như đã nêu ở Bảng 2.
Holcim: Holcim đang vận hành 4 nhà máy xi măng ở Đức, với ba nhà máy tồn tại đã lâu năm ở Dottern - hausen, Höver và Lägerdorf. Công ty mới đây đã hoàn tất việc mua nhà máy Kollenbach từ Cemex West Zement. Nhà máy Dotternhausen đã đạt mức thay thế nhiệt năng khoảng 55%. Nhà máy sử dụng bùn giấy sấy khô, bùn thải sấy khô, dầu thải, SRF, lốp xe nghiền vụng và nỉ bao che đã qua sử dụng.
Nhà máy Höver đạt mức thay thế nhiên liệu thay thế nhiệt năng là 73%, chủ yếu là từ hỗn hợp SRF và lốp xe phế thải. Nhà máy cũng sử dụng những lượng nhỏ các nhiên liệu khác và đã tham gia vào các thử nghiệm sử dụng bùn thải thành thị.
Nhà máy Lägerdorf sử dụng những lượng SRF khác nhau từ chất thải rắn thương mại và thành thị chất thải và bao bì với số lượng lớn, chất thải nguy hại được xử lý sơ bộ, nỉ bao che và cao su, với tổng mức thay thế là 76%.
Cemex, chủ sở hữu cũ nhà máy Kollenbach của Holcim ở Beckum, trước đây đã công bố các số liệu về nhà máy này. Nhà máy đã sử dụng MBM (797GJ), RDF (1742GJ), lốp xe phế thải (65,1GJ), than nâu (370GJ), than cám (377GJ), dầu nhiên liệu nhẹ (18,1GJ) và điện (87MWh) trong năm 2013. Kollenbach đã đạt được mức thay thế nhiên liệu thay thế là 90,9% trong tháng 5/ 2013.
Dyckerhoff AG (Buzzi Unicem): Dyckerhoff AG đang vận hành 5 nhà máy xi măng ở Đức với tổng công suất sản xuất là 4,47 triệu tấn/ năm. Tùy thuộc vào các giấy phép cấp cụ thể, Dyckerhoff đốt RDF, lốp xe phế thải, các dung môi phế thải, bùn thải và sản phẩm Subcoal® của N+P Recycling được chế tạo từ các mảnh nhựa phế thải không thể tái chế. Mức thay thế nhiên liệu thay thế trung bình của Dyckerhoff trong năm 2012 là 52,5%, tăng so với mức 45,1% trong năm 2008. Mức thay thế này đã đạt được là nhờ các mức thay thế nêu ở Bảng 3.
Vào ngày mùng 9/1/2015, N+P Recycling đã công bố rằng sẽ tăng nguồn cung than Subcoal dạng cục cho Dyckerhoff và đã phát triển một sản phẩm Subcoal tối ưu cho nhà máy Lengerich.
Schwenk: Là một công ty tư nhân, Schwenk Zement không bị buộc phải công bố các số liệu của công ty. Tuy nhiên, công ty báo cáo rằng thỉnh thoảng công ty đã sử dụng tới 100% nhiên liệu thay thế, gồm lốp xe phế thải, sinh khối, bùn và RDF ở bốn nhà máy của mình.
2.5. Tương lai của các nhiên liệu thay thế
9 nhà máy điện hạt nhân còn lại của Đức sẽ đóng cửa vào năm 2022 sau khi có sự thay đổi về chính sách sau thảm họa hạt nhân Fukushima ở Nhật Bản. Dự kiến rằng các nhà máy mới đốt bằng than sẽ thay thế cho công suất sản xuất điện bị thất thoát. Năng lượng tái tạo, mà đã sản xuất ra 25% điện năng của Đức trong năm 2012, cũng sẽ được tăng lên.
Tuy nhiên, việc năm 2011 chính phủ Đức gấp rút đưa ra quyết định dỡ bỏ các công suất hạt nhân của Đức và khả năng gây ra sự thiếu hụt năng lượng là lời cảnh báo đối với một số tập đoàn. Có thể là chất thải đốt được có thể sẽ chuyển hướng sang lĩnh vực chuyển hóa chất thải thành năng lượng làm phương hại đến các nhà sản xuất xi măng.
Nhà máy Cemex Rϋdersdorf ở gần Berlin sử dụng RDF ở vòi đốt chính của nhà máy. RDF cũng được đốt trong lò phản ứng kiểu tầng sôi khói hồi lưu (CFB), mà sản xuất ra khí tổng hợp cho calciner.
Mặt khác, việc xuất khẩu RDF từ Đức sang các quốc gia có hạ tầng cơ sở xử lý chất thải kém phát triển hơn đã giảm đi trong những năm gần đây trong khi nhu cầu trong nước tăng lên. Trong những năm tới, sẽ có một lượng nhu cầu lớn hơn bao giờ hết đối với các nhiên liệu thay thế từ các trạm phát điện và các nhà máy xi măng, đưa Đức trở thành một thị trường hứa hẹn cho đầu tư của lĩnh vực xử lý chất thải. Liệu nguồn cung bổ sung này sẽ đủ để đáp ứng cho các nhà xi măng hay không vẫn còn phải xem xét.
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng số 1 năm 2015)