Dệt may là một trong những ngành công nghiệp xuất khẩu có kim ngạch và tỷ lệ tăng trưởng cao nhất ở Việt Nam. Trong bối cảnh hội nhập kinh tế quốc tế với nhiều hiệp định thương mại quan trọng mới được ký kết trong thời gian qua, ngành dệt may đứng trước cơ hội lớn cũng như các thách thức đáng kể, đòi hỏi phải áp dụng những biện pháp toàn diện, nhất là trong cải tiến công nghệ và tiết kiệm năng lượng. Khái quát những vấn đề trên, bài viết nêu lên thực trạng và tiềm năng tiết kiệm năng lượng, bên cạnh đó là những giải pháp thúc đẩy tiết kiệm năng lượng chung cũng như mang tính đặc thù của ngành sản xuất quan trọng này.

Tổng quan

Trong nhiều năm gần đây, dệt may luôn là một trong những lĩnh vực xuất khẩu quan trọng ở Việt Nam. Riêng năm 2019, ngành dệt may đã xuất khẩu được 39 tỷ USD, chiếm gần 15% tổng kim ngạch của cả nước. Chính phủ đặt kỳ vọng ngành này sẽ tiếp tục tăng trưởng để giữ vị trí trong nhóm 3 quốc gia và khu vực xuất khẩu dệt may hàng đầu thế giới. Chia theo phân ngành, có 70% là doanh nghiệp may, 6% là sợi, 17% là dệt, 4% là nhuộm và hoàn tất, 3% là các đơn vị phụ trợ. Trong số đó, 85% doanh nghiệp may là gia công CMT (cắt-may-làm sạch) và 15% là thực hiện FOB (free on board).

Với việc Chính phủ đã ký kết nhiều hiệp định thương mại trong thời gian qua, các doanh nghiệp dệt may đã và đang đứng trước cơ hội to lớn để phát triển, mở rộng sản xuất. Tuy nhiên, bên cạnh những thuận lợi, việc tham gia các hiệp định thương mại cũng là thách thức đối với các doanh nghiệp khi chuỗi cung ứng phải đảm bảo những yêu cầu về bảo vệ môi trường và phát thải khí nhà kính thấp. Chẳng hạn như quy định về dán nhãn cacbon trên sản phẩm dệt may xuất khẩu Việt Nam sang Hoa Kỳ, châu Âu ... trong đó có yêu cầu các nhà nhập khẩu phải tính toán mức độ phát thải cacbon trên dây chuyền công nghệ sản xuất ra trên từng sản phẩm dệt may. Điều này buộc các doanh nghiệp phải hướng đến đầu tư công nghệ sản xuất hiện đại, sản xuất sạch hơn, tiết kiệm năng lượng để tăng tính cạnh tranh của sản phẩm khi xuất khẩu.

Thực trạng và tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong ngành dệt may

a) Cơ cấu sử dụng năng lượng trong nhà máy nhuộm

Những khu vực, thiết bị tiêu thụ tài nguyên đáng kể trong một nhà máy nhuộm là máy nhuộm và máy stenter, những khu vực này đều có tiềm năng cao cho các cơ hội sử dụng hiệu quả tài nguyên. Các thiết bị tiêu thụ điện năng cao chủ yếu là máy stenter, lò hơi, lò dầu tải nhiệt, trạm xử lý nước thải. Các khu vực tiêu thụ nước chính gồm quy trình tiền xử lý, nhuộm và giặt. Các khu vực tiêu thụ nhiệt chính như máy nhuộm và máy stenter.

Kết quả khảo sát trong năm 2017 – 2018 của VECEA cho thấy công nghệ mà các doanh nghiệp đang sử dụng còn nhiều hạn chế. Tỷ lệ thiết bị nhuộm của các doanh nghiệp dệt nhuộm trên 17 năm tuổi (từ năm 2000 trở về trước) là 12,8%; các thiết bị có tuổi đời dưới 10 năm là 34% và các thiết bị có tuổi đời dưới 7 năm chiếm tỷ lệ 36,2%. Điều này cho thấy, vẫn còn nhiều những thiết bị cũ, lạc hậu, năng suất thấp, ô nhiễm môi trường, hiệu suất năng lượng thấp đang được sử dụng trong các doanh nghiệp. Cũng theo nghiên cứu này, quy trình xử lý nhuộm - hoàn tất của các doanh nghiệp đang sử dụng gồm cả 3 dạng quy trình là gián đoạn, bán liên tục (cuộn ủ) và liên tục. Trong nhuộm gián đoạn thì thiết bị có dung tỷ[1] từ 1:10-1:15 chiếm đa số khoảng 70%, thiết bị có dung tỷ thấp từ 1:2,5-1:8 chiếm 26%, còn lại 14% là thiết bị có dung tỷ cao, từ 1:20 trở lên. Với 70% thiết bị có dung tỷ 1:10-1:15, lượng nước cấp, nước thải của quá trình nhuộm và hoàn tất vẫn còn lớn, kéo theo các chi phí về xử lý nước cấp, hóa chất, thuốc nhuộm, xử lý nước thải, phí bảo vệ môi trường đối với cả nước cấp và nước thải được cộng vào giá thành của sản phẩm, làm giảm năng lực cạnh tranh của sản phẩm, gia tăng áp lực cho doanh nghiệp về kinh tế, môi trường; giảm hình ảnh thương hiệu của doanh nghiệp trong cộng đồng.

b) Cơ cấu sử dụng năng lượng trong một nhà máy may

Các đối tượng tiêu thụ năng lượng chính trong một nhà máy may mặc điển hình là máy may và máy nén khí. Các bộ phận tiêu thụ năng lượng chính gồm: Máy nén khí, Máy may, Bàn là, Chiếu sáng. Các khu vực tiêu thụ nước chính là nhà vệ sinh và nhà bếp.

Các khảo sát công bố của nhiều đơn vị hoạt động trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng cũng cho thấy, vẫn còn nhiều lãng phí trong sử dụng nước tại các doanh nghiệp dệt may Việt Nam. Mức lãng phí được đánh giá là có thể lên đến 20 – 25%. Chi phí năng lựợng, nước tại các doanh nghiệp dệt may luôn ở mức cao trong khu vực, chiếm một tỷ lệ đáng kể trong cơ cấu giá thành sản phẩm.

Để cùng làm ra một giá trị sản phẩm như nhau, các doanh nghiệp Việt Nam phải tiêu tốn năng lượng gấp 1,5-1,7 lần so với các doanh nghiệp của Thái Lan, Trung Quốc và  Malaysia. Theo tính toán của các chuyên gia, trung bình mỗi năm ngành dệt may Việt Nam mất 3 tỷ USD cho chi phí năng lượng sản xuất, riêng chi phí về điện chiếm khoảng 8-10% tổng chi phí doanh thu gia công. Chi phí điện nước chiếm 14% chi phí sản xuất vải nhuộm. Theo ước tính, trung bình mỗi năm ngành công nghiệp dệt may cần sử dụng 5,8 nghìn tỷ lít nước và và 391 tỷ kWh cho công tác nhuộm màu vải.

Khảo sát của VECEA năm 2017 cho thấy, để sản xuất 1 tấn sản phẩm dệt chúng ta tiêu thụ khoảng 200 – 300 m3 nước, 2500 – 3500 KWh điện và 12,5 tấn hơi. Về phương diện lý thuyết có thể tính trung bình cho các dạng thiết bị, ở mức độ công nghệ trung bình để sản xuất một tấn sản phẩm dệt tiêu thụ khoảng: 85-110m3  nước, 8 tấn hơi, 2600 kWh điện. Như vậy có thể thấy chúng ta còn nhiều tiềm năng để giảm định mức tiêu hao nguyên, nhiên vật liệu trong xử lý ướt hàng dệt nhuộm. Và nếu quy về giá trị có thể tiết kiệm khoảng 50 -80 USD / 1 tấn sản phẩm.

Nhìn chung, tiềm năng để tiết kiệm năng lượng và nước trong các doanh nghiệp dệt may ở Việt Nam hiện còn rất lớn.

Giải pháp thúc đẩy tiết kiệm năng lượng cho ngành dệt may

Việc thực hiện tiết kiệm năng lượng trong ngành dệt may không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường, đáp ứng các yêu cầu về cắt giảm carbon và tuân thủ cam kết quốc tế. Trên thực tế, đã có khá nhiều các giải pháp tiết kiệm năng lượng được thực hiện trong những năm qua và hoàn toàn có thể nhân rộng để áp dụng cho các doanh nghiệp trong ngành. Chẳng hạn, thông qua sáng kiến ​​bền vững trong sản xuất mang tên Chương trình Cải thiện Việt Nam (VIP), IFC và các thương hiệu toàn cầu đang thúc đẩy sản xuất tiết kiệm tài nguyên và áp dụng năng lượng sạch trong ngành dệt may và da giày, tập trung vào các nhà máy trong chuỗi cung ứng chiến lược của các thương hiệu này tại Việt Nam.

Theo tài liệu đào tao của IFC, VIP đã đề xuất hơn 800 giải pháp hiệu quả tài nguyên, bao gồm các giải pháp có chi phí đầu tư thấp, trung bình và cao. Các phương án chi phí thấp là các phương án sử dụng hiệu quả tài nguyên có chi phí đầu tư dưới 5.000 USD; các giải pháp chi phí trung bình có chi phí đầu tư từ 5.000 đến 50.000 USD và các giải pháp chi phí cao yêu cầu chi phí đầu tư trên 50.000 USD.

Kinh nghiệm của Chương trình trên cũng cho thấy có  đến 68% và 64% tiết kiệm nước và năng lượng tương ứng đến từ 12% các giải pháp tiết kiệm tài nguyên chi phí cao. Tuy nhiên, một chương trình tiết kiệm tài nguyên có thể được bắt đầu với các giải pháp tiết kiệm tài nguyên chi phí thấp cũng có thể mang lại lần lượt là 9% và 23% năng lượng và tiết kiệm nước.

Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng cụ thể

a) Lò hơi và hệ thống hơi

Ngành công nghiệp dệt nhuộm sử dụng một lượng lớn nhiệt năng từ nồi hơi hoặc lò dầu tải nhiệt cho quy trình nhuộm; giặt, định hình (stenter), hoặc sấy khô. Nhiên liệu được sử dụng để sản xuất nhiệt là sinh khối hoặc than đá. Thông thường, các nồi hơi và lò dầu tải nhiệt được vận hành theo chế độ có tải và không tải bằng hệ thống điều khiển dựa trên các cảm biến áp suất và nhiệt độ.

Để tiết kiệm năng lượng, doanh nghiệp dệt may nên ưu tiên sử dụng lò hơi hiệu suất cao, lưu ý là chọn công suất lò hợp lý, tránh tình trạng non tải. Ngoài ra, cải thiện hiệu suất lò hơi/lò dầu tải nhiệt bằng cách tối ưu hóa quá trình đốt cháy nhiên liệu và kết hợp với hệ thống điều khiển tự động/bán tự động cho hệ thống cấp và đẩy gió của lò, tối ưu hóa lượng nước xả đáy lò hơi dựa theo hàm lượng tổng rắn hòa tan (TDS) của nước lò nhằm nâng cao hiệu suất lò hơi, cải thiện mức độ thu hồi nước ngưng và hơi giãn nở, cách nhiệt tốt các bề mặt nóng của hệ thống gia nhiệt nhằm giảm thiểu thất thoát nhiệt, thay thế nồi hơi / lò dầu tải nhiệt cũ hiệu suất thấp bằng nồi hơi mới  hiệu suất cao, v.v…

b) Hệ thống chiếu sáng

Với không gian rộng, xưởng may cần tiêu tốn rất nhiều điện mới có thể đảm bảo đủ ánh sáng cho toàn bộ xưởng. Vì vậy, doanh nghiệp dệt may cần bố trí văn phòng, xưởng may hợp lý sao cho tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên. Thêm vào đó, doanh nghiệp nên sử dụng những bóng đèn có hiệu suất chiếu sáng cao như đèn LED; đồng thời bố trí các bóng đèn và công tắc hợp lý để đảm bảo nhu cầu chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng, ứng dụng chiếu sáng cục bộ nhằm giảm bớt số lượng đèn chiều sáng trên cao, v.v…

c) Máy may và các máy chuyên dụng

Bộ phận tiêu thụ nhiều năng lượng nhất trong quy trình may mặc là máy may, do đó cần phải tối ưu năng lượng tiêu thụ và tăng năng suất của máy may. Có hai loại máy may đang sử dụng hiện nay là máy may sử dụng động cơ truyền thống hay còn gọi là động cơ ly hợp và máy may điện tử/máy may sử dụng động cơ servo.

Mặc dù việc sử dụng động cơ servo cho máy may truyền thống đang là xu hướng, tuy nhiên nhiều máy khâu có động cơ ly hợp vẫn tồn tại trong các nhà máy dệt may. Đây là cơ hội để nhà máy nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng đáng kể trong các dây chuyền khâu.

Thay thế máy may cơ bằng máy may điện tử không những giúp nâng cao năng suất lao động mà còn giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ. Nếu không có điều kiện thay bằng máy may điện tử, doanh nghiệp có thể xem xét thay thế động cơ truyền thống trong máy may cơ bằng động cơ servo hoặc lắp đặt các bộ tiết kiệm điện cho máy cơ, giúp giảm công suất động cơ lúc hoạt động không tải từ đó có thể tiết kiệm điện. Tuy nhiên, có một điều cần lưu ý, dù là máy cơ hay máy điện tử thì doanh nghiệp cũng cần lựa chọn những máy có công suất, tính năng phù hợp với loại hình sản phẩm của nhà máy.

d) Hệ thống máy nén khí

Các biện pháp tiết kiệm năng lượng cũng có thể được áp dụng đối với hệ thống máy nén khí của doanh nghiệp dệt may. Theo đó, doanh nghiệp cần cải thiện quản lý hiệu quả hệ thống khí nén (CAS) bằng cách phát hiện và khắc phục rò rỉ khí nén thường xuyên, áp dụng phân phối vòng kín (hệ thống vòng) của hệ thống khí nén, giảm nhiệt độ không khí đầu vào của máy nén khí, lắp đặt hệ thống điều khiển theo cụm cho máy nén khí, thay thế máy nén khí hiệu suất thấp bằng máy nén khí hiệu suất cao, v.v…

e) Hệ thống nước

Ngoài tiết kiệm điện, các doanh nghiệp dệt nhuộm còn có thể tiết kiệm nước đáng kể qua việc thu hồi và tái sử dụng nước và nhiệt lượng từ nguồn nước có nhiệt độ cao của các máy nhuộm. Ngoài ra, nhà máy nhuộm có thể xem xét tái sử dụng nước thải đã qua xử lý cho quy trình nhuộm thông qua các công nghệ lọc phù hợp ví dụ như R.O, v.v..  

Đối với nhà máy may, có thể ứng dụng các giải pháp đơn giản như thay thế vòi nước thông thường có lưu lượng cao bằng vòi nước có lưu lượng thấp cho khu vực nhà vệ sinh và căng tin; tái sử dụng nước thải đã qua xử lý từ nhà máy xử lý nước thải, v.v…

f) Sử dụng năng lượng tái tạo

Áp dụng hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời là một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng để cung cấp cho nhu cầu nước nóng của các nhà máy dệt may. Các chuyên gia ước tính rằng 80% nhu cầu nước nóng có thể được đáp ứng dễ dàng bởi hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời mà không ảnh hưởng đến chi phí nhiên liệu. .

Các doanh nghiệp dệt may muốn sử dụng năng lượng sạch từ mặt trời có thể lựa chọn giải pháp BLT điện mặt trời, thông qua hình thức hợp đồng cho thuê mái nhà xưởng với nhà cung cấp dịch vụ để lắp đặt hệ thống điện mặt trời và thỏa thuận mua lượng điện sạch phát ra từ hệ thống. Với giải pháp này, doanh nghiệp không cần vốn đầu tư, không cần lo khâu bảo trì, bảo dưỡng hệ thống, trong khi được dùng điện sạch với giá hợp lý, đáp ứng một tiêu chí về tăng trưởng xanh, phát triển bền vững.

g) Tối ưu hóa việc tiêu thụ năng lượng trên máy căng định hình (stenter)

Có thể cho rằng trong quá trình xử lý hoàn tất, trung bình vải sẽ được xử lý 2,5 lần trên máy stenter và nó thường làm đình trệ sản xuất trong khâu hoàn tất. Mức tiêu thụ năng lượng của các stenter là nhân tố chính liên quan đến tính sinh thái của công nghệ căng định hình. Đánh giá sơ bộ cho thấy mức tiêu thụ năng lượng của các máy căng định hình đã được tối ưu hoá về năng lượng sử dụng nằm trong khoảng từ 3400-4500 kJ/kg vải. Tuy nhiên mức tiêu thụ năng lượng phụ thuộc rất nhiều vào quá trình đã được tiến hành.

Năng lượng nhiệt tiêu thụ chính cho máy stenter là để cung cấp vào buồng nhiệt. Tùy theo thiết kế, máy có thể 6, 8 hoặc 10 buồng. Sau xử lý nhiệt định hình , cấu trúc vải mới có thể ổn định với quá trình sử dụng như cắt may, giặt giũ. Buồng nhiệt có bộ phận phân bổ gió nóng đồng đều trên cả mặt trên và dưới. Nhiệt độ có thể lên đến hơn 2000 C và đồng nhất trên tất cả các điểm trên vải .Vì vậy, việc tiến hành khử nước bằng biện pháp cơ học trong vải một cách có hiệu quả là bước đầu tiên trước khi gia  nhiệt trong buồng nhiệt. Ngoài ra tỷ lệ giữa không khí/vải nên được duy trì ở mức thấp có thể để đảm bảo về phương diện kỹ thuật và tính kinh tế.

Công nghệ giảm tiêu thụ năng lượng của máy stenter bao gồm: lắp hệ thống thu hồi nhiệt nhằm tận dụng khí nóng thoát ra từ máy stenter để gia nhiệt sơ bộ cho không khí cấp vào máy; Cách nhiệt tốt các buồng nhiệt; ứng dụng  hệ thống điều khiển và kiểm soát nhiệt, lưu lượng khí, độ ẩm vải tự động; ứng dụng công nghệ đốt trực tiếp qua các béc đốt tại buồng nhiệt thay vì dùng dầu tải nhiệt từ hệ thống lò trung tâm.

h) Tối ưu hoá hiệu quả cho quy trình nhuộm

Việc áp dụng các hóa chất có gốc sinh học trong quá trình nhuộm nhằm giảm hàm lượng COD và BOD trong nước thải là giải pháp đang được nhiều nhà máy nhuộm quan tâm, một số giải pháp điển hình phổ biến như: Áp dụng phương pháp tẩy rửa sinh học trong quy trình tiền xử lý để tối ưu hóa quy trình nhuộm vải cotton; thay thế hóa chất tẩy rửa gốc kiềm bằng hóa chất gốc axit cho vải polyester; Tối ưu hóa nhiệt độ của quá trình nhuộm, v.v.. Những giải pháp này đều là những giải pháp không đầu tư nhưng giúp nhà máy giảm đáng kể tiêu thụ nước, năng lượng,  giảm tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải, tăng năng suất, tăng chất lượng và giảm số lượng sản phẩm bị lỗi trong một mẽ nhuộm..

Ngoài các giải pháp không chi phí đầu tư nêu trên, việc cần thay thế công nghệ cũ lạc hậu dung tỷ cao của các máy nhuộm, đặc biệt là máy nhuộm cao áp hiện đang sử dụng dung tỷ 1:8 – 10 hiện nay bằng các máy nhuộm công nghệ mới với dung tỷ 1: 3- 4 là biện pháp giúp cho nhà máy nhuộm tiết kiệm đáng kể lượng tài nguyên tiêu thụ, giảm phát thải chất gây ô nhiễm môi trường và là tiền đề để ứng dụng các kỹ thuật tái sử dụng nước thải đã qua xử lý cho quy trình nhuộm. Ngoài ra, các công nghệ mới như nhuộm lạnh (nhuộm cuộn ủ), nhuộm liên tục kết hợp hệ thống thu hồi xút cũng đang được quan tâm và ứng dụng trong một số các nhà máy nhuộm gần đây.

Kết luận 

Bên cạnh các giải pháp kỹ thuật như trên có thể được sử dụng trong các doanh nghiệp, để thúc đẩy ứng dụng các giải pháp TKNL trong ngành dệt may thì vai trò của các cơ quan nhà nước cũng rất quan trọng. Nhà nước cần xác định công nghệ ưu tiên hoặc công nghệ cấm, hạn chế đầu tư. Chẳng hạn cấm đầu tư đối với: Công nghệ không bảo đảm an toàn lao động, vệ sinh lao động theo quy định của pháp luật; Công nghệ tạo ra chất thải nguy hại đối với con người, hệ sinh thái động thực vật và môi trường; Công nghệ lạc hậu, tiêu tốn nhiều nước, năng lượng, hóa chất, vật liệu, có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất kém hơn hẳn các công nghệ đã có trong nước. Hạn chế đầu tư đối với: Công nghệ sử dụng máy móc, thiết bị cũ hoặc công nghệ tạo ra sản phẩm thế hệ cũ, không tiết kiệm năng lượng; Công nghệ tạo ra sản phẩm phát sinh chất thải vượt quá quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường cần hệ thống xử lý đi kèm. Ưu tiên đầu tư công nghệ mới, công nghệ hiện đại, tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường./.

ThS. Mai Văn Huyên, GreenDC

& Hội KH-CN sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Việt Nam

Tài liệu tham khảo:

1) Nghiên cứu, định hướng ưu tiên phát triển công nghệ sạch, thân thiện môi trường ngành Dệt - Nhuộm và Giấy- Bột Giấy (Đề tài cấp Bộ Công Thương - 2018)

2) Chương trình Cải thiện Hiệu quả Sử dụng tài nguyên Việt Nam – IFC (Tài liệu tập huấn)