Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực tài nguyên ngày càng gia tăng, nhiều quốc gia đang buộc phải thay đổi tư duy quản lý chất thải theo hướng tuần hoàn và bền vững hơn. Singapore là một trong những ví dụ điển hình của quá trình chuyển đổi này.

Là quốc gia có diện tích nhỏ và gần như không có nguồn nước ngọt tự nhiên đáng kể, Singapore từ lâu đã xác định nước sạch và xử lý môi trường là vấn đề an ninh quốc gia. Chính điều đó đã thúc đẩy quốc đảo đầu tư mạnh vào công nghệ tái chế nước và tối ưu hóa toàn bộ chu trình xử lý chất thải đô thị.

Trong các nhà máy xử lý nước thải truyền thống, bùn thải thường được xem là sản phẩm phụ khó xử lý và tiêu tốn nhiều chi phí vận hành. Tuy nhiên, Singapore lại tiếp cận theo hướng hoàn toàn khác, coi bùn thải là nguồn nguyên liệu có thể tạo ra năng lượng tái tạo.

Thông qua công nghệ phân hủy yếm khí, phần hữu cơ trong bùn thải được chuyển hóa thành khí sinh học với thành phần chủ yếu là mêtan. Nếu phát tán trực tiếp ra môi trường, mêtan là loại khí nhà kính có khả năng gây nóng lên toàn cầu cao hơn nhiều lần so với CO2. Tuy nhiên, khi được thu hồi và sử dụng làm nhiên liệu, loại khí này trở thành nguồn năng lượng có giá trị.

Tại Singapore, khí sinh học thu được từ quá trình xử lý bùn thải được sử dụng để vận hành các tổ máy phát điện và cung cấp năng lượng cho chính hệ thống xử lý nước. Nhờ đó, lượng điện tiêu thụ từ lưới quốc gia được cắt giảm đáng kể, đồng thời giảm chi phí vận hành cho các nhà máy môi trường.

Một trong những dự án tiêu biểu là tổ hợp Tuas Nexus – trung tâm xử lý nước và chất thải rắn quy mô lớn của Singapore. Dự án tích hợp nhà máy xử lý nước thải với cơ sở xử lý chất thải rắn trong cùng một hệ thống nhằm tận dụng tối đa nguồn năng lượng và tài nguyên phát sinh.

Đây được xem là bước tiến quan trọng của mô hình kinh tế tuần hoàn, nơi chất thải của quá trình này trở thành đầu vào của một quá trình khác. Nhiệt lượng từ hoạt động đốt chất thải rắn được sử dụng để hỗ trợ xử lý bùn thải, trong khi khí sinh học từ bùn hữu cơ được dùng để phát điện, phục vụ vận hành toàn bộ hệ thống.

Thành công của Singapore không chỉ nằm ở công nghệ mà còn ở cách tiếp cận quản lý tài nguyên theo vòng tuần hoàn khép kín. Trong mô hình truyền thống, nước thải và bùn thải thường được xử lý tách biệt, làm gia tăng chi phí và thất thoát nhiều nguồn tài nguyên có thể tái sử dụng.

Ngược lại, mô hình tích hợp cho phép tối ưu hóa toàn bộ chu trình xử lý, từ thu gom, phân hủy hữu cơ đến thu hồi năng lượng và tái sử dụng nước. Không chỉ giúp giảm phát thải khí nhà kính, mô hình này còn góp phần xây dựng hệ thống hạ tầng môi trường phát thải thấp và nâng cao mức độ tự chủ năng lượng.

Theo chiến lược dài hạn của Cơ quan Quản lý nước quốc gia Singapore, các nhà máy xử lý nước thế hệ mới sẽ hướng tới mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất và tiến tới trung hòa carbon trong tương lai. Nước tái chế sau xử lý cũng được đưa trở lại phục vụ sản xuất công nghiệp hoặc bổ sung cho nguồn nước sinh hoạt sau khi đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt.

Kinh nghiệm của Singapore được đánh giá là gợi ý đáng tham khảo cho Việt Nam trong quá trình hiện đại hóa hạ tầng môi trường. Tốc độ đô thị hóa nhanh đang khiến lượng nước thải và bùn thải tại nhiều thành phố ngày càng gia tăng, trong khi phần lớn hệ thống xử lý hiện nay vẫn tiêu tốn nhiều năng lượng và chưa tận dụng hiệu quả nguồn khí sinh học phát sinh.

Việc phát triển mô hình tích hợp xử lý nước thải – bùn thải – năng lượng sinh học không chỉ giúp giảm chi phí vận hành và phát thải khí nhà kính mà còn góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước, tăng cường an ninh năng lượng và thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn, phát triển bền vững.