Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển và xu hướng phát triển các nhiên liệu sạch thay thế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ TRANG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ LUẬN VĂ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ TRANG

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ TRANG

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thiện Hân

HÀ NỘI – 2014

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Nếu có gì sai, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Trang

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thiện Hân đã tận tình hướng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và chia sẻ kinh nghiệm giúp tôi hoàn thành luận văn

MỤC LỤC

Danh mục các chữ viết tắt 3

Danh mục các bảng 4

Danh mục các hình vẽ 5

MỞ ĐẦU 10

1 Tính cấp thiết 10

2 Mục tiêu nghiên cứu 11

3 Đối tượng và khu vực nghiên cứu 11

4 Cơ sở phương pháp luận 11

5 Kết quả mong đợi 11

6 Bố cục của luận văn 12

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 13

1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu 13

1.1.1 Khái niệm về Biến đổi khí hậu 13

1.1.2 Hiệu ứng nhà kính 15

1.1.3 Khí nhà kính 16

1.1.4 Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu 17

1.2 Tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu 18

1.2.1 Các loại thiết bị bay 19

1.2.2 Nhiên liệu sử dụng 21

1.2.3 Cơ chế phát sinh khí nhà kính 28

1.3 Tổng quan các giải pháp giảm thiểu tác động của TBB đến bầu khí quyển 31

1.3.1 Giải pháp kỹ thuật 33

1.3.2 Giải pháp kinh tế 37

1.3.3 Phát triển nhiên liệu sạch thay thế 38

1.4 Tổng quan về ngành hàng không dân dụng Việt Nam 45

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 52

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 52

2.2 Cách tiếp cận 53

2.3 Phương pháp đánh giá, tính toán 54

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 56

3.1 Tác động của thiết bị bay đến bầu khí quyển 56

3.1.1 Phát thải khí nhà kính 56

3.1.2 Tác động của khí nhà kính do thiết bị bay đến bầu khí quyển 60

3.2 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu cho ngành hàng không Việt Nam 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

Danh mục các chữ viết tắt BĐKH – Biến đổi khí hậu;

HKDD – Hàng không dân dụng;

HƯNK – Hiệu ứng nhà kính;

TBB – Thiết bị bay;

VTHK – Vận tải hàng không

Danh mục các bảng

Bảng 1.1.Thực trạng đội máy bay của Việt Nam 47

Bảng 1.2.Thống kê kết quả vận tải hàng không của Việt Nam, [1-7] 49

Bảng 1.3 Dự đoán vận tải hành khách đường hàng không của Việt Nam ,[1-6] 49

Bảng 1.4 Dự đoán vận tải hàng hóa đường hàng không của Việt Nam, [6] 49

Bảng 1.5 Dự báo sản lượng điều hành bay 50

Bảng 3.1 Các kịch bản khí thải TBB 57

Bảng 3.2.Thành phần khí thải một số tên lửa đẩy điển hình 62

Bảng 3.3 Khí thải tên lửa đẩy 63

Bảng 3.4 Khí thải khi phóng tên lửa Satun 5 của Mỹ 65

Bảng 3.6 Khí thải từ tên lửa đẩy Năng lượng của LB Nga 67

Bảng 3.7 Khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga trong 50 năm 67

Bảng 3.8 Khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga trong 1 năm 68

Bảng 3.9 Khí thải từ tên lửa đẩy thế giới trong 1 năm 69

Bảng 3.10 Thành phần khí thải hàng không thế giới năm 1992 71

Bảng 3.11 Thành phần khí NOx của hàng không thế giới năm 1992 71

Bảng 3.12 Dự đoán sản lượng các chuyến bay thế giới 72

Bảng 3.13 Khí thải từ một số máy bay khi cất,hạ cánh [18] 74

Bảng 3.14 Số km điều hành bay của HKDD Việt Nam 77

Bảng 3.15 Lượng khí nhà kính tính toán sơ bộ do các máy bay khi bay trong địa phận của Việt nam thải ra 78

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Mô tả nguyên lý hiệu ứng nhà kính 15

Hình 1.2 Hiệu ứng nhà kính 15

Hình 1.3 Thành phần khí nhà kính 16

Hình 1.4 Sơ đồ ảnh hưởng khí thải TBB đến bầu khí quyển 29

Hình 1.5 Máy bay Airbus A380 34

Hình 1.6 Biểu tượng phát triển bền vững 38

Hình 1.7 Lò phản ứng sinh học của Otto Pulz 41

Hình 1.8 Cây ngón biển, nguồn sản xuất nhiên liệu sinh học 42

Hình 2.1 Sơ đồ logic trình tự nghiên cứu đánh giá tác động khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển 55

Hình 3.1 Kịch bản khí thải CO2 từ TBB 58

Hình 3.2 Mô hình phóng tên lửa Rokot, liên minh Châu âu 64

Hình 3.3 Biểu đồ số tên lửa đẩy trên thế giới từ năm 1960 – 1988 66

Hình 3.4 Biểu đồ số tên lửa đẩy của Nga từ năm 2000 đến 2010 66

Hình 3.5 Lượng khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga 68

Hình 3.6 Thành phần các khí thải khu vực sân bay Seremetrevo 73

Hình 3.7 Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay Tu-134, tấn 73

Hình 3.8 Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay Tu-154, tấn 74

Hình 3.9 Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay An 2, tấn 74

Hình 3.10 Sơ đồ logic đánh giá phát thải hàng không dân dụng bay trên bầu trời thuộc quản lý của ngành hàng không Việt Nam 76

Hình 3.11 Phát thải CO2 từ máy bay trong không phận của Việt Nam 78

Hình 3.12 Phát thải CO từ máy bay trong không phận của Việt Nam 79

Hình 3.13 Phát thải NOx từ máy bay trong không phận của Việt Nam 79

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Thiết bị bay (TBB) là thuật ngữ chung chỉ các phương tiện bay gồm: Máy bay (máy bay quân sự và dân sự) và tên lửa (tên lửa quân sự và tên lửa dân sự – tên lửa phóng tầu vũ trụ, vệ tinh)

Trên thế giới ngành nghiên cứu TBB nói chung được gọi là ngành hàng không – vũ trụ Hiện nay, bên cạnh những thành tựu khoa học giúp ích cho loài người như vận tải hàng không, phóng vệ tinh, tầu vụ trụ…, ngành hàng không –

vũ trụ ít nhiều có ảnh hưởng đến môi trường toàn cầu Những ảnh hưởng chính gồm: ảnh hưởng môi trường không khí (khí nhà kính), tiếng ồn, các yếu tố vật lý (độ rung, điện từ trường, bức xạ ion hóa), môi trường nước, môi trường đất, chất thải rắn và lỏng

Hiện nay [9,14,15], với số lượng 16.000 máy bay thương mại của thế giới trên toàn cầu đã tạo ra hơn 600 triệu tấn dioxitcarbon (CO2) hàng năm Thực tế, ngành hàng không đã tạo ra khối lượng khí CO2 hàng năm tương đương với lượng khí CO2 được sinh ra bởi tất cả các hoạt động của con người ở châu Phi Theo ước tính của Ủy ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (gọi tắt là IPCC)

đã đánh giá [14]: đến năm 2010, ngành hàng không dân dụng đã thải ra 2% tổng lượng khí CO2 phát thải do các hoạt động của con người và theo ước tính vào năm 2050, con số đó sẽ là 4%, sẽ tác động rất lớn đến việc làm trái đất nóng dần lên, gây ra “hiệu ứng nhà kính” Bên cạnh đó cần kể đến hàng ngàn chuyến bay huấn luyện của các máy bay quân sự chưa được công bố Trong khí thải của máy bay còn có các chất khí NOx và một số khí khác, đây là những khí nhà kính mạnh, có những ảnh hưởng ngắn hạn tương đương với khí CO2

Trên đây mới chỉ là đánh giá của ngành hàng không dân dụng, tác động của khí thải từ các thiết bị bay dạng tên lửa vẫn còn là vấn đề chưa được quan tâm nhiều

Cho đến nay, ở Việt Nam, chưa có nghiên cứu nào liên quan đến vấn đề nêu trên Do vậy, đề tài: “Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt:

1 Cục Hàng không dân dụng, (2010), Báo cáo tổng kết năm 2010, Bộ GTVT,

Hà Nội

2 Cục Hàng không dân dụng, (2011), Báo cáo tổng kết năm 2011, Bộ GTVT,

Hà Nội

3 Cục Hàng không dân dụng, (2012), Báo cáo tổng kết năm 2012, Bộ GTVT,

Hà Nội

4 Cục Hàng không dân dụng, (2013), Báo cáo tổng kết năm 2013, Bộ GTVT,

Hà Nội

5 Cục Hàng không dân dụng, (2006), Báo cáo tổng kết Ngành HKDD Việt

Nam các năm từ 1995 đến 2006, Bộ GTVT, Hà Nội

6 Cục Hàng không dân dụng, (2010), Kế hoạch phát triển đội máy bay đến

năm 2020 của Tổng công ty HKVN, Bộ GTVT, Hà Nội

7 Lê Kỳ Biên, (2011), báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước thuộc chương trình

KHCN Vũ trụ “Thiết kế sơ bộ tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng”, NXB Khoa

học và Kỹ thuật

8 Nguyễn Hanh Hoàn, (2011), báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước thuộc

chương trình KHCN Vũ trụ “Nghiên cứu nguyên lý thiết kế và công nghệ chế tạo động cơ tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng phục vụ chương trình KHCN Vũ trụ Quốc gia”, NXB Khoa học và Kỹ thuật

Tiếng Anh

9 Dmitriev A.N., Bukreeva G.F, (1995), The Cosmic dauses of the increase of

Climatic instability // Ecosystem evolution Paleontological Institute Moscow,

10 http://www.icao.on.ca

11 Joyce E Penner (University of Michigan), David H Lister (UK Defence

Research and Evaluation Agency), David J Griggs (UK Meteorological

Office), David J Dokken (University Corporation for Atmospheric

Research), Mack McFarland (DuPont Fluoroproducts), (2001), Aviation and the Global Atmosphere, Intergovernmental Panel on Climate Change

12 Suozzo R., Prether M.J.,Garcia M.M et al, (2010, Global Impact of the

Antarctic ozone hole // J geophys

13 http://pulse.webservis.ru/ANDmitriev/Books/TechOnNature/oglav.html

64

Tiếng Nga:

15 Гаврилов Б.Н., Ситина M.Ю, (1995), Милитаризация космоса: новая

глобальная угроза, Вопр философии No 11 С.92-102

16 Гринберг Э.И, (2012), Загрязнение космоса и космические полеты,

Природа 2012 No 8 С.12-17

17 Г.Сарнер, (1999), Химия реактивных топлив, Изд Мир Москва

18 Джойс Э Пеннер Дэвид Г Листер, (2011), Авиация и глобальная

атмосфера, Изд Мир Москва

19 Докторов М В, (2000), МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, Санкт-Петербург