Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA SINH THÁI CÔNG NGHIỆP. Nói cách khác, khái niệm STCN còn được hiểu theo cơ sở nguyên lý 3R: giảm thiểu (reduction), tái sử dụng (reutilization) và quay vòng (recycling); bao hàm tái sinh, tái chế, tuần hoàn các loại phế liệu, giảm thiểu chi phí xử lý, tăng cường việc sử dụng tất cả các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm bao gồm cả sản xuất sạch hơn và xử lý cuối đường ống.
Trang 1ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Tiểu luận:
ỨNG DỤNG CỦA SINH THÁI CÔNG NGHIỆP
NHÓM: 3 LỚP: ĐHLTKTMT_01 GVBM: VÂN TRINH
TP.HCM, 07/2014
Trang 2MỤC LỤC
Trang 3Danh sách nhóm 3
Trang 4Danh mục các từ viết tắt
CSSX Cơ sở sản xuất
KCNSTNN Khu công nghiệp sinh thái nông nghiệp
KCNSTTTTN Khu công nghiệp sinh thái tái tạo tài nguyên
KCNSTNLTS Khu công nghiệp sinh thái năng lượng tái sinh
KCNSTNMD Khu công nghiệp sinh thái nhà máy điện
KCNSTLHD Khu công nghiệp sinh thái lọc hóa dầu
KCN Khu công nghiệp
KCX Khu chế xuất
KCNST Khu công nghiệp sinh thái
STCN Sinh thái công nghiệp
STHCN Sinh thái học công nghiệp
SXCN Sản xuất công nghiệp
STTN Sinh thái tự nhiên
VKTTĐPN Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam
Trang 5CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về sinh thái công nghiệp
1.1.1 Khái niệm
Sinh thái công nghiệp hay công nghiệp sinh thái (Industrial Ecology) đượcbiết đến vài năm trước đây, đặc biệt từ khi xuất hiện bài báo của Frosch vàGallpoulos phát hành theo số báo đặc biệt của tờ Scientific American (Frosch vàGallpoulos, 1989) Sinh thái công nghiệp (STCN) thể hiện sự chuyển hóa mô hình
hệ công nghiệp truyền thống sang dạng mô hình tổng thể hơn – hệ STCN (industrialecosystem) Trong đó chất thải hay phế liệu từ quy trình sản xuất này có thể sử dụnglàm nguyên liệu cho quy trình sản xuất khác
Trong công nghiệp sinh thái cơ sở hạ tầng công nghiệp được thiết kế sao chochúng có thể tạo thành một chuỗi những hệ sinh thái hòa hợp với hệ sinh thái tựnhiên trên toàn cầu Khái niệm STCN còn được xem xét ở nhiều khía cạnh tạo thành
mô hình hệ công nghiệp bảo toàn tài nguyên là chiến lược có tính chất đổi mới nhằmphát triển công nghiệp bền vững bằng cách thiết kế những hệ công nghiệp theohướng giảm đến mức thấp nhất sự phát sinh chất thải và tăng đến mức tối đa khảnăng tái sinh - tái sử dụng nguyên liệu và năng lượng Sinh thái công nghiệp làhướng mới để vươn đến sự phát triển bền vững bằng cách tối ưu hóa mức tiêu thụ tàinguyên thiên nhiên và năng lượng đồng thời làm giảm thiểu sự phát sinh chất thải
Nói cách khác, khái niệm STCN còn được hiểu theo cơ sở nguyên lý 3R:giảm thiểu (reduction), tái sử dụng (reutilization) và quay vòng (recycling); bao hàmtái sinh, tái chế, tuần hoàn các loại phế liệu, giảm thiểu chi phí xử lý, tăng cườngviệc sử dụng tất cả các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm bao gồm cả sản xuất sạch hơn
và xử lý cuối đường ống
Ở đây sản xuất sạch hơn là hướng tới ngăn ngừa ô nhiễm ở những cơ sở sảnxuất riêng lẻ, trong khi đó STCN hướng tới ngăn ngừa ô nhiễm ở hệ công nghiệp.Mặc dù khái niệm về STCN vẫn còn mới mẻ và chưa có định nghĩa thống nhất, tuynhiên có thể thấy sự nhất trí rằng khái niệm STCN thể hiện những quan điểm chínhsau đây:
Trang 6− Sinh thái công nghiệp là sự tổ hợp toàn diện và thống nhất tất cả các thành phầncủa hệ công nghiệp và các mối quan hệ của chúng với môi trường xung quanh.
− STCN nhấn mạnh việc xem xét các hoạt động do con người điều khiển sao cho
sự phát triển theo hướng bảo tồn tài nguyên và bảo vệ môi trường
− STCN xem quá trình tiến hóa (cải tiến) công nghệ sản xuất là yếu tố quan trọngđể chuyển tiếp từ hệ công nghiệp không bền vững hiện tại sang hệ STCN bềnvững trong tương lai
− Cơ sở hình thành khái niệm STCN là dựa trên hiện tượng trao đổi chất côngnghiệp (industrial metabolism)
1.1.2 Hệ sinh thái công nghiệp
Hệ STCN được tạo thành từ tất cả các khâu sản xuất, chế biến, tiêu thụ, kếthợp cả sản xuất công nghiệp và nông nghiệp Bốn thành phần chính của hệ STCNbao gồm:
− Cơ sở sản xuất nguyên vật liệu và năng lượng ban đầu
− Nhà máy chế biến nguyên liệu
− Nhà máy xử lý/tái chế chất thải
− Tiêu thụ thành phẩm
Cơ sở sản xuất nguyên vật liệu và năng lượng ban đầu có thể gồm một hoặcnhiều nhà máy cung cấp nguyên liệu ổn định cho hệ sinh thái công nghiệp Quanhiều quá trình chế biến (trích ly, cô đặc, phân loại, tinh chế…) các nguyên liệu thô
sẽ chuyển thành nguyên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc tái sinh tái chế(trong chính dây chuyền sản xuất hiện tại của nhà máy hoặc ở những nhà máy khác).Sản phẩm, phế phẩm, sản phẩm phụ… sẽ được chuyển đến người tiêu dùng Sảnphẩm sau khi sử dụng sẽ được thải bỏ hoặc tái chế Cuối cùng nhà máy xử lý chấtthải sẽ thực hiện công tác thu gom, phân loại và xử lý các vật liệu có khả năng táichế cũng như chất thải
Trang 7Một hệ STCN sẽ tận dụng nguyên vật liệu và năng lượng thải bỏ của các nhàmáy khác nhau trong hệ thống và cả các thành phần không phải là cơ sở sản xuất, ví
dụ từ các hộ gia đình thuộc khu dân cư nằm trong khuôn viên của hệ thống đang xét.Bằng cách này, lượng nguyên liệu và năng lượng tiêu thụ cũng như lượng chất thảiphát sinh sẽ giảm do chất thải/phế phẩm được sử dụng để thay thế một phần nguyênliệu và năng lượng cần thiết
Có thể phân chia sinh thái công nghiệp theo 5 dạng khác nhau dựa trên ranhgiới của hệ thống Tiêu chí để xác định ranh giới của hệ STCN là dựa trên vị trí địa
lý hoặc chuỗi sản phẩm/nguyên liệu Các loại hình hệ STCN là:
− Hệ STCN theo chu trình vòng đời sản phẩm Ranh giới của hệ STCN được xácđịnh theo các thành phần kinh tế (nhà sản xuất và người tiêu dùng) liên quan đếnmột loại sản phẩm cụ thể
− Hệ STCN theo chu trình vòng đời nguyên liệu Ranh giới hệ sinh thái theo vòngđời nguyên liệu được xác định bởi các thành phần liên quan đến một loại nguyênliệu cụ thể
− Hệ STCN theo diện tích/ vị trí địa lý Ranh giới địa lý không kể đến khu vực tiêuthụ sản phẩm KCN Kalunborg (Đan Mạch) là thí dụ điển hình cho loại hình hệSTCN này
− Hệ STCN theo loại hình công nghiệp Một nhóm các cơ sở sản xuất thuộc cùngloại hình công nghiệp hợp thành hệ STCN Trong thực tế, loại hình STCN nàyđược xây dựng theo định hướng môi trường chung của từng loại hình côngnghiệp
− Hệ STCN hỗn hợp Nó không đề cập đến ranh giới cụ thể mà chỉ xem xét mốitương quan giữa các nhà máy có thể sử dụng phế phẩm/phế liệu của nhau Đây làloại hình thông dụng nhất
1.1.3 Quá trình trao đổi chất trong hệ STCN
Cơ sở hình thành khái niệm STCN là dựa trên hiện tượng trao đổi chất côngnghiệp (industrial metabolism) Đó là toàn bộ các quá trình vật lý chuyển hóanguyên liệu và năng lượng cùng với sức lao động của con người thành sản phẩm,phế phẩm và chất thải ở điều kiện ỗn định Khái niệm này giúp chúng ta hiểu đượchoạt động của hệ công nghiệp và mối quan hệ tương hỗ của chúng đối với môi
Trang 8trường xung quanh Quá trình trao đổi chất công nghiệp thể hiện sự chuyển hóa củadòng vật chất và năng lượng từ nguồn tài nguyên tạo ra chúng, qua quá trình chếbiến trong hệ công nghiệp, đến người tiêu thụ và cuối cùng thải bỏ Trao đổi chấtcông nghiệp cung cấp cho chúng ta khái niệm cơ bản về quá trình chuyển hóa hệthống sản xuất và tiêu thụ sản xuất và tiêu thụ sản phẩm hiện tại theo hướng pháttriển bền vững Đây là cơ sở cho việc phân tích dòng vật chất, xác định và đánh giácác nguồn phát thải cũng như các tác động của chúng đến môi trường.
Quá trình trao đổi chất công nghiệp xảy ra trong từng cơ sở sản xuất riêngbiệt, trong từng ngành công nghiệp và ở mức toàn cầu.Trong các hệ công nghiệp,hoạt động sản xuất bao gồm tạo ra năng lượng và những sản phẩm khác.Nhóm tiêuthụ sản phẩm có thể là những nhà máy khác, con người (thị trường) và động vật.Quá trình phân hủy bao gồm xử lý, thu hồi và tái chế chất thải Khác với hệ sinh thái
tự nhiên, hệ sinh thái công nghiệp không thể dựa vào nhóm phân hủy để tái sinhhoàn toàn vật liệu đã sử dụng trong quá trình sản xuất.Hiện tại hệ công nghiệp vẫnthiếu nhóm phân hủy và tái chế hiệu quả Đó là lý do tại sao những vật liệu khôngmong muốn (cả chất thải và phế phẩm) được thải ra môi trường xung quanh Theokhía cạnh này, hệ công nghiệp là một hệ thống không hoặc khép kín.Để đạt tiêuchuẩn của một hệ STCN, các sản phẩm phụ và chất thải phải được tái sử dụng và táichế
Dòng vật chất và năng lượng là hai yếu tố quan trọng trong quá trình trao đổichất công nghiệp Trong hệ công nghiệp hiện tại, có hai hình thức sử dụng nguyênliệu:
− Dạng thứ nhất là hệ trao đổi chất một chiều: trong hệ thống này không có sự liên
hệ giữa nguyên vật liệu cung cấp cho hệ thống và sản phẩm tạo thành Quá trìnhsản xuất sử dụng và thải bỏ vật chất xảy ra không đi kèm theo hoạt động tái sửdụng hoặc thu hồi năng lượng và nguyên liệu
− Dạng thứ hai có đặc tính tái sử dụng tối đa dạng vật chất trong chu trình sản xuấtnhưng vẫn cần cung cấp nguyên vật liệu và vẫn tạo ra chất thải cần thải bỏ
Trên cơ sở hiểu biết quá trình trao đổi chất công nghiệp, chúng ta có thể tối
ưu hóa hệ công nghiệp để tăng đến mức tối đa hiệu quả sản xuất, giảm thiểu chất
Trang 9thải và hạn chế đến mức thấp nhất ô nhiễm môi trường bằng cách tự tạo chu trìnhvật chất khép kín Điều đó có nghĩa là chu trình vật chất có thể được khép kín càngnhiều càng tốt theo phương thức mà vật liệu không cần thiết phải đi chuyển quá xađến nơi sử dụng/tái sử dụng.
Như vậy, thị trường tiêu thụ phế phẩm/phế liệu/chất thải tại địa phương cần đượcphát triển để chuyển hóa những vật liệu thải này thành sản phẩm có giá trị hơn
Bảng 1 Đặc điểm quá trình trao đổi chất của HSTTN và hệ công nghiệp hiệnđại
Đặc tính Hệ sinh thái tự nhiên Hệ công nghiệp hiện đại
Đơn vị cơ bản Sinh vật Nhà máy
Dòng vật chất Hệ khép kín Chủ yếu là biến đổi theo một
chiềuTái sử dụng Hầu như hoàn toàn Thường rất thấp
Vật liệu Có khuynh hướng cô đặc, chẳng
hạn CO2 trong không khí đượcchuyển hóa thành sinh khối quaquá trình quang hợp
Hầu như được sử dụng một cáchphung phí để chế tạo ra vật liệukhác, vật liệu bị pha loãng quámức có thể tái sử dụng, nhưnglại bị cô đặc dù để gây ô nhiễm.Quá trình tái tạo Một trong những chức năng chính
của sinh vật là sự tự sinh sản Sản xuất ra sản phẩm cung cấpdịch vụ là mục đích chủ yếu của
hệ công nghiệp nhưng tái sảnxuất không phải là bản chất của
hệ công nghiệp
1.2 Khu công nghiệp sinh thái
1.2.1 Khái niệm khu công nghiệp sinh thái
Khái niệm KCNST được hai nhà khoa học Mỹ là FROSCH vàGALLOPOULOS đề xuất vào cuối những năm 80 của thế kỷ XX KCNST hìnhthành trên cơ sở Sinh thái học Công nghiệp (STHCN), sản xuất sạch, quy hoạch,kiến trúc và xây dựng bền vững, tiết kiệm năng lượng và hợp tác các doanh nghiệp(DN)
Trang 10Sơ đồ chức năng hệ sinh thái công nghiệpCác nhà khoa học cho rằng: Hệ thống công nghiệp không phải là các thực thểđơn lẻ mà là tổng thể các hệ thổng giống như hệ sinh thái tự nhiên (STTN) STHCNtìm cách loại trừ khái niệm “chất thải” trong Sản xuất công nghiệp (SXCN) Sơ đồtrên hình 1 phản ánh mô hình hoạt động SXCN theo hệ thống, các dòng năng lượng
và vật chất luân chuyển tuần hoàn Những bán thành phẩm, chất thải hoặc nănglượng thừa có cơ hội quay vòng tối đa ngay bên trong hệ thống, giảm đến mức thấpnhất các chất thải phát tán vào môi trường tự nhiên
Và khái niệm khu công nghiệp sinh thái (KCNST) này bắt đầu được pháttriển mạnh mẽ từ đầu những năm 90 của thế kỷ XX trên cơ sở của Sinh thái họccông nghiệp (STHCN) Với quan điểm hệ công nghiệp không phải là các thực thểriêng rẽ mà là một tổng thể các hệ thống liên quan giống như hệ sinh thái, STHCNtìm cách loại trừ khái niệm “chất thải” trong sản xuất công nghiệp và mục tiêu cơbản của nó là tăng cường hiệu quả của hoạt động công nghiệp và cải thiện môitrường như: giảm thiểu sử dụng tài nguyên thiên nhiên không thể tái tạo, giảm thiểucác tác động xấu môi trường, duy trì hệ sinh thái tự nhiên của khu vực…
Có thể hiểu một cách đầy đủ KCNST: là tập hợp các CSSX và dịch vụ tìm
kiếm các giải pháp nâng cao chất lượng sống và hiệu quả kinh tế bằng cách phốihợp quản lý môi trường và tài nguyên Bằng cách này, các CSSX trong cùngKCNST sẽ thu được lợi ích chung lớn hơn nhiều so với tổng lợi ích mà từng cơ sởđạt được khi tối ưu hóa hiệu quả hoạt động riêng cơ sở mình
Gia công, chế biến nguyên liệu
Trang 11Khu công nghiệp (KCN) Kalundborg, Đan Mạch được coi là KCN điển hìnhđầu tiên trên thế giới ứng dụng những nghiên cứu của STHCN vào việc phát triểnmột hệ thống cộng sinh công nghiệp thông qua sự trao đổi năng lượng và nguyênvật liệu giữa các công ty Mô hình hoạt động KCN này là cơ sở quan trọng để hìnhthành hệ thống lý luận STHCN và các KCNST trên thế giới.
Toàn cảnh KCN Kalundborg, Đan MạchVới sự nghiên cứu ngày càng sâu về STHCN và với các tiến bộ vượt bậccủa khoa học kỹ thuật và công nghệ, KCNST đã trở thành một mô hình mới choviệc phát triển công nghiệp, kinh tế và xã hội phù hợp với tiến trình phát triển bềnvững toàn cầu Đến nay, KCNST được hiểu là một “cộng đồng” các doanh nghiệpsản xuất và dịch vụ có mối liên hệ mật thiết trên cùng một lợi ích: hướng tới mộthoạt động mang tính xã hội, kinh tế và môi trường chất lượng cao, thông qua sựhợp tác trong việc quản lý các vấn đề về môi trường và nguồn tài nguyên Bằngcác hoạt động hợp tác chặt chẽ với nhau, “cộng đồng” KCNST sẽ đạt được mộthiệu quả tổng thể lớn hơn nhiều so với tổng các hiệu quả mà từng doanh nghiệphoạt động riêng lẻ gộp lại
Trang 121.2.2 Mục tiêu
Mục tiêu của khu công nghiệp sinh thái là cải thiện hiệu quả kinh tế của cácdoanh nghiệp tham gia KCNST đồng thời làm giảm thiểu các tác động xấu lên môitrường Cụ thể là:
− Các cơ sở sản xuất thu được nguồn lợi về kinh tế do trao đổi, chuyển nhượnghoặc bán các sản phẩm phụ của mình cho các XN khác trong cùng hệ thốngtrong mối quan hệ Cung - Cầu, đôi bên cùng có lợi
− Giảm đáng kể những chi phí xử lý, khắc phục sự cố môi trường đối với chất thải
1.2.4 Phân loại
Mỗi một KCNST có một chủ đề (đặc trưng) riêng về môi trường hay hệ sinhthái công nghiệp trong đó Dựa vào đó, người ta chia KCNST thành năm loại chính:KCNST nông nghiệp; KCNST tái tạo tài nguyên; KCNST năng lượng tái sinh;KCNST nhà máy điện và KCNST lọc hóa dầu hay hóa chất
a. KCNST nông nghiệp (KCNSTNN)
KCNSTNN tập trung vào nhóm các doanh nghiệp chế biến thực phẩm sử dụngnhiều năng lượng, nước và biomass để tạo ra các dòng lưu chuyển thuận lợi trong hệsinh thái công nghiệp Bên cạnh đó là nhóm các doanh nghiệp hỗ trợ nông nghiệp bềnvững, giúp nhà nông và ngành nông nghiệp thực hiện một số mục tiêu cơ bản sau đây:
− Bảo tồn và duy trì các tập quán nông nghiệp truyền thống mang tính sinh thái Hỗtrợ chuyển đổi từ phương thức nông nghiệp cũ sang nông nghiệp sinh thái;
− Bảo tồn và giũ gìn quỹ đất nông nghiệp và hệ thống thủy lợi, hạn chế xuống cấp;
− Duy trì, đổi mới môi trường kinh tế và xã hội nông thôn
Cơ cấu chung một KCNSTNN bao gồm:
− Các doanh nghiệp cung cấp thiết bị, năng lượng, nguyên liệu và các dịch vụ nôngnghiệp
− Các doanh nghiệp chế biến và phân phối thực phẩm
− Các doanh nghiệp sử dụng phế phẩm để sản xuất khí gas sinh học, phân compost,
…
− Các khu vực SX thực phẩm chuyên canh gần KCNST: nhà kính, ao thủy sản,…
− Các doanh nghiệp liên quan khác: Các doanh nghiệp sử dụng các vật liệu sinh họcnhư cọ, dầu gai, tre, … hay các doanh nghiệp tái sinh tài nguyên
Trang 13Sơ đồ các dòng năng lượng, nguyên vật liệu, bán thành phẩm và chất thải trong
KCNSTNN Burlington, Vermont, Mỹ
b. KCNST tái tạo tài nguyên (KCNSTTTTN)
KCNSTTTTN là một cơ hội rất lớn từ việc chấm dứt khái niệm “chất thải” vàlàm sạch môi trường đô thị.KCN này tạo ra lợi ích về kinh tế và môi trường to lớn từviệc quản lý, tái sử dụng, tái chế một cách hệ thống các dòng chất thải công nghiệp,thương mại, nhà ở và công cộng Đây không đơn thuần là một hệ thống thu gom và
xử lý mà là một hệ thống có thể tái tạo lại giá trị chất thải, tạo nên các cơ hội kinhdoanh và việc làm, tạo nguồn lợi nhuận mới, đồng thời đem lại hiệu quả về môitrường và sức khỏe cộng đồng Vấn đề cốt lõi ở đây là biến các chất thải thành cácsản phẩm hay nguyên vật liệu có thể bán được
Cơ cấu chung một KCNSTTTTN bao gồm:
− Nhóm các doanh nghiệp tái tạo chính, bao gồm các doanh nghiệp tái sử dụng,tái chế, thu gom và phân phối các vật liệu chưa sử dụng, compost hóa và xử lýchôn lấp hay pha trộn, cung cấp năng lượng từ các chất thải,…
− Các doanh nghiệp sản xuất, bao gồm các doanh nghiệp sử dụng các phế thải đãqua xử lý hay đầu ra của các doanh nghiệp khác để sản xuất các sản phẩm, cácdoanh nghiệp tái sản xuất các sản phẩm, các doanh nghiệp sản xuất các thiết bịtái chế nguyên liệu, năng lượng tái sinh và tiết kiệm năng lượng;…
Trang 14− Các doanh nghiệp liên quan khác như: Các doanh nghiệp bán sản phẩm đã qua
sử dụng, bao tiêu các sản phẩm hoàn thiện từ các doanh nghiệp trong KCNST,mối lái các sản phẩm tái chế…
c. KCNST năng lượng tái sinh (KCNSTNLTS)
Hiệu quả về kinh tế và môi trường cao, các sức ép về nguồn năng lượng tựnhiên không thể tái tạo là động lực cơ bản phát triển công nghệ năng lượng tái sinh
và tiết kiệm năng lượng Đây chính là lý do để phát triển các KCNSTNLTS Côngnghệ năng lượng tái sinh đã đạt được nhiều thành tựu to lớn: kích thước nhỏ gọn,công suất lớn, giá thành rẻ Hiện nay, các thiết bị cung cấp năng lượng tái sinh có rấtnhiều loại, bao gồm: thiết bị hóa điện, thiết bị năng lượng gió, pin mặt trời, nướcnóng mặt trời, năng lượng sinh học, máy phát điện khí đốt (gas, hydro)
Cơ cấu chung một KCNSTNLTS bao gồm:
− Nhóm các doanh nghiệp sản xuất và cung cấp năng lượng tái sinh: năng lượnggió, năng lượng mặt trời, khí gas sinh học,…
− Nhóm các doanh nghiệp sử dụng năng lượng tái sinh, trao đổi năng lượng và BP
− Nhóm các doanh nghiệp sản xuất và cung cấp các thiết bị năng lượng tái sinh vàthiết bị tiết kiệm năng lượng
− Nhóm các doanh nghiệp cung cấp nguyên liệu và dịch vụ cho các DNTV trênhoạt động
d. KCNST nhà máy điện (KCNSTNMD)
Nhà máy nhiệt điện không chỉ cung cấp điện năng mà còn tạo ra một lượngnhiệt thừa rất lớn trong suốt quá trình hoạt động.Việc hình thành KCNSTNMD làmột cơ hội để tận dụng nguồn năng lượng quý báu này cũng như thúc đẩy sự pháttriển kinh tế xã hội của toàn khu vực.Nguồn năng lượng này không chỉ sử dụng chocác ngành công nghiệp trong KCNST mà còn sử dụng cho các ngành nông nghiệp,chế biến và sinh hoạt quanh vùng
Cơ cấu chung một KCNSTNMD bao gồm:
− Nhóm các nhà cung cấp dịch vụ và nguyên liệu cho hoạt động của nhà máyđiện
− Nhóm các doanh nghiệp sử dụng năng lượng thừa và phế thải từ nhà máy điện:hơi nước, nước nóng, bụi, thạch cao, CO2, dung môi,…
Trang 15− Nhóm các nông trại và doanh nghiệp sản xuất thực phẩm sử dụng năng lượngthừa từ nhà máy điện: hơi nước, nước nóng, nước thừa,…
− Nhóm các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ tư vấn và sản xuất trang thiết bị, sảnphẩm tiết kiệm năng lượng trong các ngành công nghiệp, thương mại, côngcộng và gia đình
e. KCNST lọc hóa dầu (KCNSTLHD)
Ngành công nghiệp lọc hóa dầu là một ngành đem lại lợi ích kinh tế rất caocho các quốc gia nhưng cũng ảnh hưởng rất lớn tới môi trường KCNSTLHD là mộtgiải pháp hữu ích để ngành công nghiệp này phát triển bền vững trong xu thế pháttriển chung toàn cầu KCN này thường có quy mô rất lớn với rất nhiều nhà máy, cơcấu hoạt động và hệ thống quản lý môi trường phức tạp.KCNLHD thường được đặtgần các mỏ dầu, khí đốt hay khu vực có khả năng vận chuyển và cung cấp dầu thôliên tục (như ven biển)
Cơ cấu chung một KCNSTLHD bao gồm:
− Nhóm các doanh nghiệp khai thác và cung cấp khí và dầu thô
− Nhóm các nhà máy lọc hóa dầu, khí với các công nghệ hóa sạch: Hạt nhân củaKCN
− Nhóm các doanh nghiệp sử dụng năng lượng thừa và các phế phẩm từ lọc hóadầu, khí
− Nhóm các doanh nghiệp cung cấp, trao đổi năng lượng
− Nhóm các doanh nghiệp trao đổi, phân phối các sản phẩm của KCNST
Trang 16Sơ đồ các dòng năng lượng, nguyên vật liệu, bán thành phẩm và chất thải
trong KCNST LHD
Mỗi một KCNST là một trường hợp riêng biệt với hệ sinh thái côngnghiệp riêng biệt Việc đặt ra mục tiêu, quy hoạch và thiết kế KCNST cần phảidựa vào các đặc điểm công nghiệp, kinh tế, nguồn tài nguyên, hệ sinh thái sinhthái tự nhiên, xã hội và văn hoá thực tế của từng khu vực, đồng thời cũng phảitính đến các xu thế phát triển cấp quốc gia và toàn cầu Điều này nhấn mạnh sựcần thiết của các phương pháp điều tra khảo sát thực tế trong quá trình quyhoạch, thiết kế và học tập kinh nghiệm của các KCNST đã có Từ đó đưa ra giảipháp thích hợp nhất cho khu đất được lựa chọn trong một loạt các nguyên tắccủa STHCN, quy hoạch, kiến trúc và xây dựng bền vững
1.2.5 Nguyên tắc xây dựng KCNST
Phát triển khu công nghiệp sinh thái theo quy luật của hệ sinh thái tự nhiên:
− Tạo sự cân bằng sinh thái từ quá trình hình thành đến phát triển của khu côngnghiệp (lựa chọn địa điểm, quy hoạch thiết kế, thi công xây dựng, lựa chọndoanh nghiệp, quá trình hoạt động, quản lý,…)
− Mọi hoạt động liên quan tới phát triển KCN ST cần được tiến hành đồng bộ, hợpnhất trên nguyên tắc bảo vệ môi trường và phù hợp với hệ sinh thái tự nhiên
Trang 17− Tạo chu trình sản xuất tuần hoàn giữa các doanh nghiệp trong KCN cũng nhưgiữa doanh nghiệp trong KCN với các doanh nghiệp hay các khu vực chức năngkhác ở bên ngoài.
− Giảm thiểu và tái sử dụng các nguồn năng lượng nước tận dụng các nguồn nănglượng, nước thừa trong quá trình sản xuất sử dụng rộng rãi các nguồn nănglượng tái sinh: mặt trời, sức gió, sức nước,…
− Giảm thiểu sử dụng các nguồn tài nguyên, đặc biệt là các tài nguyên không thểtái tạo được khuyến khích sử dụng các nguyên vật liệu tái sinh Hạn chế sử dụngcác chất gây độc hại
− Giảm thiểu lượng phát thải, đặc biệt là các chất độc hại
− Thu gom và xử lý triệt để các chất thải bằng các công nghệ thân thiện với môitrường tái sử dụng tối đa các chất thải
Thiết lập cộng đồng doanh nghiệp trong KCN ST
− Hợp tác mật thiết và toàn diện giữa các doanh nghiệp trong KCN ST cũng nhưvới các doanh nghiệp bên ngoài, chia sẻ thông tin và các chi phí dịch vụ chungnhư: quản lý chất thải, đòa tạo nhân lực, hệ thống thông tin môi trường cùng cácdịch vụ hỗ trợ khác
− Khuyến khích các doanh nghiệp sản xuất sạch và đổi mới công nghệ thân thiệnvới môi trường
− Khuyến khích các doanh nghiệp và cá nhân hợp tác tham gia bảo vệ, phát triểmôi trường sinh thái trong và ngoài KCN
− Phát triển tổ hợp các chức năng (công nghiệp, dịch vụ, công cộng, ở,…) và pháthuy tối đa mối quan hệ tương hỗ giữa chúng
Các vấn đề cần lưu ý khi xây dựng KCNST:
− Trao đổi các loại sản phẩm phụ
− Tái chế, tái sử dụng sản phẩm tại nhà máy vói các nhà máy khác và theo hướng bảo toàn tài nguyên thiên nhiên
− Các nhà máy hướng đến sản xuất các sản phẩm thân thiện với môi trường
− Chất thải phải được xử lý tập trung
− Các loại hình công nghiệp phát triển trong KCN được quy họach theo hướng bảo
vệ môi trường của KCNST
− Kết hợp giữa phát triển công nghiệp với các khu vực lân cận trong chu trình trao đổi vật chất (sản phẩm, phế phẩm, chất thải,…)
1.2.6 Yêu cầu đối với KCNST
Yêu cầu đặt ra với KCNST là:
Trang 18− Phải tương thích về quy mô diện tích chiếm đất, sử dụng nguyên - nhiên liệu,bán thành phẩm, chất thải,
− Giảm khoảng cách giữa các cơ sở sản xuất
− Hạn chế thất thoát nguyên vật liệu trong quá trình trao đổi
− Kết hợp giữa phát triển CN với các Hệ STTN lân cận: vùng nông nghiệp, cộngđồng dân cư
1.2.7 Các tiêu chí của khu công nghiệp sinh thái
Theo Ernest A Lowe (2001), thành tựu của một KCNST là cải thiện hiệu quảkinh thế của các công ty thành viên trong khi tối thiểu hóa các tác động môi trườngbao gồm các thiết kế xanh cho cơ sở hạ tầng và cây xanh (mới hoặc trang bị thêm);sản xuất sạch hơn, phòng chống ô nhiễm; sử dụng năng lượng hiệu quả và hợp tácliên công ty Một KCNST cố gắng mang lại lợi ích cho cộng đồng xung quanh đểbảo đảm rằng các tác động ròng của sự phát triển là tích cực
Một KCNST đúng nghĩa thực sự cần phải là:
− Một mạng lưới hay một nhóm các doanh nghiệp sử dụng các bán thành phẩm,phế phẩm hay phụ phẩm của nhau
− Một tập hợp các doanh nghiệp tái chế
− Một tập hợp các công ty có công nghệ sản xuất bảo vệ môi trường
− Một tập hợp các công ty sản xuất sản phẩm “sạch”
− Một KCN được thiết kế theo một chủ đề môi trường nhất định (ví dụ KCNSTnăng lượng tái sinh, KCNST tái tạo tài nguyên)
− Một KCN với hệ thống hạ tầng kỹ thuật và công trình xây dựng bảo vệ MT
− Một khu vực phát triển hỗn hợp và đồng bộ (CN, thương mại, dịch vụ hay ở)
1.2.8 Lợi ích của việc phát triển KCNST
Các KCNST đem lại nhiều lợi ích trong nhiều mặt, thiết thực và cụ thể:
a. Đối với các doanh nghiệp thành viên và chủ đầu tư KCNST
− Giảm chi phí, tăng hiệu quả sản xuất bằng cách tiết kiệm, tái chế, tái sử dụngnguyên vật liệu và năng lượng; tái chế và tái sử dụng chất thải
− Đạt hiệu quả kinh tế cao hơn nhờ chia sẻ chi phí cho các dịch vụ chung: quản lýchất thải, đào tạo nhân lực, nguồn cung cấp và hệ thống thông tin môi trườngcùng các dịch vụ hỗ trợ khác
− Đối với các doanh nghiệp thành viên là làm tăng giá trị bất động sản và lợinhuận cho chủ đầu tư KCNST
Đối với sản xuất công nghiệp nói chung
Trang 19− Là động lực phát triển kinh tế công nghiệp của toàn khu vực: tăng giá trịSXCN, dịch vụ, thu hút đầu tư, cơ hội tạo việc làm cho người lao động.
− Tạo điều kiện hỗ trợ và phát triển các ngành công nghiệp nhỏ ở địa phương,càng nghề truyền thống cùng tồn tại và phát triển
− Thúc đẩy quá trình đổi mới, nghiên cứu và ứng dụng các thành tựu khoa học,tăng nhanh tốc độ triển khai công nghệ mới
c. Đối với xã hội
− Là động lực phát triển kinh tế - xã hội mạnh của khu vực lân cận, thu hút cácvốn đầu tư nước ngoài Tạo việc làm mới trong các lĩnh vực CN và dịch vụ
− Tạo động lực hỗ trợ các dự án phát triển mở rộng tại địa phương về: đào tạo vàphát triển nguồn nhân lực, phát triển nhà ở, cải tạo và nâng cấp hệ thống hạtầng
− Tạo bộ mặt mới, một môi trường trong sạch và hấp dẫn cho toàn khu vực, thayđổi cách nhìn thiếu thiện cảm cố hữu của cộng đồng đối với sản xuất côngnghiệp lâu nay
− Tạo điều kiện hợp tác với các cơ quan nhà nước trong việc thiết lập các chínhsách, luật lệ về môi trường và kinh doanh ngày càng thích ứng với xu thế hộinhập và phát triển bền vững
Tóm lại, KCNST có thể mang lại các lợi thế cạnh tranh và lợi ích quan trọngtrong thời điểm mà các KCN ở các nước châu Á không đáp ứng được nhu cầu pháttriển công nghiệp thời đại mới
d. Đối với môi trường
− Giảm các nguồn gây ô nhiễm cho môi trường, giảm lượng chất thải cũng nhưgiảm nhu cầu sử dụng tài nguyên thiên nhiên thông qua các nghiên cứu mớinhất về sản xuất sạch hơn (SXSH) bao gồm: hạn chế ô nhiễm, tiết kiệm nănglượng, quản lý chất thải, tái tạo tài nguyên và các phương pháp quản lý môitrường và công nghệ mới khác
− Đảm bảo cân bằng sinh thái
− Tất cả vì mục tiêu môi trường, mỗi KCNST có một mô hình phát triển và quản
lý riêng để không ngừng nâng cao đặc trưng cơ bản của nó về bảo vệ MT
1.3 Quá trình phát triển KCNST
Trên thế giới, từ đầu những năm 1990, mô hình khu công nghiệp (KCN) sinhthái đã được khởi xướng như một hướng đi mới nhằm thực hiện mục tiêu phát triển
Trang 20thiên niên kỷ Trong KCN sinh thái, cơ sở hạ tầng công nghiệp được thiết kế để tạomột chuỗi sinh thái hòa hợp với hệ sinh thái tự nhiên KCN sinh thái còn là mô hình tổchức sản xuất công nghiệp bảo toàn tài nguyên, nhằm phát triển công nghiệp bền vữngtheo hướng giảm đến mức thấp nhất sự phát sinh chất thải, đồng thời tăng tối đa khảnăng tái sinh - tái sử dụng nguyên nhiên liệu và năng lượng.
Tại nhiều khu vực khác nhau trên thế giới, đã có những thành tựu về làm giảmtác động của hệ thống công nghiệp đến môi trường
1.3.1 Tại châu Âu
Hệ sinh thái công nghiệp thành công nhất và được báo chí nói đến nhiều nhất ở
châu Âu là Hệ sinh thái ven biển Kalundborg trực thuộc thành phố Denemar, cách
Thủ đô Conpenhagen (Đan Mạch) 100km về phía Tây
Hệ sinh thái "Cộng sinh Kalundborg" là một mạng lưới, hình thành cách đây 30năm Hệ sinh thái này bao gồm 5 doanh nghiệp liền kề nhau và bộ máy quản lýthành phố 5 doanh nghiệp trong Hệ Cộng sinh Kalundborg bao gồm:
− Nhà máy Novo Nordisk, chuyên sản xuất enzym và các sản phẩm dược;
− Nhà máy nhiệt điện chạy than Asnas Power station;
− Nhà máy sản xuất tấm panneaux thạch cao Gyproc;
− Nhà máy lọc dầu Statoil
− Xí nghiệp khử ô nhiễm đất Bioteknisk Jordrens.a
Tỉnh Styrie với 1,2 triệu dân (Cộng hòa Áo) đã hình thành được hệ thống sinh thái
có quy trình trao đổi, xử lý chất thải khá hoàn chỉnh Một khối lượng lớn (hàngtrăm, thậm chí hàng nghìn tấn) chất thải và năng lượng đã được tái chế để sử dụng
Vùng Grande -Synthe (miền Bắc nước Pháp) cũng được chọn làm vùng hệ sinh
thái công nghiệp dưới sự đỡ đầu của Tòa Thị chính Grande-Synthe và Công ty Khíđốt Pháp (GDF) Hai tổ chức đỡ đầu này đã cung cấp tài chính cho các nhà khoahọc thực hiện một nghiên cứu tiền khả thi về việc thành lập Hệ sinh thái côngnghiệp Grande-Synthe Kết quả nghiên cứu đã đưa ra Dự án "Sinh thái và Kinh tế
Trang 21đối tác Khu vực Grande - Synthe" Đến nay, Dự án đã thực hiện được những hạngmục công việc sau:
− Tổng kết và đánh giá chất thải CN, xác định danh sách chất thải phải nộp thuế;
− Tối ưu hóa thủ tục đánh thuế (phương tiện giao thông cá nhân, thuế điện, khíđốt, v.v );
− Liên kết các ngành công nghiệp, các doanh nghiệp vừa và nhỏ với nhau đểcùng tiến hành xử lý, tái chế chất thải
1.3.2 Tại châu Mỹ
Năm 1994, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) đã triển khai Dự án HệSinh thái công nghiệp thuộc Chương trình Khung Nghiên cứu Phát triển Mục tiêucủa Dự án này là thiết kế và triển khai Hệ Sinh thái công nghiệp, đáp ứng yêu cầu vềmôi trường, tạo việc làm và đổi mới công nghệ Trên cơ sở Dự án chung, đã hìnhthành 4 dự án nhỏ: Chattanooga (Tennessee), Port of Cape Charles (Virginie),BaltiMore (Maryland) và Brownsville (Texas) Dự án Hệ sinh thái công nghiệp đãxác định các cơ sở cho một hình thức phát triển mới đối với các khu công nghiệp.EPA đã thiết lập được 2 công cụ mới hỗ trợ Hệ Sinh thái công nghiệp:
Trước hết là công cụ tổ chức, EPA đã cho thành lập Trung tâm Phát triểnSinh thái công nghiệp quốc gia - NCEID NCEID có nhiệm vụ hợp tác chặt chẽ vớicác trường đại học và các doanh nghiệp nghiên cứu phát triển quan điểm phát triểnsinh thái công nghiệp, phát triển các công cụ và tạo dựng các đối tác chính Mộttrong những công cụ quan trọng phục vụ nghiên cứu hệ sinh thái công nghiệp doNCEID tạo dựng được là Phần mềm DIET (Designing Industrial Ecosystems Tool).Bằng DIET, cơ quan quản lý nhà nước về môi trường có thể theo dõi được hoạtđộng của các doanh nghiệp tuân thủ những quy định về môi trường Đáng lưu ý là,DIET cho phép phân tích được tác động tiềm tàng đối với hệ sinh thái công nghiệp,nhận dạng được những trao đổi có thể xảy ra giữa các doanh nghiệp hoặc cảnh báotác động đến môi trường của một loài sinh vật mới nào đó