Tích hợp mô hình IO trong phân tích dòng chất thải rắn từ các ngành kinh tế việt nam TT

Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Tích hợp mô hình IO trong phân tích dòng chất thải rắn từ các ngành kinh tế Việt Nam” được thực hiện góp phần vào việc cung cấp phương pháp luận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm…

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1 Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội

2 Thư viện Quốc gia Việt Nam

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

1 Ta Thi Yen, Nguyen Thi Anh Tuyet (2018) Life cycle inventory

for PET packages in the integration with IO table of Vietnam

Vietnam Journal of Science and Technology, 56 (2C), pp

111-117

2 Tạ Thị Yến, Nguyễn Thị Ánh Tuyết (2020) Sử dụng bảng IO

trong phân tích gánh nặng môi trường của ngành bao bì nhựa PET tại Việt Nam Tạp chí Khoa học: Các khoa học trái đất và

môi trường tập 36, số 2, trang 90-98

3 Tạ Thị Yến, Nguyễn Thị Ánh Tuyết, Bế Ngọc Diệp, Đỗ Tiến

Anh (2020) Nghiên cứu đánh giá phát thải tại làng nghề tái chế

nhựa Triều Khúc và đề xuất giải pháp Tạp chí Môi trường, số 3,

trang 72-78

4 Ta Thi Yen, Nguyen Thi Anh Tuyet (2020) Determination of

life cycle GHG emission factor for paper products of Vietnam

Journal of Green Processing and Synthesis 9:586-594 Tạp chí ISI (SCI) – Q2 DOI: https://doi.org/10.1515/gps-2020-0061

5 Ta Thi Yen, Nguyen Thi Anh Tuyet, Hoang Thi Hong Van

(2021) Analysis of production, consumption and environmental

burden of plastic industry in Vietnam by input-output table

Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering Vol

63 (2), pp 89-96

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Trong lĩnh vực khoa học quản lý môi trường, kiểm kê vòng đời (LCI) luôn có vai trò quan trọng trong xây dựng chính sách và chiến lược phát triển bền vững Bên cạnh đó, việc chuyển dịch mô hình phát triển từ kinh tế tuyến tính truyền thống sang kinh tế tuần hoàn trở thành xu hướng của các quốc gia trên thế giới [1], và Việt Nam không nằm ngoài xu hướng đó Đây là cách tiếp cận toàn diện nhằm tăng cường chu trình sản xuất và phá vỡ ràng buộc lâu nay giữa tăng trưởng kinh tế và các ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường [23] Do đó, trên tiến trình chuyển đổi này Việt Nam đang phải đối mặt với những thách thức quan trọng trong quản lý chất thải, tài nguyên,

và lựa chọn các ngành kinh tế phù hợp cho việc thực hiện chuyển đổi Để đưa ra được chiến lược và chính sách hiệu quả về tài nguyên, Việt Nam cần phải làm tốt hơn nữa việc định lượng dòng chất thải trong toàn bộ chuỗi cung ứng và lựa chọn các phương án quản lý hợp

lý

Phân tích IO là một phương pháp kiểm kê được xây dựng bởi Leontief từ những năm 1930 [8] để phân tích tài chính, và hiểu được mối liên hệ giữa các ngành công nghiệp, nhà sản xuất, và người tiêu dùng trong nền kinh tế Bảng IO đã được sử dụng có hiệu quả để nghiên cứu về mối liên kết giữa phát sinh chất thải với các hoạt động kinh tế ở một số quốc gia [9 10]

Do tính ưu việt trong phân tích mối quan hệ kinh tế và chất thải, mô hình IO cho phép xác định được sự phát thải hoặc thu gom chất thải trực tiếp và gián tiếp từ toàn bộ chuỗi cung ứng, đây sẽ là

cơ sở để đề xuất và phân tích các chính sách quản lý chất thải rắn

Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Tích hợp mô hình IO trong phân tích dòng chất thải rắn từ các ngành kinh tế Việt Nam”

được thực hiện góp phần vào việc cung cấp phương pháp luận mới cho lĩnh vực khoa học quản lý môi trường, tạo cơ sở khoa học cho công tác xây dựng chính sách và chiến lược quản lý chất thải rắn ở Việt Nam

2 Mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi

Mục tiêu chung: Xây dựng dòng chất thải rắn dựa vào mô hình IO,

trên cơ sở đó đề xuất giải pháp quản lý chất thải rắn hiệu quả về tài nguyên

Mục tiêu cụ thể: Xác định được lượng chất thải cho các ngành sản

xuất và tiêu dùng của Việt Nam dựa trên mô hình IO; Xác định phát thải trực tiếp, gián tiếp (CTR và khí nhà kính) trong vòng đời sản phẩm của ngành Giấy và ngành Nhựa; phân tích gánh nặng môi trường của ngành Giấy và ngành Nhựa tới các ngành kinh tế; góp phần tạo cơ sở khoa học cho việc thiết lập các giải pháp quản lý chất

thải rắn hiệu quả về tài nguyên cho ngành Giấy và ngành Nhựa

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu của luận án là chất thải rắn của các ngành kinh tế của Việt Nam Chất thải rắn và khí nhà kính của các sản phẩm giấy và sản phẩm nhựa PET và túi nilon

- Mối quan hệ kinh tế liên ngành, dòng chất thải rắn từ các ngành kinh tế, gánh nặng môi trường của ngành giấy và ngành nhựa, mối tương quan liên ngành trong đóng góp phát thải giữa ngành nhựa, giấy với các ngành kinh tế khác là đối tượng được thực hiện nghiên cứu thông qua Bảng IO 2018 cập nhật từ bảng IO 2012

- Phạm vi nghiên cứu: Trong phân tích mối quan hệ kinh tế liên ngành, phân tích dòng CTR của các ngành kinh tế Bảng IO với 164 ngành kinh tế và bảng IO tích hợp thành 40 nhóm ngành được sử dụng để phân tích; CTR và khí nhà kính (KNK) của một số sản phẩm chủ đạo của ngành giấy (hộp carton, giấy viết, giấy tissue) và ngành nhựa (HDPE, PE, PS, PET, PVC, PP, loại khác, túi nilon) Trong đó, tập trung nghiên cứu các nhóm chất thải có khả năng tái chế trong chất thải rắn

3 Đóng góp của luận án

- Lần đầu tiên ở Việt Nam, tích hợp mô hình IO và LCI được ứng dụng để xây dựng mối tương quan liên ngành trong đóng góp về phát thải (trực tiếp và gián tiếp) giữa ngành giấy và ngành nhựa với các ngành kinh tế khác

- Luận án xác định được ngành nhựa và ngành giấy là hai ngành có chỉ số liên kết xuôi và liên kết ngược cao, có vai trò quan trọng và

là động lực cho sự phát triển của các ngành kinh tế khác

- Luận án cung cấp số liệu về lượng chất thải rắn của các ngành kinh

tế Việt Nam năm 2018, hệ số phát sinh khí nhà kính và chất thải

rắn của một số sản phẩm chủ đạo của ngành giấy và ngành nhựa

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Luận án khai thác mô hình IO để xác định dòng chất thải (trực tiếp

và gián tiếp) cho một số ngành sản xuất và tiêu dùng của Việt Nam Đồng thời tập trung nghiên cứu sâu để phân tích phát thải trực tiếp và gián tiếp trong vòng đời sản phẩm ngành giấy và ngành nhựa dựa

trên phương pháp tích hợp LCI với mô hình IO cập nhật

- Kết quả của Luận án cung cấp một phương pháp mới tích hợp cả tiếp cận top - down và bottom - up trong xác định dòng chất thải điển hình (chất thải rắn và khí nhà kính) cho một số ngành Các nhà khoa học và hoạch định chính sách trong lĩnh vực liên quan có thể nghiên cứu để ứng dụng phương pháp này trong việc xác định các điểm “nóng” cần cải thiện và tạo cơ sở cho việc lựa chọn ngành kinh tế phù hợp để thực hiện kinh tế tuần hoàn ở Việt Nam

- Kết quả của luận án cung cấp bộ số liệu đầy đủ, phong phú là nguồn tham khảo có giá trị

- Luận án đã đề xuất được ba giải pháp quản lý chất thải:1) Quản lý chất thải theo đối tượng tiêu dùng, dòng vật liệu, dòng sản phẩm;

2) Đẩy mạnh thu hồi vật liệu; 3) Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu

5 Cấu trúc của luận án

Luận án được cấu trúc bao gồm các nội dung chính như sau: Mở đầu; Chương 1 Tổng quan; Chương 2 Phương pháp nghiên cứu; Chương

3 Kết quả và thảo luận; Kết luận và kiến nghị

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương này trình bày tổng quan về đối tượng và công cụ

nghiên cứu trong luận án, bao gồm các vấn đề liên quan đến quản lý chất thải rắn như: 1) chất thải rắn từ các ngành kinh tế của Việt Nam, 2) hiện trạng quản lý và xử lý chất thải rắn, 3) các chiến lược và chính sách pháp luật liên quan đến quản lý chất thải rắn, và 4) các kinh nghiệm quốc tế trong vấn đề quản lý chất thải rắn Các công cụ được sử dụng hiện nay ở trên thế giới và Việt Nam về kiểm kê đánh giá vòng đời như LCA (Life Cycle Assessment), IWM (Integrated Waste Management), MFA (Material Flow Analysis), IO (Input-Output table)

1.1 Quản lý chất thải rắn

1.1.1 Chất thải rắn từ các ngành kinh tế của Việt Nam

Dựa trên đặc thù của từng ngành mà có sự phát sinh CTR là khác

nhau rõ rệt giữa các ngành và lượng CTR phát sinh của các ngành cũng có xu hướng tăng lên trong thời gian gần đây

1.1.2 Hiện trạng quản lý và xử lý chất thải rắn

Hiện nay, với nỗ lực của chính phủ, địa phương, các tổ chức trong và ngoài nước vấn đề chất thải rắn đã có sự quản lý tốt hơn so với trước đây Vấn đề về xử lý CTR thì hiện nay khoảng 70% vẫn đang được

xử lý bằng phương pháp chôn lấp [12], tại các địa phương CTR thường được đốt tự phát, và rất ít nhà máy xử lý CTR có lò đốt thu hồi nhiệt, hoặc hiệu suất thu hồi chưa cao

1.1.3 Các chiến lƣợc, chính sách pháp luật về quản lý CTR

Hệ thống văn bản quy định về CTR của Việt Nam tính đến thời điểm hiện nay chủ yếu là các văn bản mang tính định hướng nhiều hơn là các văn bản hướng dẫn thực hiện, thi hành

Chiến lược, chính sách liên quan tới quản lý CTR đều hướng tới chất thải cần được thu gom và xử lý, ưu tiên tái sử dụng và tái chế là biện pháp hàng đầu, sau đó là đốt thu hồi nhiệt, ủ phân và cuối cùng là chôn lấp

1.1.4 Kinh nghiệm quốc tế trong quản lý chất thải

Nhìn ra thế giới hiện nay, vấn đề quản lý chất thải rắn đặc biệt là trong bối cảnh thực hiện kinh tế tuần hoàn thì có hai cách tiếp cận trong quản lý [40]: 1) Tiếp cận theo hệ thống nền kinh tế (Systemic

economy-wide implementation) 2) Tiếp cận theo nhóm ngành, sản

phẩm, nguyên liệu hoặc vật liệu (Group of sectors, products,

materials and substances)

1.2 Các công cụ kiểm kê phát thải

1.2.1 LCA (Life Cycle Assessment)

1.2.2 IWM (Integrated Waste Management)

1.2.3 MFA (Material Flow Analysis)

ban đầu tập trung vào giai đoạn sản xuất của tất cả các sản phẩm (liên ngành) Do đó, sử dụng phương pháp lai IO và LCI để kết hợp những ưu điểm của cả hai phương pháp [96, 97]

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Với những tổng quan về quản lý CTR và các công cụ được ứng dụng trong kiểm kê đánh giá vòng đời đã trình bày ở chương 1, nghiên cứu

đã lựa chọn tích hợp công cụ IO và LCI trong phân tích dòng chất thải từ các ngành kinh tế của Việt Nam Trong đó IO được khai thác

để xác định hiện trạng sản xuất và nhu cầu tiêu dùng của các ngành kinh tế LCI được khai thác để xác định hệ số phát thải khí nhà kính

và chất thải rắn trong vòng đời của một số sản phẩm của ngành giấy

và ngành nhựa

2.1 Phương pháp luận của nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng bảng IO 2018 được cập nhật từ bảng IO 2012 bằng phương pháp RAS Nghiên cứu tích hợp bảng IO 2018 với LCI trong phân tích dòng chất thải của các ngành kinh tế của Việt Nam

Hình 2.1 Quy trình thực hiện nghiên cứu

LCI cho nhựa và giấy

Đề xuất giải pháp quản lý chất

thải hiệu quả về tài nguyên

Kinh nghiệm quốc tế

2.2 Thu thập dữ liệu

Để thực hiện được các nội dung nghiên cứu của luận án, các dữ liệu được tiến hành thu thập từ các nguồn tài liệu uy tín ở trong nước và quốc tế (thông tin thứ cấp), khảo sát tại nhà máy, bãi chôn lấp (thông tin sơ cấp)

2.3.2 Cập nhật bảng IO

Bảng IO 2018 được cập nhật từ bảng IO 2012 bằng phương pháp RAS

2.3.3 Kỹ thuật gộp ngành trong bảng IO

Bảng IO 2018 gồm 164 ngành, để thuận tiện cho quá trình tính toán, nghiên cứu gộp 164 ngành thành 40 nhóm ngành

2.3.4 Kỹ thuật khai thác IO trong phân tích mối quan hệ liên ngành

Hệ số liên kết xuôi và liên kết ngược được sử dụng để phân tích mối quan hệ liên ngành của các ngành kinh tế

2.3.5 Kĩ thuật khai thác IO trong phân tích dòng chất thải

* Khai thác IO để xác định lượng phát sinh chất thải của các ngành

Hình 2.5 Phương pháp xác định lượng chất thải rắn phát sinh

Trong nền kinh tế có n ngành, chúng ta có thể tính toán ma trận hệ số

kỹ thuật (A) trong đó A là ma trận vuông n * n thể hiện các đầu vào trung gian mà mỗi ngành yêu cầu từ các ngành khác để tạo ra một đơn vị đầu ra Các đầu vào trung gian cần thiết từ các nhà cung cấp trực tiếp để sản xuất, gián tiếp và tổng đầu vào trung gian được xác định như sau [74]

= ( ) (25) Nếu | I-A | ≠ 0, thì (I-A) -1 có thể được tìm thấy và một nghiệm duy nhất được đưa ra bởi

= ( ) -1

F (26) = [( ) ( )]F (27) Tích hợp ma trận Gk với các đầu vào trung gian từ các nhà cung cấp trực tiếp (XD), cung cấp gián tiếp (XI) và tổng đầu vào trung gian (XT), nghiên cứu có thể ước tính lượng thu gom chất thải trực tiếp ( ), thu gom gián tiếp (C ) và tổng lượng thu gom ( ) của các ngành kinh tế theo các công thức sau đây [102]:

( ) (28) = ( ) -1

F (29)

C = = [( ) ( )]F (30) Trong đó ma trận Gk được xác định cho hai loại chất thải là chất thải rắn thông thường (NW) và chất thải rắn nguy hại (HW)

2.4 Phân tích kiểm kê vòng đời (LCI)

Nghiên cứu thực hiện phân tích kiểm kê vòng đời cho các sản phẩm giấy và nhựa theo bốn bước cơ bản như sau: Xác định mục tiêu và phạm vi, thu thập dữ liệu, phân tích kiểm kê, diễn giải kết quả [103]

Hệ số phát thải CTR

của các ngành

Sản lượng sản phẩm của các ngành

Lượng CTR phát sinh của các ngành năm 2018

Chuyển đổi đơn vị vật lý

Ma trận giá người sản xuất Lựa chọn

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích kiểm kê vòng đời (LCI)

để xác định hệ số phát sinh khí nhà kính và chất thải của các sản phẩm

giấy và nhựa Nội dung của phương pháp này được trình bày theo bốn bước chính của LCI

2.4.1 Xác định mục tiêu và phạm vi phân tích

2.4.2 Thu thập dữ liệu: khảo sát nhà máy, làng nghề, bãi chôn lấp 2.4.3 Kiểm kê phát thải

2.4.4 Diễn giải kết quả

2.5 Tích hợp IO và LCI trong phân tích dòng chất thải điển hình

Hình 2.6 Kỹ thuật khai thác IO trong phân tích dòng vật liệu điển

 Công tác thu gom, xử lý CTR

 Hoạt động tái chế CTR (hình thức, hiệu quả, tác động)

Các bài học kinh nghiệm về QLCTR của các Quốc gia trên thế giới

 Dòng chất thải điển hình cho ngành giấy và ngành nhựa

Phân tích và đánh giá

 Hiện trạng, xu hướng, hiệu quả

 Tính phù hợp với bối cảnh của Việt Nam

 Cơ sở dữ liệu

Đề xuất giải pháp quản lý chất thải hiệu quả về tài nguyên

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Mối quan hệ kinh tế liên ngành từ các ngành kinh tế của Việt Nam

3.1.1 Phân tích liên kết xuôi, liên kết ngược của các ngành kinh

tế

Nghiên cứu khai thác bảng IO 2018 để xác định độ nhạy và độ lan tỏa của các ngành kinh tế Trong 164 nhóm ngành kinh tế năm 2018 những nhóm ngành có hệ số lan tỏa và độ nhạy cao hơn 1, là những

nhóm ngành: Nhiên liệu xăng dầu (S60), dầu thô (S29), ngành gang,

sắt, thép (S74), máy móc thiết bị (S76), Hóa chất (S62), thiết bị điện (S86), giấy (S57), nhựa (S69) Đây là những nhóm ngành có vai trò

tạo động lực phát triển cho các ngành khác Ngành giấy và ngành nhựa đứng thứ 14 và 15 trên 164 ngành

Hình 3.1 Hệ số liên kết xuôi và liên kết ngược của 164 ngành kinh

Bảng 3.1 Độ lan tỏa và độ liên kết của một số ngành kinh tế trong

giai đoạn 2007-2018

LKX LKN LKX LKN LKX LKN

Thủy sản 0,554 1,505 0,533 1,257 0,407 1,251 Sản phẩm từ nhựa 2,107 1,007 2,615 1,295 2,646 1,211 Chế biến thịt 0,657 1,525 0,5173 1,456 0,428 1,340

Chế biến rau quả 0,591 1,332 0,444 1,080 0.353 1,017 Bánh kẹo 0,340 1,321 0,4014 1,213 0,308 1,199 Thức ăn chăn

nuôi

1,707 1,403 1,5937 1,259 0,969 1,191 Dệt 0,997 1,464 0,7472 1,286 0,741 1,232 Giấy 2,376 1,239 2,607 1,271 2,999 1,169 Hóa chất 1,886 1,400 4,345 1,026 3,991 0,991 Cao su 0,823 1,262 1,384 1,258 3,515 1,177

3.2 Dòng chất thải từ một số ngành sản xuất và tiêu dùng của Việt Nam

3.2.1 Lƣợng CTR phát sinh từ các ngành kinh tế của Việt Nam

* Lượng chất thải rắn của các ngành kinh tế sơ cấp

Trong năm 2018, một số ngành chính trong nhóm ngành kinh tế sơ cấp gồm nông nghiệp và khai khoáng đã phát sinh lượng thải khoảng 628,15 triệu tấn, chủ yếu trong đó là đất đá thải (342,79 triệu tấn) và các dạng phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp và chất thải chăn nuôi (285,35 triệu tấn) Trong các ngành kinh tế được đánh giá, sản xuất than có lượng chất thải rắn lớn nhất, chiếm tới 321 triệu tấn dạng đất

đá thải, sau đó là chăn nuôi (trâu bò, lợn, gia cầm) với lượng thải 237,1 triệu tấn, tiếp đến là cây trồng nông nghiệp là 48,2 triệu tấn

*Lượng chất thải rắn của các ngành kinh tế thứ cấp

Ước tính sơ bộ trên tổng lượng thải chất thải rắn từ một số ngành sản xuất thứ cấp cho thấy tổng lượng phát sinh chất thải rắn của các ngành công nghiệp năm 2018 là 80,8 triệu tấn, trong đó đóng góp phát thải của ngành sản xuất và phân phối điện là 62,79 triệu tấn, lượng chất thải này là tro xỉ nhiệt điện than, kết quả này có sự tương đồng cao so với báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2018[12]

3.2.2 Lƣợng CTR đƣợc thu gom của các ngành kinh tế Việt Nam

Dựa trên dữ liệu về thu gom CTR của các ngành năm 2018 từ Tổng cục thống kê cung cấp, và thông qua kĩ thuật phân tích chuỗi cung ứng kết hợp với suất thu gom chất thải, nghiên cứu đã xác định được lượng thu gom trực tiếp và thu gom gián tiếp của các ngành kinh tế

(Bảng 3.5) Trong năm 2018, lượng chất thải được thu gom của các

thành phần kinh tế ở Việt Nam là 410.897.214 tấn Tổng lượng chất thải được thu gom trực tiếp (122.664.395 tấn) và gián tiếp (288.232.820 tấn) trong toàn bộ chuỗi cung ứng Kết quả cho thấy,