Con người đã sống hàng nghìn năm ữong sự đa dạng sinh học, phụ thuộc vào sự đa dạng sinh học. Tuy nhiên, không phải ở giai đoạn lịch sử nào con người cũng nhận thức được tầm quan trọng sống còn của đa dạng sinh học. Có lẽ chính vì thế, khái niệm đa dạng sinh học hết sức mới so với lịch sử tri thức nhân loại. Mãi đến năm 1988, đa dạng sinh học vói tư cách là khái niệm mới xuất hiện trong tác phẩm “Biodiversity”
Trang 1 TIỂU LUẬN NGUYÊN LÝ TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ỨNG PHÓ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU BẰNG CÔNG NGHỆ THU HỒI VÀ SỬ DỤNG KHÍ METAN TỪ
NƯỚC THẢI
GVHD: T.S Trịnh Trường Giang HVTH: Lê Ngô Nguyên Hạnh
Lê Vũ Quốc Bảo Nguyễn Thanh Trúc
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ SƠ ĐỒ 5
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 6
MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 8
1.1 Khái niệm về biến đổi khí hậu 8
1.2 Hậu quả của biến đổi khí hậu 9
1.2.1 Tác động đến tự nhiên 9
1.2.2 Tác động đến con người 13
1.3 Nguyên nhân gây biến đổi khí hậu 15
1.3.1 Tự nhiên 15
1.3.2 Nhân tạo 16
CHƯƠNG 2 KHÍ METAN, CÔNG NGHỆ THU HỒI VÀ SỬ DỤNG 18
2.1 Tổng quan về khí metan 18
2.1.1 Khí metan 18
2.1.2 Nguồn gốc của khí metan: 18
2.1.3 Tác động của khí metan gây ra hiệu ứng nhà kính: 19
2.2 Công nghệ thu hồi khí Metan 20
2.3 Công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo 21 2.4 Các dự án tiêu biểu áp dụng thành công công nghệ thu hồi và sử dụng khí metan 22
Trang 3CHƯƠNG 3 ĐIỂN HÌNH DỰ ÁN ÁP DỤNG THU HỒI VÀ SỬ DỤNG KHÍ
METAN TẠI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SẮN TƯƠI 25
3.1 Giới thiệu chung 25
3.2 Cơ cấu tổ chức nhân sự 26
3.3 Quy trình sản xuất: 28
3.4 Đặc tính của nước thải sản xuất tinh bột sắn 29
3.5 Hệ thống xứ lý nước thải hiện tại 31
3.6 Hệ thống thu hồi khí Metan 34
3.7 Hệ thống sử dụng khí sinh học 34
3.8 Thông số đánh giá hệu quả, chỉ số đo lường 36
3.8.1 Giai đoạn 1 36
3.8.2 Giai đoạn 2 38
3.9 Kết quả thực hiện dự án 39
3.10 Phân tích ưu điểm và nhược điểm của công nghệ 41
3.10.1 Ưu điểm: 41
3.10.2 Nhược điểm 42
3.10.3 Phân tích những rào cản khi áp dụng phổ biến công nghệ 42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43
Kết luận 43
Kiến nghị 43
Tài liệu tham khảo 44
Bibliography 44
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Công thức cấu trúc không gian của Metan (CH4) 17
Hình 2.1 Phương pháp thu hồi và sử dụng khí metan 20
Hình 2.2: Phương pháp sử dụng năng lượng tái tạo thay thế năng lượng hóa thạch 21 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Tỷ lệ của khí metan trong khí nhà kính (Nguồn: EIA 2009) 19
Sơ đồ 2.2: Tỷ lệ các nguồn phát thải khí CH4 19
Sơ đồ 3.1 Cơ cấu tổ chức nhân sự 26
Bảng 3.1 Bảng chỉ tiêu ô nhiễm nước thải sản xuất tinh bột sắn 28
Sơ đồ 3.2 Sơ độ hệ thống bể UASB có thu hồi khí metan 33
Sơ đồ 3.3: Sơ đồ phạm vi của dự án 35
Bảng 3.1: Ước lượng giảm phát thải cho giai đoạn 1 (thu hồi khí metan) của dự án tính toán theo phương trình 3 39
Bảng 3.2 Ước lượng giảm phát thải cho giai đoạn 2 (sử dụng khí sinh học) của dự án tính theo phương trình 4 39
Bảng 3.3 Tổng giảm phát thải của dư án 40
Trang 5DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
GEO Global Environment Outlook, Viễn cảnhmôi trường toàn cầuIPCC
Intergovernmental Panel on ClimateChange, Ủy ban Liên chính phủ về Biến
đổi Khí hậu
IUCN International Union for Conservation ofNature, Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên
Quốc tếtCO2eq Tonnes Carbon dioxide equivalent,Tấn Cacbon đioxit tương đươngUNDP United Nations Development Programme,Chương trình Phát triển Liên Hiệp QuốcUNFCCC United Nations Framework Convention onClimate Change, Công ước khung Liên
Hiệp Quốc về Biến đổi Khí hậu
Trang 6MỞ ĐẦU
Biến đổi khí hậu đang là vấn đề cấp thiết trên toàn cầu đang ảnh hưởng đến tàinguyên và con người Biểu hiện thời tiết thất thường, thiên tai như ngập lụt, hạn hán bãoxảy ra ngày một nghiều và nghiêm trọng Ở Việt Nam trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độtrung bình năm đã tăng 0,7oC, mực nước biển đã dâng khoảng 20cm Theo đánh giá củaNgân hàng thế giới (2007), Việt Nam là một trong năm nước sẽ bị ảnh hưởng nghiêmtrọng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, trong đó vùng đồng băng sông Hồng vàsông Mê Kông bị ngập chìm nặng nhất Nếu mực nước biển dâng 1m sẽ có khoảng 10%dân số bị ảnh hưởng trực tiếp, tổn thất GDP khoảng 10% Nếu nước biển dâng 3m sẽ cókhoảng 25% dân số bị ảnh hưởng trực tiếp và tổn thất đối với GDP lên tới 25%
Ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn đem lại nguồn lợi kinh tế lớn cho quốc gia,tuy nhiên lại gây ô nhiễm do nước thải sản xuất có chứa nhiều thành phần ô nhiễm với cácchỉ tiêu BOD và COD cao hơn đến 150 lần so với quy chuẩn xả thải trước khi xử lý Tiềmnăng thu hồi Metan do quá trình phân hủy kỵ khí của tinh bột góp phần giảm khí Metan
do phân hủy ngoài môi trường và thay thế năng lượng của nhiên liệu hóa thạch từ đó gópphần giảm thiểu tác nhân gây hiệu ứng nhà kính
Từ những ảnh hưởng nghiêm trọng trên, việc ứng phó với biến đổi khí hậu, giảmphát thải khí nhà kính là vấn đề cần được nghiên cứu.Vì những lý do đó nhóm đã tiến
hành thực hiện đề tài: “ỨNG PHÓ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU BẰNG CÔNG NGHỆ THU HỒI VÀ SỬ DỤNG KHÍ METAN TỪ NƯỚC THẢI”.
Đối tượng nghiên cứu:
Công nghệ thu hồi và sử dụng khí metan từ nước thải
Trang 7 Mục tiêu nghiên cứu:
Biến đổi khí hậu, hậu quả và nguyên nhân gây nên biến đổi khí hậu
Khí metan, tính chất, nguồn gốc và tác động của khí metan lên hiệu ứng nhà kính vàgây biến đổi khí hậu
Các công nghệ thu hồi và sử dụng khí metan từ nước thải theo UNFCC
Tình hình áp dụng các công nghệ thu hồi và sử dụng khí metan trong và ngoài nước.Điển hình dự án áp dụng thu hồi và sử dụng khí metan tại nhà máy chế biến sắn tươi
Dự kiến kết quả đạt được và phân tích ưu nhược điểm cũng như khả năng nhân rộng
mô hình
Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu các dự án và đề tài đã được thực hiện về biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhàkính, thu hồi và sử dụng khí metan
Đề tài được tiến hành trong thời gian 2 tháng từ tháng 09/2017 đến tháng 10/2017
Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài tiến hành chủ yếu dựa trên phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu các dự
án, nghiên cứu có liên quan đến biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính, thu hồi và sử dụngkhí metan
Ý nghĩa khoa học:
Đề tài tạo cơ sở lý thuyết, tiền đề cho các nghiên cứu chuyên sâu và áp dụng thựctiễn cho thực hiện thu hồi và sử dụng khí metan từ nước thải, góp phần giảm thiểu khí nhàkính
Trang 8CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
1.1 Khái niệm về biến đổi khí hậu
Theo điều 1, điểm 2 của Công ước khung của Liên Hiệp Quốc về Biến đổi khí hậuUNFCCC (1992) là sự biến đổi của khí hậu do hoạt động của con người gây ra một cáchtrực tiếp hoặc gián tiếp làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và do sự biếnđộng tự nhiên của khí hậu quan sát được trong những thời kỳ có thể so sánh được
Theo Bộ Tài nguyên và môi trường (2008) định nghĩa biến đổi khí hậu: “là sự biếnđổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc sự dao động của khí hậu duy trì trongmột khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỉ hoặc dài hơn”
Theo ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu thì biểu hiện của biến đổi khí hậu là:
- Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên do sự nóng lên của bầu khí quyển toàn cầu
- Sự dâng cao mực nước biển do giãn nở vì nhiệt và băng tan
- Sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển
- Sự di chuyển của các đới khí hậu trên các vùng khác nhau cảu trái đất
- Sự thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuầnhoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hoá khác
- Sự thay đổi năng suất sinh học của hệ sinh thái, chất lượng và thành phần của thuỷquyển, sinh quyển, địa quyển
Trang 9Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu và mực nước biển dâng thườngđược coi là hai biểu hiện chính của biến đổi khí hậu.
Theo Chương trình Mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu năm 2007 thì:
Ứng phó: là các hoạt động của con người nhằm thích ứng và giảm nhẹ các tác nhân
gây ra biến đổi khí hậu
Thích ứng: là sự điều chỉnh hệ thống tự nhiên hoặc con người đối với hoàn cảnh
hoặc môi trường thay đổi, nhằm mục đích giảm khả năng bị tổn thương do dao động vàbiến đổi khí hậu hiện hữu hoặc tiềm tàng và tận dụng các cơ hội do nó mang lại
Mực nước biển dâng: là sự dâng mực nước của đại dương trên toàn cầu, trong đó
không bao gồm triều cường, nước dâng do bão,…Nước biển dâng tại một vị trí nào đó cóthể cao hơn hoặc thấp hơn so với trung bình toàn cầu vì có sự khác nhau về nhiệt độ củađại dương và các yếu tố khác
Kịch bản biến đổi khí hậu: là giả định có cơ sở khoa học về sự tiến triển trong
tương lai của các mối quan hệ giữa kinh tế - xã hội, phát thải khí nhà kính, biến đổi khíhậu và mực nước biển dâng
1.2 Hậu quả của biến đổi khí hậu
1.2.1 Tác động đến tự nhiên
Tài nguyên đất:
Việt Nam là một quốc gia được xếp vào loại khan hiếm đất, bình quân đất đầu ngườixếp thứ 159 và chỉ bằng khoảng 1/6 bình quân của thế giới Những thay đổi về điều kiệnthời tiết (nhiệt độ, lượng mưa, hiện tượng khí hậu cực đoan,…) đã làm diện tích đất bịxâm nhập mặn, khô hạn, hoang mạc hóa, ngập úng, xói mòn, rửa trôi, sạt lở… xảy ra ngàycàng nhiều hơn
Đất bị xâm nhập mặn: Hiện nay, nước mặn xâm nhập ngày càng sâu vào đất liền, độmặn tăng cao và thời gian ngập mặn kéo dài Đó là hậu quả của các yếu tố: nước biểndâng cao; lưu lượng nước sông trong mùa khô ít đi…
Trang 10Năm 2005, tình trạng xâm nhập mặn sớm, xâm nhập sâu, độ mặn cao và thời gianduy trì dài xảy ra phổ biến ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long Trên sông Tiền, sôngHàm Luông, sông Cổ Chiên xâm nhập mặn đã tiến sâu vào phạm vi 60 - 80 km Còn trêntuyến sông Hậu, nhập mặn cũng vào sâu 60 - 70 km Riêng các dòng sông chính như Vàm
Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông độ mặn đã xâm nhập sâu tới mức kỷ lục 120 - 140km
Hiện tượng nhiễm mặn vùng ven biển còn ở nhiều các khu vực khác Nước mặnxâm nhập sâu kết hợp với suy giảm nguồn nước ở hạ lưu đã gây ảnh hưởng lớn đến nhiềudiện tích đất sản xuất nông nghiệp
Đất bị khô hạn và hoang mạc hóa: Sự phối hợp không hài hòa giữa chế độ nhiệt vàchế độ mưa tạo nên sự khắc nghiệt có khả năng thúc đẩy các quá trình hạn hán, hoangmạc hóa của đất Nguy cơ nắng nóng và đất đai bị khô cằn nhiều hơn làm giảm năng suấttrồng trọt
Đất bị ngập úng: Những năm gần đây thiên tai, lũ lụt, hiện tượng triều cường xảy raliên tiếp đã làm cho vấn đề ngập úng đất ngày càng trở nên nghiêm trọng
Đất bị xói mòn, rửa trôi: biến đổi khí hậu gây rối loạn chế độ mưa nắng, nguy cơnắng nóng nhiều hơn, lượng mưa thay đổi, lượng dinh dưỡng trong đất bị mất cao hơntrong suốt các đợt mưa dài, gây ra hiện tượng xói mòn nhiều hơn Các quan trắc có hệthống về xói mòn đất từ 1960 đến nay cho thấy trên thực tế có khoảng 10 - 20% lãnh thổViệt Nam bị ảnh hưởng xói mòn từ trung bình đến mạnh
Sạt lở đất: Tình hình sạt lở đất trong mấy thập niên vừa qua đã xảy ra rất phổ biếnvới hai loại hình sạt lở đó là xói lở bờ biển; sạt lở đất ven sông và vùng cao Sạt đất, trượt
lở đất không chỉ làm lấp đất đang sản xuất mà còn làm hư hại đường giao thông, côngtrình xây dựng và có những vụ đã vùi lấp một phần diện tích bản làng, sông, suối
Tài nguyên nước:
Trang 11Trên thế giới, do sự nóng lên của khí hậu toàn cầu nên các lớp băng tuyết sẽ bị tannhanh trong những thập niên tới Trong thế kỷ XX, mực nước biển tại châu á dâng lêntrung bình 2,4 mm/năm, riêng thập niên vừa qua là 3,1 mm/năm, dự báo sẽ tiếp tục dângcao hơn trong thế kỷ XXI khoảng 2,8mm - 4,3 mm/năm Mực nước biển dâng lên có thểnhấn chìm nhiều vùng rộng lớn, nơi ở của hàng triệu người sống ở các khu vực thấp ởViệt Nam, Bangladesh, Ấn Độ và Trung Quốc,… làm khan hiếm nguồn nước ngọt ở một
số nước châu Á do biến đổi khí hậu đã làm thu hẹp các dòng sông băng ở dãy Hymalayas.Riêng Việt Nam là một trong 5 nước sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổikhí hậu và nước biển dâng Theo tính toán của các chuyên gia nghiên cứu biến đối khíhậu, đến năm 2100, nhiệt độ trung bình ở Việt Nam có thể tăng lên 30C và mực nước biển
có thể dâng 1m Theo đó, khoảng 40 nghìn km2 đồng bằng ven biển Việt Nam sẽ bị ngập.Theo dự báo của Chương trình phát triển Liên Hiệp Quốc (UNDP), các tác động trên sẽgây thiệt hại khoảng 17 tỉ USD mỗi năm và khiến khoảng 17 triệu người không có nhà.Còn Văn phòng quản lý điều tra tài nguyên biển và môi trường (thuộc Bộ Tài nguyên vàMôi trường) dự báo: mực nước biển ở Việt Nam sẽ dâng từ 15 - 90 cm vào năm 2070 Ngoài ra biến đổi khí hậu còn tác động đến dòng chảy các sông ngòi; tác động đếnbốc thoát hơi nước và tác động đến mực nước ngầm
Tài nguyên không khí
Môi trường không khí được xem là môi trường trung gian tác động trực tiếp hoặcgián tiếp đến các môi trường khác Nó là nơi chứa các chất độc hại gây nên biến đổi khíhậu, và chính biến đổi khí hậu sẽ tác động ngược lại môi trường không khí, làm cho chấtlượng không khí ngày càng xấu hơn:
Ô nhiễm không khí:
+ Núi lửa: phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói, khí CO2, CO, bụi giàu sulphua,ngoài ra còn metan và một số khí khác Bụi được phun cao và lan tỏa rất xa
Trang 12+ Bão bụi: cuốn vào không khí các chất độc hại như NH3, H2S, CH4…
+ Cháy rừng: sinh ra nhiều tro và bụi, CO2, CO,…
Tăng nhiệt độ không khí:
Nhiệt độ toàn cầu có thể tăng 40oC, đến năm 2050 nếu phát thải khí nhà kính vẫn có
xu hướng tiếp tục tăng như hiện nay, một nghiên cứu mới được đưa ra gần đây tại hộinghị khoa học đánh giá về tình trạng và hậu quả của trái đất ấm dần lên tại trường đại họcOxford (Anh Quốc) Các nhà khoa học cũng cho rằng nhiệt độ ấm dần lên sẽ có ảnhhưởng đặc biệt nghiêm trọng đến một số khu vực như Bắc Cực, Tây và Nam Phi vì tạinhững vùng này nhiệt độ sẽ tăng thêm tới 100oC
Sinh quyển
Mất đa dạng sinh học ngày nay đang diễn ra một cách nhanh chóng chưa từng có, kể
từ thời kỳ các loài khủng long bị diệt chủng cách đây khoảng 65 triệu năm và tốc độ biếnmất của các loài hiện nay ước tính gấp khoảng 100 lần so với tốc độ mất các loài tronglịch sử Trái đất, và trong những thập kỷ sắp tới mức độ biến mất của các loài sẽ gấp1.000- 10.000 lần Có khoảng 10% các loài đã biết được trên thế giới đang cần phải cónhững biện pháp bảo vệ, trong đó có khoảng 16.000 loài được xem là đang có nguy cơ bịdiệt chủng Trong số các loài thuộc các nhóm động vật có xương sống chính đã đượcnghiên cứu khá kỹ, có hơn 30% các loài ếch nhái, 23% các loài thú và 12% các loài chim(IUCN, 2005)
Tình trạng nguy cấp của các loài không phân bố đều giữa các vùng trên thế giới Cácvùng rừng ẩm nhiết đới có số loài nguy cấp nhiều nhất, trong đó có nước ta, rồi đến cácvùng rừng khô nhiệt đới, vùng đồng cỏ miền núi Sự phân bố của các loài nguy cấp nướcngọt chưa được nghiên cứu kỹ, nhưng kết quả nghiên cứu ở một số vùng cho biết rằng cácloài ở nước ngọt nhìn chung có nguy cơ bị tiêu diệt cao hơn rất nhiều so với các loài ởtrên đất liền (Smith và Darwall 2006, Stein và cs 2000) Nghề khai thác thuỷ sản đã bị
Trang 13suy thoái nghiêm trọng, và đã có đến 75% ngư trường trên thế giới đã bị khai thác cạnkiệt hay khai thác quá mức (GEO 4, 2007).
1.2.2 Tác động đến con người
Trên thế giới:
Kết quả nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đối với con người do Tổ chứcGlobal Humanitarian Forum của cựu tổng Thư ký Liên Hiệp Quốc, Kofi Annan công bốcho biết, hiện nay, biến đổi khí hậu đã cướp đi mạng sống của 300.000 người mỗi năm vàảnh hưởng đến cuộc sống của 300 triệu người trên trái đất do tác động từ những đợt nắngnóng, lũ lụt và cháy rừng gây ra
Hàng triệu người sống trong các khu nhà ổ chuột trở thành nạn nhân tiềm tàng củacác cơn bão hoặc cuồng phong Cơn bão Katrina đã làm thiệt mạng 1850 người ở Mỹ, còncơn bão Nargis đã lấy đi sinh mạng của gần 150.000 người ở Birma
Theo ước tính chỉ trong năm 2003 các đợt nóng bất thường ở châu Âu đã làm hơn70.000 người chết Đến năm 2100 nhiệt độ mùa hè tại đông bắc Ấn Độ và Australia sẽvượt quá 50oC.Tại tây nam và nam châu Âu, nhiệt độ sẽ lên tới 40oC Ước tính, các hậuquả về sức khỏe do sự nóng lên toàn cầu gây ra bệnh tật hoặc tử vong đối với dân châuPhi sẽ khắc nghiệt hơn 500 lần so với dân châu Âu
Các nhà khoa học ước tính rằng sự tăng nhiệt độ lên 1oC sẽ khiến cho năng lực sảnxuất lương thực giảm tới 17% Do vậy, giá lương thực sẽ tăng cao và nạn đói sẽ gia tăng ởcác quốc gia hiện đang phải đối mặt với những vấn đề này “Ngày nay có 1 tỷ người đangthiếu dinh dưỡng Nếu như xuất hiện bùng nổ dân số ở Trung Quốc hay Ấn Độ vào cuốithế kỷ này thì một nửa dân số thế giới có thể lâm vào tình trạng thiếu ăn”
Những căn bệnh hiện nay đang hoành hành chủ yếu tại các khu vực nhiệt đới và cậnnhiệt đới như sốt rét, viêm màng não, sốt xuất huyết… sẽ lan rộng ra trên phạm vi toàncầu Đến năm 2080 số người mắc bệnh sốt rét sẽ tăng thêm 260-320 triệu người Sẽ có 6
Trang 14triệu người mắc bệnh sốt xuất huyết (hiện tại con số này là 3,5 triệu người) Điều này đòihỏi phải có sự tổ chức lại hệ thống chăm sóc sức khỏe, trong đó có huấn luyện nhân viên
y tế để họ có thể đối phó với những căn bệnh nguy hiểm nói trên
Đến năm 2020 trên 250 triệu dân châu Phi sẽ không được đáp ứng đầy đủ nhu cầu
về nước sạch Việc thiếu nước làm gia tăng các bệnh truyền nhiễm và các bệnh về đường
hô hấp Tổ chức WaterAid từng thông báo rằng bệnh tả do thiếu vệ sinh và thiếu nướcsạch là nguyên nhân làm gia tăng tỷ lệ tử vong ở trẻ em và tỷ lệ này còn cao hơn tỷ lệ tửvong do AIDS, sốt rét và lao cộng lại Trên thế giới hiện có khoảng 1,5 tỷ người khôngtiếp cận được với nguồn nước sạch
“Nếu không hành động ngay thì trong vòng từ 50 tới 100 năm nữa con cháu chúng
ta sẽ phải trả giá cho hậu quả của thay đổi khí hậu do cách sống phung phí của chúng tahiện nay Đây là mối đe dọa cho sự tồn vong của chính con người.”
Đối với Việt Nam:
Những đối tượng dễ bị tổn thương nhất là những nông dân nghèo, các dân tộc thiểu
số ở miền núi, người già, trẻ em và phụ nữ
Tình trạng nóng lên làm thay đổi cấu trúc mùa nhiệt hàng năm Ở miền Bắc, mùađông sẽ ấm lên, dẫn tới thay đổi đặc tính trong nhịp sinh học của con người
Nhiệt độ tăng làm tăng tác động tiêu cực đối với sức khoẻ con người, dẫn đến giatăng một số nguy cơ đối với tuổi già, người mắc bệnh tim mạch, bệnh thần kinh
Thiên tai như bão, tố, nước dâng, ngập lụt, hạn hán, mưa lớn và sạt lở đất v.v… giatăng về cường độ và tần số làm tăng số người bị thiệt mạng và ảnh hưởng gián tiếp đếnsức khoẻ thông qua ô nhiễm môi trường, suy dinh dưỡng, bệnh tật
Trang 15Biến đổi khí hậu làm tăng khả năng xảy ra một số bệnh nhiệt đới: sốt rét, sốt xuấthuyết, làm tăng tốc độ sinh trưởng và phát triển nhiều loại vi khuẩn và côn trùng, vật chủmang bệnh, làm tăng số lượng người bị bệnh nhiễm khuẩn dễ lây lan.
1.3 Nguyên nhân gây biến đổi khí hậu
1.3.1 Tự nhiên
Những nguyên nhân tự nhiên gây nên sự thay đổi của khí hậu trái đất có thể là từbên ngoài, hoặc do sự thay đổi bên trong và tương tác giữa các thành phần của hệ thốngkhí hậu trái đất, bao gồm:
Thay đổi của các tham số quĩ đạo trái đất Do trái đất tự quay xung quanh trục của
nó và quay quanh mặt trời, theo thời gian, một vài biến thiên theo chu kỳ đã diễn ra Cácthay đổi về chuyển động của trái đất gồm: sự thay đổi của độ lệch tâm có chu kỳ dao độngkhoảng 96.000 năm; độ nghiêng trục có chu kỳ dao động khoảng 41.000 năm và tuế sai(tiến động) có chu kỳ dao động khoảng từ 19.000 năm đến 23.000 năm Những biến đổichu kỳ năm của các tham số này làm thay đổi lượng bức xạ mặt trời cung cấp cho hệthống khí hậu và do đó làm thay đổi khí hậu trái đất
Biến đổi trong phân bố lục địa - biển của bề mặt trái đất: Bề mặt trái đất có thể bịbiến dạng qua các thời kỳ địa chất do sự trôi dạt của các lục địa, các quá trình vận độngkiến tạo, phun trào của núi lửa,… Sự biến dạng này làm thay đổi phân bố lục địa - đạidương, hình thái bề mặt trái đất, dẫn đến sự biến đổi trong phân bố bức xạ mặt trời trongcân bằng bức xạ và cân bằng nhiệt của mặt đất và trong hoàn lưu chung khí quyển, đạidương Ngoài ra, các đại dương là một thành phần chính của hệ thống khí hậu, dòng hảilưu vận chuyển một lượng lớn nhiệt trên khắp hành tinh Thay đổi trong lưu thông đạidương có thể ảnh hưởng đến khí hậu thông qua sự chuyển động của CO2 vào khí quyển
Sự biến đổi về phát xạ của mặt trời và hấp thụ bức xạ của trái đất: Sự phát xạ của mặt trời
đã có những thời kỳ yếu đi gây ra băng hà và có những thời kỳ hoạt động mãnh liệt gây rakhí hậu khô và nóng trên bề mặt trái đất Ngoài ra, sự xuất hiện các vết đen mặt trời làm
Trang 16cho cường độ tia bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất thay đổi, năng lượng chiếu xuốngmặt đất thay đổi làm thay đổi nhiệt độ bề mặt trái đất Hoạt động của núi lửa: Khí và tronúi lửa có thể ảnh hưởng đến khí hậu trong nhiều năm Bên cạnh đó, các sol khí do núilửa phản chiếu bức xạ mặt trời trở lại vào không gian, và vì vậy làm giảm nhiệt độ lớp bềmặt trái đất Có thể thấy rằng nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu do các yếu tố tự nhiên
là biến đổi từ từ, có chu kỳ rất dài, vì thế, nếu có, thì chỉ đóng góp một phần rất nhỏ vàobiến đổi khí hậu trong giai đoạn hiện nay
1.3.2 Nhân tạo
Biến đổi khí hậu trong giai đoạn hiện tại là do các hoạt động của con người làm phátthải quá mức các khí nhà kính vào bầu khí quyển Những hoạt động của con người đã tácđộng lớn đến hệ thống khí hậu, đặc biệt kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (khoảng từ năm1750) Theo IPCC, sự gia tăng khí nhà kính kể từ những năm 1950 chủ yếu có nguồn gốc
từ các hoạt động của con người Hay nói cách khác, nguyên nhân chính của sự nóng lêntoàn cầu trong giai đoạn hiện nay bắt nguồn từ sự gia tăng khí nhà kính có nguồn gốc từhoạt động của con người (IPCC, 2013) Kể từ thời kỳ tiền công nghiệp, con người đã sửdụng ngày càng nhiều năng lượng, chủ yếu từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, dầu,khí đốt), qua đó đã phát thải vào khí quyển các khí gây hiệu ứng nhà kính, dẫn đến làmgia tăng nhiệt độ của trái đất Sự gia tăng nồng độ các khí nhà kính làm giảm bức xạ hồngngoại thoát từ mặt đất ra ngoài vũ trụ, làm tăng nhiệt lượng tích lũy của trái đất và dẫnđến sự ấm lên của hệ thống khí hậu Sự gia tăng của nhiệt độ bề mặt trái đất kéo theonhiều thay đổi khác, như làm giảm lượng băng và diện tích được phủ băng và tuyết, làmthay đổi độ che phủ bề mặt Do nước biển và đất có hệ số phản xạ thấp hơn so với biểnbăng và tuyết, nên khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời của trái đất sẽ tăng lên Các đạidương và bề mặt đất hấp thụ nhiều nhiệt sẽ tiếp tục làm giảm lượng băng và diện tích phủbăng và tuyết Các khí nhà kính được khống chế trong Công ước khí hậu bao gồm: các-bon điôxit (CO2), Mê tan (CH4), Nitơ ôxit (N2O), Hydro fluorocarbons (HFCs),Perfluorocarbons (PFCs), Sulfur hexafluoride (SF6) Theo báo cáo lần thứ 5 của IPCC,
Trang 17nồng độ các khí nhà kính như CO2, CH4, và N2O trong bầu khí quyển đã tăng với một tốc
độ chưa từng có trong vòng 800.000 năm trở lại đây Nồng độ của CO2 đã tăng khoảng40% so với thời kỳ tiền công nghiệp, chủ yếu là do sự phát thải từ đốt các nhiên liệu hóathạch và thay đổi của bề mặt đệm Đại dương đã hấp thụ khoảng 30% lượng CO2 do conngười thải ra, gây ra sự axit hóa đại dương (IPCC, 2013) Vào năm 2011, nồng độ của cáckhí nhà kính như CO2, CH4, N2O lần lượt là 391 ppm, 1803 ppb, và 324 ppb, tương ứngvới mức tăng lần lượt là 40%, 150% và 20% so với thời kỳ tiền công nghiệp (IPCC,2013) Mức tăng trung bình của nồng độ khí nhà kính trong thế kỷ vừa qua là chưa từng
có trong suốt 22.000 năm qua Từ năm 1759 đến năm 2011, lượng phát thải CO2 vào khíquyển do sử dụng nhiên liệu hóa thạch và sản xuất xi măng là 375 tỷ tấn các-bon (GtC),trong khi chặt phá rừng và các hoạt động làm thay đổi sử dụng đất thải ra xấp xỉ 180 GtC.Tổng cộng, mức phát thải do con người vào kho ảng 555 GtC (IPCC, 2013)
Trang 18CHƯƠNG 2 KHÍ METAN, CÔNG NGHỆ THU HỒI VÀ SỬ DỤNG
2.1 Tổng quan về khí metan
2.1.1 Khí metan
Metan là hợp chất hóa học có công thức hóa học là CH4 với một nguyên tử Cacbon và 3nguyên tử hydro
Hình 2.1: Công thức cấu trúc không gian của Metan (CH4)
Ở điểu kiện chuẩn, metan là khí không màu, không vị, hóa lỏng nhiệt độ -162 oC,hóa rắn ở -183oC Tại lớp trầm tích dưới đáy đại dương, đặc biệt là Bắc Băng Dương,hàng triệu tấn metan tồn tại dạng rắn qua quá trình phân hủy của thực vật sau hàng nghìnnăm
2.1.2 Nguồn gốc của khí metan:
Khí metan sinh ra từ các nguồn sau:
-Khí sinh ra từ hoạt động phân hủy kị khí các vùng ngập nước : đầm lầy, ao hồ, trầm tíchđáy biển
-Chất thải chăn nuôi, từ dạ dày của động vật nhai lại
Trang 19-Từ hoạt động khai thác dầu mỏ, đốt nhiên liệu hóa thạch, chưng cất, than đá…
2.1.3 Khí metan và hiệu ứng nhà kính:
Metan phát thải từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo chiếm 16% phát thải khí nhà kínhtoàn cầu biểu đồ 2.1 Tỷ lệ của khí metan trong khí nhà kính Trong năm 2005, phát thảikhí nhà kính toàn cầu ước tính khoảng 44 nghìn tỷ tấn CO2 tương đương với khối lượngcủa metan là 7 nghìn tỷ tấn CO2 tương đương (U.S CCSP, 2006)
Trong đó các nguồn nhân tạo bao gồm nông nghiệp, mỏ than đá, bãi chôn lấp và khíthiên nhiên cùng các hoạt động khai thác dầu mỏ Nguồn nhân tạo chiếm khoảng 60%lượng CH4 sinh ra từ các nguồn còn lại là nguồn tự nhiên Biểu đồ 2.2 Tỷ lệ các nguồnphát thải khí CH4
Qua hai thế kỷ qua, nồng độ khí metan trong khí quyển đã tăng lên gấp đôi Tốc độgia tăng phát thải khí metan đã giảm Nguyên nhân là do sự gia tăng nhận thức toàn cầu
và việc áp dụng công nghệ thu hồi và sử dụng khí metan (U.S CCSP, 2006)
Nito OxitMetan
Trang 20Sơ đồ 2.1: Tỷ lệ của khí metan (CH4) trong khí nhà kính (Nguồn: EIA 2009)
Lên men đường ruột gia súcPhân bón
Sơ đồ 2.2: Tỷ lệ các nguồn phát thải khí Metan (CH4)
2.2 Công nghệ thu hồi khí Metan
Theo UNFCC (2009), các công nghệ thu hồi khí Metan từ chất hữu cơ sinh học trongnước thải theo các phương pháp như sau:
a) Thay thế hệ thống xử lý nước thải hoặc hệ thống xử lý bùn thải bằng hệ thống yếm khí
có hệ thống thu hồi và đốt khí metan;
b) Áp dụng hệ thống xử lý bùn kỵ khí có thu hồi và đốt khí metan cho một nhà máy xử lýnước thải chưa có công nghệ xử lý bùn;
c) Áp dụng công nghệ thu hồi khí metan cho hệ thống xử lý bùn thải hiện hữu;
d) Áp dụng công nghệ thu hồi và đốt khí metan cho hệ thống xử lý nước thải có bước xử
lý kỵ khí hiện hữu như bể kỵ khí, đầm kỵ khí, hầm tự hoại, hoặc nhà máy côngnghiệp
e) Áp dụng công nghệ xử lý nước thải kỵ khí có thu hồi và đốt khí metan, có hoặc không
có quá trình xử lý yếm khí đi kèm, cho dòng nước thải chưa được xử lý
f) Áp dụng cho hệ thống xử lý nước thải nhiều giai đoạn với công nghệ thu hồi và đốtkhí metan, có hoặc không có xử lý bùn thải, áp dụng cho hệ thống chưa có công nghệ
Trang 21thu hồi khí metan (ví dụ: việc áp dụng bể kỵ khí có công nghệ thu hồi khí metan nhưmột bước xử lý tuần tự thay thế cho xử lý bằng đầm phá kị khí mà không có thu hồikhí metan).
Hình 2.1 Phương pháp thu hồi và sử dụng khí metan 2.3 Công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo
Bao gồm các công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo được áp dụng cho các hộ giađình, các cá nhân sử dụng năng lượng nhiệt mà năng lượng tái tạo này thay thế cho nănglượng hóa thạch Ví dụ điển hình như sử dụng máy đun nước nóng, máy sấy dùng nănglượng mặt trời, bếp năng lượng mặt trời, năng lượng sinh ra từ sinh khối cho quá trìnhđun nóng nước, sưởi ấm phòng, sấy khô, và một số công nghệ khác mà cấp năng lượngnhiệt không sử dụng nguyên liệu hóa thạch Các hệ thống sản xuất sinh khối sinh học mà
có khả năng sản xuất nhiệt và điện (UNFCCC, 2009)
Phát năng lượngĐốt
Trang 22Hình 2.2: Phương pháp sử dụng năng lượng tái tạo thay thế năng lượng hóa thạch 2.4 Các dự án tiêu biểu áp dụng thành công công nghệ thu hồi và sử dụng khí metan
Trên thế giới:
Dự án thu hồi khí metan từ hệ thống quản lý chất thải tại Philippines năm 2010 Dự
án bao gồm ba thành phần, hệ thống hầm biogas từ chất thải chăn nuôi heo sẽ cung cấpnguồn cacbon thông qua hệ thống xử lý nước thải có thu hồi và đốt khí metan, nếu không
có hệ thống này thì thông thường khí sinh ra sẽ phát tán vào khí quyển Thành phần thứhai là lắp đặt bộ thu khí từ bãi chôn lấp đã đóng và các bãi chôn lấp hợp vệ sinh Việcmua giảm phát thải sẽ làm cho phép sự xác nhận bởi một công ty kiểm toán bên thứ bađược công nhận (Johannes Heister, 2010)
Dự án thu hồi metan và sử dụng hiệu quả hệ thống phát điện tại bãi chôn lấpNORTE III-B, Buenos Aires, Aegentina năm 2012 Dự án nhằm giảm thiểu khí nhà kínhqua việc trích, thu hồi và đốt khí sinh ra từ phân hủy kỵ khí của rác thải tại bãi chôn lấp
Sử dụng một phần khí thu được cho mục đích phát điện Nếu không có dự án, khí thải
