Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Chất thải nông nghiệp là một trong những thách thức môi trường lớn đối với nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam và Israel. Tại Israel – quốc gia có nền nông nghiệp công nghệ cao phát triển mạnh mẽ trên các vùng đất khô cằn và sa mạc, công tác quản lý chất thải nông nghiệp được chú trọng nhằm bảo vệ nguồn nước ngầm, đất đai và duy trì hệ sinh thái bền vững. Khu vực Idan (thuộc Hội đồng khu vực Trung Arava, miền Nam Israel) là một cộng đồng nông nghiệp đặc thù hình thành trên vùng sa mạc khắc nghiệt, nơi các hoạt động canh tác trong nhà kính tạo ra khối lượng lớn phụ phẩm cây trồng, vật tư tiêu hao và bao bì hóa chất nông nghiệp. Đề tài được thực hiện trong khuôn khổ chương trình thực tập sinh nông nghiệp kéo dài 11 tháng tại Israel nhằm khảo sát thực tế quy trình quản lý chất thải nông nghiệp, từ đó cung cấp cơ sở thực tiễn phục vụ định hướng áp dụng có chọn lọc tại Việt Nam.
Mục tiêu chung và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của khóa luận được xác định rõ ràng:
- Mục tiêu chung: Điều tra, đánh giá hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải nông nghiệp trên địa bàn khu vực Idan, vùng Arava, Israel; trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý môi trường bền vững tại địa phương.
- Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Tìm hiểu điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế - xã hội tại khu vực Idan.
- Xác định nguồn gốc, thành phần và tính toán khối lượng phát sinh rác thải nông nghiệp tại các trang trại (farm).
- Đánh giá thực trạng công tác thu gom, vận chuyển, tỷ lệ tồn dư và các công nghệ xử lý rác thải nông nghiệp đang được áp dụng.
- Nhận diện những tồn tại, bất cập và đề xuất giải pháp cải thiện công tác quản lý rác thải nông nghiệp tại khu vực nghiên cứu.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải nông nghiệp (rác trồng trọt, rác trang thiết bị - vật tư nông nghiệp và rác thải nông nghiệp nguy hại).
- Phạm vi không gian: Địa bàn khu vực moshav Idan, thung lũng Arava, miền Nam Israel (khảo sát trực tiếp tại 8 trang trại đại diện và bãi tập kết rác tập trung của khu vực).
- Phạm vi thời gian: Khảo sát thực địa được thực hiện từ tháng 08/2016 đến tháng 06/2017; chuỗi số liệu khí hậu kế thừa từ trạm quan trắc OpenStreetMap giai đoạn 2010–2014 và số liệu phát sinh, thu gom rác giai đoạn 2012–2016.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Cơ sở lý thuyết và khung pháp lý
Nghiên cứu dựa trên các khái niệm chuyên ngành về chất thải rắn, rác thải sinh hoạt (Trần Hiếu Nhuệ và cs, 2001), chất thải tổng thể (Nguyễn Xuân Nguyên, 2004), cùng định nghĩa về rác thải nông nghiệp và chất thải nguy hại nông nghiệp (Trương Thành Nam, 2007). Khung quản lý rác thải nông nghiệp bao gồm toàn bộ chu trình: phân loại tại nguồn, lưu giữ tạm thời, thu gom, vận chuyển, tái chế, tái sử dụng và xử lý tiêu hủy cuối cùng.
Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và quy chế quản lý của Israel được sử dụng làm cơ sở đối chiếu gồm:
- Quy chế kiểm soát chất thải Nông nghiệp số 377/2008 (ban hành ngày 09/12/2008).
- Quy chế Quản lý Chất thải Nông nghiệp (Agricultural Waste Control Regulations - AWCR) ban hành tháng 07/2015.
- Hướng dẫn của Dịch vụ Bảo tồn Tài nguyên Thiên nhiên (tháng 10/2013).
- Các quy định năm 1991 cấm phun rải hóa chất/chất sinh học bằng đường hàng không và cấm xúc rửa bao bì, thiết bị thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) gần các nguồn nước.
- Mô hình điều phối bao bì đóng gói quốc gia của Hiệp hội TAMIR và các giải pháp công nghệ thu hồi năng lượng, xử lý bãi chôn lấp hợp vệ sinh của tập đoàn Veridis.
Phương pháp nghiên cứu
Khóa luận kết hợp đồng bộ ba nhóm phương pháp nghiên cứu môi trường học:
- Phương pháp kế thừa: Thu thập, tổng hợp các tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của vùng Arava và moshav Idan; các báo cáo thống kê của Cục Thống kê Trung ương Israel (CBS), Ngân hàng Thế giới (WB), Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), Bộ Bảo vệ Môi trường Israel và các nghiên cứu quản lý chất thải nông thôn tại Việt Nam.
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Tiến hành quan sát, điều tra trực tiếp quy trình sản xuất và thu gom tại 8 trang trại nông nghiệp trên địa bàn Idan (gồm: Farm Kedma, Farm Dudu, Farm Galili, Farm 82, Farm 36, Farm 42, Farm 32, Farm 86) cùng bãi tập kết rác thải của khu vực. Thực hiện cân đo trực tiếp khối lượng rác thải phát sinh hàng tháng, phân tích thành phần lý tính và thống kê lượng rác được thu gom, lượng rác tồn dư.
- Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu: Số liệu điều tra được nhập liệu, xử lý thống kê toán học và trực quan hóa dưới dạng bảng biểu so sánh, biểu đồ cơ cấu bằng phần mềm Microsoft Excel và Microsoft Word.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Phần mở đầu nêu rõ tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường nông nghiệp trong bối cảnh toàn cầu hóa và biến đổi khí hậu. Tác giả chỉ ra tính cấp thiết của việc tiếp cận mô hình quản lý chất thải tiên tiến tại Israel – quốc gia có nền nông nghiệp ứng dụng công nghệ hàng đầu thế giới dù nằm trên địa hình sa mạc – nhằm rút ra bài học kinh nghiệm thực tiễn cho Việt Nam. Phần này xác định đầy đủ mục tiêu tổng quát, 4 mục tiêu cụ thể, ý nghĩa lý luận khoa học và giá trị ứng dụng thực tiễn của đề tài.
Phần 2: Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Chương này tổng kết có hệ thống cơ sở lý luận và bức tranh thực trạng quản lý chất thải:
- Khái niệm và phân loại chất thải nông nghiệp: Phân nhóm chi tiết thành chất thải hữu cơ (thân cây, lá, quả hỏng) và chất thải vô cơ (nilon phủ đất/nhà kính, bao bì carton, dây buộc cây, ống tưới nhỏ giọt, chai lọ thuốc BVTV). Phân tích nguy cơ ô nhiễm do nước rỉ rác (chứa COD, BOD5, N-NH3, vi sinh vật gây bệnh) đối với đất, không khí và các tầng nước ngầm sa mạc.
- Thực trạng phát sinh rác thải trên thế giới và Israel: Báo cáo dữ liệu từ WB (khối lượng rác đô thị toàn cầu dự kiến đạt 2,2 tỷ tấn/năm vào năm 2025), tình trạng ô nhiễm chất thải nông nghiệp tại Việt Nam (hơn 13 triệu tấn rác sinh hoạt nông thôn, 7.500 tấn bao bì thuốc BVTV/năm). Tại Israel, lượng chất thải phát sinh tăng từ 3,94 triệu tấn (1996) lên 4,76 triệu tấn (2011), với lượng rác sinh hoạt trung bình 1,67 kg/người/ngày (năm 2010), cao hơn mức trung bình 1,48 kg/người/ngày của khối OECD.
- Các giải pháp công nghệ xử lý rác tại Israel: Phân tích mô hình phân loại màu thùng rác của TAMIR (cam: bao bì, xanh lam: giấy, xám: kim loại, tím: thủy tinh, lồng xanh: chai nhựa); các công nghệ hiện đại bao gồm công nghệ sản xuất nhiên liệu từ rác (RDF), bãi chôn lấp thu hồi khí sinh học (bioreactor phát điện) của Veridis, ủ phân hữu cơ (compost), ép kiện thủy lực tỷ số nén cao, công nghệ Hydromex (polyme hóa rác nghiền tạo vật liệu composite), công nghệ Seraphin (xử lý vi sinh, tuyển từ và chế biến 1 tấn rác thành 300–350 kg vật liệu vô cơ cùng 250–300 kg phân vi sinh) và xuất khẩu phế liệu kỹ thuật.
Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Trình bày cụ thể địa bàn thực tập tại moshav Idan trong giai đoạn 08/2016–06/2017. Thiết kế 4 nội dung nghiên cứu gắn liền với khảo sát thực địa tại 8 trang trại tiêu biểu. Mô tả quy trình thu thập dữ liệu thứ cấp, quy trình cân đo phân loại rác thải tại hiện trường và phương pháp xử lý số liệu thống kê.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương kết quả phản ánh toàn bộ dữ liệu khảo sát thực tế:
1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội khu vực Idan:
- Idan là cộng đồng nông nghiệp thành lập năm 1982 tại cực bắc thung lũng Arava, trực thuộc Hội đồng khu vực Trung Arava. Năm 2016 có 76 hộ gia đình với quy mô canh tác 50 dunam (khoảng 12,5 mẫu Anh)/trang trại, dân số 376 người.
- Khí hậu sa mạc khô hạn gay gắt: nhiệt độ trung bình năm 23,3°C (tháng 8 nóng nhất đạt trung bình 30,5°C, nhiệt độ cực đại nhiều ngày lên tới 37,6–48°C; tháng 1 lạnh nhất 14,5°C). Lượng mưa trung bình năm chỉ đạt 61 mm (các tháng 6, 7, 8, 9 hoàn toàn không có mưa - 0 mm; tháng 12 và tháng 1 cao nhất đạt 13 mm/tháng). Toàn khu vực có 580 dunam đất sa mạc được cải tạo trồng trọt và 3 hồ chứa nước mặt phục vụ tưới tiêu.
2. Hiện trạng phát sinh rác thải nông nghiệp tại các trang trại:
Tổng khối lượng rác thải nông nghiệp phát sinh tại 8 trang trại khảo sát đạt 41.687 kg/tháng.
Bảng 1: Khối lượng rác thải phát sinh hàng tháng theo từng trang trại tại khu vực Idan
| Tên trang trại |
Rác trồng trọt, thu hoạch (kg/tháng) |
Rác trang thiết bị, vật tư (kg/tháng) |
Rác nguy hại (kg/tháng) |
Tổng khối lượng (kg/tháng) |
Tỷ lệ (%) |
| Farm Kedma |
4.000 |
2.200 |
70 |
6.270 |
15% |
| Farm Dudu |
5.100 |
2.720 |
81 |
7.901 |
19% |
| Farm Galili |
4.160 |
2.000 |
67 |
6.227 |
15% |
| Farm 82 |
2.900 |
1.760 |
54 |
4.714 |
10% |
| Farm 36 |
2.900 |
1.500 |
50 |
4.450 |
11% |
| Farm 42 |
3.000 |
1.380 |
50 |
4.430 |
11% |
| Farm 32 |
2.810 |
1.200 |
45 |
4.055 |
10% |
| Farm 86 |
2.500 |
1.100 |
40 |
3.640 |
9% |
| Tổng cộng |
27.370 |
13.860 |
457 |
41.687 |
100% |
Bảng 2: Cơ cấu rác thải nông nghiệp theo thành phần phát sinh
| Nhóm rác thải |
Thành phần chi tiết |
Khối lượng (kg/tháng) |
| Theo loại cây trồng (Tổng: 27.370 kg/tháng) |
Cây ớt |
5.000 |
|
Cà chua |
3.910 |
|
Chà là |
3.700 |
|
Dưa hấu |
2.870 |
|
Dưa vàng |
2.700 |
|
Rau các loại |
2.500 |
|
Cà tím |
2.500 |
|
Bí ngòi |
2.400 |
|
Dưa chuột |
1.790 |
| Theo trang thiết bị, vật tư (Tổng: 13.860 kg/tháng) |
Túi nilon, plastic, vải, hộp xốp, lưới phủ |
3.700 |
|
Ống nhựa tưới, hộp nhựa, ống cao su |
3.510 |
|
Dây sắt, thép, cọc giàn sắt thép |
2.880 |
|
Hộp giấy, bao bì bìa carton |
1.500 |
|
Dụng cụ hư hỏng (cuốc, xẻng, gỗ) |
1.270 |
|
Dây dứa buộc cây |
1.000 |
| Rác thải nguy hại (Tổng: 457 kg/tháng) |
Rác thải điện tử phục vụ nông nghiệp |
200 |
|
Vỏ bao, chai lọ thuốc BVTV, thuốc trừ sâu, phân bón |
150 |
|
Chai lọ thủy tinh, bóng đèn thắp sáng ngoài farm |
107 |
3. Khối lượng thu gom và tỷ lệ tồn dư qua các năm (2012–2016):
Công tác quản lý rác thải nông nghiệp tại Idan ghi nhận bước tiến rõ rệt về tỷ lệ thu gom thực tế ở cả ba nhóm rác thải:
Bảng 3: Diễn biến phát sinh, thu gom và tồn dư rác thải nông nghiệp giai đoạn 2012–2016
| Năm |
Rác trồng trọt phát sinh (kg/năm) |
Thu gom trồng trọt (%) |
Rác trang thiết bị phát sinh (kg/năm) |
Thu gom trang thiết bị (%) |
Rác nguy hại phát sinh (kg/năm) |
Thu gom rác nguy hại (%) |
Tổng lượng tồn dư toàn khu vực (kg/năm) |
| 2012 |
274.000 |
69,34% |
120.000 |
84,13% |
4.830 |
90,06% |
103.530 |
| 2013 |
298.200 |
77,14% |
129.808 |
88,59% |
4.800 |
91,67% |
83.378 |
| 2014 |
300.000 |
85,00% |
140.020 |
95,02% |
5.040 |
96,23% |
52.160 |
| 2015 |
320.020 |
93,92% |
145.900 |
97,81% |
5.200 |
95,77% |
22.890 |
| 2016 |
328.440 |
95,92% |
166.320 |
98,61% |
5.484 |
98,19% |
15.804 |
4. Quy trình vận chuyển và công nghệ xử lý tại địa phương:
- Phân loại và vận chuyển: Rác được phân loại sơ bộ tại từng trang trại; vận chuyển về bãi tập kết bằng máy kéo (tractor) đối với rác thông thường và bằng xe chuyên dụng đối với rác thải nguy hại. Phí dịch vụ xử lý rác thải nông nghiệp là 50 shekel/tấn.
- Quy trình xử lý: Phụ phẩm trồng trọt được thiêu đốt kiểm soát hoặc ủ sinh học (compost). Rác vật tư, thiết bị được ép kiện thủy lực tại bãi tập kết, một phần tái chế tại chỗ hoặc vận chuyển về các nhà máy xử lý tại Tel Aviv. Rác thải nguy hại được chuyển về các cơ sở xử lý chuyên biệt quốc gia.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Xác lập cơ sở dữ liệu định lượng chi tiết về phát sinh rác thải nông nghiệp tại khu vực Idan: tổng khối lượng phát sinh trung bình đạt 41.687 kg/tháng tại 8 trang trại khảo sát. Trong đó, rác trồng trọt chiếm ưu thế tuyệt đối (27.370 kg/tháng, tương đương 65,65%), rác trang thiết bị - vật tư chiếm 13.860 kg/tháng (33,25%) và rác thải nguy hại chiếm 457 kg/tháng (1,10%).
- Chứng minh hiệu quả rõ rệt của hệ thống quản lý rác thải nông nghiệp qua chuỗi dữ liệu 5 năm (2012–2016): tỷ lệ thu gom rác trồng trọt tăng từ 69,34% lên 95,92%; rác trang thiết bị tăng từ 84,13% lên 98,61%; rác nguy hại tăng từ 90,06% lên 98,19%. Lượng rác tồn dư toàn vùng giảm 6,55 lần, từ 103.530 kg/năm (2012) xuống còn 15.804 kg/năm (2016).
Đề xuất và giải pháp của tác giả
Khóa luận chỉ ra một số bất cập còn tồn tại như công tác phân loại tại nguồn chưa triệt để ở tất cả các trang trại, ý thức của một bộ phận lao động nhập cư chưa đồng đều và kinh phí vận hành còn hạn chế. Từ đó, tác giả đề xuất nhóm giải pháp:
- Hoàn thiện cơ chế giám sát thực thi quy chế quản lý rác thải nông nghiệp và tăng cường trách nhiệm của chủ trang trại.
- Đẩy mạnh công tác tuyên truyền, hướng dẫn phân loại rác thải tại nguồn cho lao động thường xuyên và thời vụ tại các farm.
- Duy trì và nâng cấp trạm ép kiện, phân luồng triệt để rác thải nguy hại để vận chuyển về các trung tâm xử lý chuyên trách.
Đóng góp của đề tài
Đề tài cung cấp tài liệu nghiên cứu thực chứng trực tiếp từ một mô hình quản lý nông nghiệp sa mạc điển hình tại Israel. Khóa luận hệ thống hóa các kinh nghiệm tổ chức thu gom, áp dụng mức phí xử lý theo tải lượng (50 shekel/tấn) và cơ chế phân luồng rác thải, đóng vai trò là tư liệu tham khảo phục vụ xây dựng các mô hình quản lý phụ phẩm và rác thải nông nghiệp công nghệ cao tại Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Nghiên cứu tập trung khảo sát chi tiết tại 8 trang trại trên địa bàn moshav Idan trong thời gian thực tập 11 tháng; số liệu phân tích chủ yếu dựa trên cân đo khối lượng và quan sát thực địa, chưa tiến hành lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng trong đất, nước rỉ rác hoặc dư lượng hóa chất BVTV tại bãi tập kết.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng phạm vi điều tra trên toàn bộ các cộng đồng nông nghiệp thuộc vùng thung lũng Arava; bổ sung các nghiên cứu thực nghiệm đánh giá mức độ phát tán ô nhiễm vi nhựa và hóa chất từ rác thải nông nghiệp ra môi trường xung quanh; nghiên cứu mô hình hóa tính toán chuyển giao công nghệ ép kiện và ủ compost phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật tại các vùng chuyên canh nông nghiệp Việt Nam.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Nông nghiệp Công nghệ cao.
- Các nhà quản lý môi trường nông thôn, cán bộ khuyến nông cần tài liệu thực tế về cơ cấu phát sinh chất thải trong canh tác nhà kính sa mạc.
- Những nội dung có giá trị sử dụng cao gồm: hệ thống bảng số liệu thống kê chi tiết theo loại cây trồng và trang thiết bị (Bảng 4.2 đến Bảng 4.9); tổng quan các quy định pháp lý và công nghệ xử lý rác đặc thù của Israel (công nghệ TAMIR, RDF, Seraphin, Hydromex).
Câu hỏi thường gặp
1. Khối lượng rác thải nông nghiệp phát sinh hàng tháng tại khu vực Idan là bao nhiêu và phân bố ra sao?
Theo kết quả điều tra năm 2016 tại 8 trang trại đại diện, tổng khối lượng rác phát sinh là 41.687 kg/tháng. Trong đó, rác trồng trọt chiếm 27.370 kg/tháng, rác từ trang thiết bị và vật tư nông nghiệp chiếm 13.860 kg/tháng, rác thải nông nghiệp nguy hại chiếm 457 kg/tháng. Trang trại phát sinh nhiều rác nhất là Farm Dudu (7.901 kg/tháng, chiếm 19%), thấp nhất là Farm 86 (3.640 kg/tháng, chiếm 9%).
2. Loại cây trồng và vật tư nông nghiệp nào phát sinh lượng rác lớn nhất tại Idan?
Trong nhóm cây trồng, ớt tạo ra lượng rác lớn nhất với 5.000 kg/tháng, tiếp theo là cà chua (3.910 kg/tháng) và chà là (3.700 kg/tháng). Trong nhóm trang thiết bị và vật tư, túi nilon, màng plastic, vải xốp và lưới phủ chiếm tỷ trọng lớn nhất với 3.700 kg/tháng, theo sau là hệ thống ống nhựa tưới và ống cao su với 3.510 kg/tháng.
3. Tỷ lệ thu gom rác thải nông nghiệp tại khu vực Idan đã thay đổi như thế nào trong giai đoạn 2012–2016?
Tỷ lệ thu gom cải thiện rõ rệt qua các năm: rác trồng trọt tăng từ 69,34% (năm 2012) lên 95,92% (năm 2016); rác trang thiết bị tăng từ 84,13% lên 98,61%; rác thải nguy hại tăng từ 90,06% lên 98,19%. Tổng lượng rác tồn dư chưa thu gom giảm từ 103.530 kg/năm (2012) xuống còn 15.804 kg/năm (2016).
4. Mức phí thu gom rác thải nông nghiệp và phương thức vận chuyển tại khu vực Idan được quy định thế nào?
Mức phí xử lý rác thải nông nghiệp được áp dụng là 50 shekel/tấn. Rác thải thông thường được các trang trại vận chuyển bằng máy kéo (tractor) về bãi tập kết tập trung của khu vực, trong khi rác thải nông nghiệp nguy hại được phân loại riêng và vận chuyển bằng xe chuyên dụng về nhà máy xử lý chuyên biệt.
5. Những công nghệ xử lý rác thải nông nghiệp chính nào được áp dụng tại địa phương?
Tại khu vực Idan, phụ phẩm cây trồng được xử lý bằng phương pháp ủ sinh học (compost) hoặc thiêu đốt có kiểm soát; các loại rác vật tư và trang thiết bị được ép kiện bằng hệ thống thủy lực tỷ số nén cao để giảm thể tích, sau đó chuyển đến các nhà máy tái chế hoặc xử lý tại Tel Aviv; rác thải nguy hại được xử lý tại các cơ sở chuyên trách của nhà nước.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hương đã phản ánh chi tiết hiện trạng phát sinh, thu gom và xử lý rác thải nông nghiệp tại moshav Idan, vùng Arava, Israel thông qua số liệu điều tra thực địa tại 8 trang trại và chuỗi dữ liệu 5 năm (2012–2016). Nghiên cứu cho thấy hiệu quả rõ rệt của mô hình quản lý rác thải nông nghiệp công nghệ cao với tỷ lệ thu gom năm 2016 đạt trên 95% ở tất cả các hợp phần chất thải và lượng rác tồn dư giảm mạnh. Đây là công trình nghiên cứu môi trường có giá trị tư liệu thực tiễn cao, cung cấp kinh nghiệm cụ thể phục vụ công tác quản lý chất thải nông nghiệp tại các vùng chuyên canh tại Việt Nam.
