Luận văn thạc sĩ hus đánh giá phát thải khí ch4 phát sinh trong hoạt động sản xuất và tiêu thụ biogas tại ba trang trại chăn nuôi ở huyện lương sơn tỉnh hòa bình

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus đánh giá phát thải khí ch4 phát sinh trong hoạt động sản xuất và tiêu thụ biogas tại ba trang, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Hoàng Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lƣu Đức Hải
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu
• Đề tài: Đánh giá phát thải khí CH4 phát sinh trong hoạt động sản xuất và tiêu thụ Biogas tại ba trang trại chăn nuôi ở huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA HOẠT ĐỘNG CHĂN NUÔI VÀ HỆ THỐNG BIOGAS
• 1.1. Biến đổi khí hậu và phát thải khí nhà kính
• 1.2. Phát thải KNK (CH4) trong hoạt động Chăn nuôi
• 1.3. Ảnh hưởng của hoạt động hệ thống Biogas đến phát thải KNK (CH4)
• 1.4. Giới thiệu về huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ SỰ PHÁT THẢI KHÍ CH4 VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHO CÁC TRANG TRẠI NGHIÊN CỨU
• 3.1. Hiện trạng sản xuất và sử dụng Biogas các trang trại nghiên cứu
• 3.2. Phân tích và đánh giá sự phát thải khí CH4 trong hệ thống Biogas của ba Trang trại nghiên cứu
• 3.3. Các giải pháp giảm thiểu phát thải khí CH4 trong hệ thống biogas của các trang trại nghiên cứu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Phát Thải Khí CH4 Trong Biogas

Đánh giá phát thải khí CH4 trong sản xuất và tiêu thụ biogas là một vấn đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Khí methane (CH4) là một trong những khí nhà kính có tác động mạnh mẽ đến môi trường. Việc nghiên cứu và đánh giá phát thải khí CH4 từ các trang trại chăn nuôi tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình sẽ giúp hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất biogas và tác động của nó đến môi trường.

1.1. Khái Niệm Về Biogas Và Khí CH4

Biogas là một nguồn năng lượng tái tạo được sản xuất từ quá trình phân hủy chất hữu cơ. Khí CH4 là thành phần chính trong biogas, có khả năng gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 25 lần so với CO2 trong vòng 100 năm. Việc hiểu rõ về biogas và khí CH4 là cần thiết để đánh giá tác động môi trường.

1.2. Tình Hình Sản Xuất Biogas Tại Huyện Lương Sơn

Huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình, là một trong những khu vực có nhiều trang trại chăn nuôi sử dụng biogas. Việc sản xuất biogas không chỉ giúp xử lý chất thải mà còn cung cấp năng lượng cho sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, việc phát thải khí CH4 từ các trang trại này cần được đánh giá để tìm ra giải pháp giảm thiểu.

II. Vấn Đề Phát Thải Khí CH4 Từ Hoạt Động Chăn Nuôi

Hoạt động chăn nuôi là một trong những nguồn phát thải khí CH4 lớn nhất. Theo nghiên cứu, chăn nuôi lợn đóng góp một phần đáng kể vào tổng lượng khí thải nhà kính. Việc quản lý chất thải và quy trình sản xuất biogas tại các trang trại chăn nuôi cần được cải thiện để giảm thiểu phát thải khí CH4.

2.1. Nguyên Nhân Phát Thải Khí CH4 Trong Chăn Nuôi

Phát thải khí CH4 trong chăn nuôi chủ yếu đến từ quá trình tiêu hóa của động vật và từ việc lưu trữ chất thải. Các yếu tố như chế độ ăn uống, phương pháp quản lý chất thải và điều kiện môi trường đều ảnh hưởng đến lượng khí CH4 phát thải.

2.2. Tác Động Của Khí CH4 Đến Môi Trường

Khí CH4 có tác động tiêu cực đến môi trường, góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính. Sự gia tăng nồng độ khí CH4 trong khí quyển có thể dẫn đến biến đổi khí hậu nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người.

III. Phương Pháp Đánh Giá Phát Thải Khí CH4 Từ Biogas

Để đánh giá phát thải khí CH4 từ biogas, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học. Việc thu thập dữ liệu từ các trang trại chăn nuôi và phân tích quy trình sản xuất biogas sẽ giúp xác định lượng khí CH4 phát thải và tìm ra giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

3.1. Phương Pháp Thu Thập Dữ Liệu

Dữ liệu được thu thập từ các trang trại chăn nuôi thông qua khảo sát và đo đạc trực tiếp. Các thông số như lượng chất thải, quy trình sản xuất biogas và lượng khí CH4 phát thải sẽ được ghi nhận để phân tích.

3.2. Phân Tích Dữ Liệu Và Đánh Giá Kết Quả

Sau khi thu thập dữ liệu, các phương pháp phân tích thống kê sẽ được áp dụng để đánh giá lượng khí CH4 phát thải. Kết quả sẽ giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải khí CH4.

IV. Giải Pháp Giảm Thiểu Phát Thải Khí CH4 Từ Biogas

Để giảm thiểu phát thải khí CH4 từ biogas, cần áp dụng các giải pháp công nghệ và quản lý hiệu quả. Việc cải tiến quy trình sản xuất biogas và nâng cao nhận thức của người dân về quản lý chất thải sẽ góp phần giảm thiểu khí CH4 phát thải.

4.1. Cải Tiến Công Nghệ Sản Xuất Biogas

Cải tiến công nghệ sản xuất biogas có thể giúp tăng hiệu suất và giảm phát thải khí CH4. Việc áp dụng các công nghệ mới trong xử lý chất thải sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu khí thải.

4.2. Nâng Cao Nhận Thức Của Người Dân

Nâng cao nhận thức của người dân về quản lý chất thải và sử dụng biogas hiệu quả là rất quan trọng. Các chương trình đào tạo và tuyên truyền sẽ giúp người dân hiểu rõ hơn về lợi ích của biogas và cách giảm thiểu phát thải khí CH4.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu về phát thải khí CH4 từ biogas tại huyện Lương Sơn sẽ cung cấp thông tin quý giá cho các nhà quản lý và người dân. Việc áp dụng các giải pháp giảm thiểu sẽ không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế cho các trang trại.

5.1. Kết Quả Đánh Giá Từ Các Trang Trại

Kết quả đánh giá từ ba trang trại chăn nuôi cho thấy lượng khí CH4 phát thải có sự khác biệt lớn. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng sẽ giúp tìm ra giải pháp tối ưu cho từng trang trại.

5.2. Ứng Dụng Các Giải Pháp Giảm Phát Thải

Các giải pháp giảm phát thải khí CH4 đã được áp dụng tại các trang trại nghiên cứu. Kết quả cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc giảm thiểu khí thải và nâng cao hiệu quả kinh tế cho người dân.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Đề Tài Nghiên Cứu

Đánh giá phát thải khí CH4 trong sản xuất và tiêu thụ biogas tại huyện Lương Sơn là một nghiên cứu quan trọng. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tác động của biogas đến môi trường mà còn mở ra hướng đi mới cho việc quản lý chất thải và phát triển bền vững.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng biogas có thể giảm thiểu đáng kể phát thải khí CH4. Các giải pháp được đề xuất sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng biogas và bảo vệ môi trường.

6.2. Hướng Đi Tương Lai Trong Nghiên Cứu

Hướng đi tương lai của nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới trong sản xuất biogas và nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý chất thải. Điều này sẽ góp phần vào việc giảm thiểu khí nhà kính và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo các báo cáo môi trường toàn cầu, ngành chăn nuôi phát thải khoảng 7,1 Gigatonnes CO2e mỗi năm, chiếm 14,5% tổng lượng phát thải khí nhà kính do con người tạo ra. Trong đó, riêng hoạt động chăn nuôi lợn đóng góp khoảng 688 triệu tấn CO2e. Tại Việt Nam, thống kê ngành nông nghiệp năm 2010 ghi nhận tổng lượng phát thải đạt 88,35 triệu tấn CO2e, trong đó lĩnh vực chăn nuôi chiếm 20,41%, bao gồm 9,47 triệu tấn CO2e từ lên men dạ cỏ và 8,56 triệu tấn CO2e từ quản lý phân. Huyện Lương Sơn thuộc tỉnh Hòa Bình có diện tích tự nhiên 375 km2 và nhiệt độ trung bình năm 23°C, là khu vực phát triển mạnh mô hình trang trại quy mô vừa và lớn với tốc độ tăng trưởng đàn lợn đạt 5,9%/năm.

Vấn đề cốt lõi hiện nay là dù hệ thống hầm biogas được áp dụng rộng rãi để xử lý chất thải hữu cơ, công tác quản lý và khai thác khí sinh học tại các trang trại vẫn còn nhiều bất cập. Khí mê-tan (CH4) là thành phần chính trong biogas và có tiềm năng làm nóng lên toàn cầu cao gấp 21 lần khí CO2. Khi lượng khí sinh ra vượt quá nhu cầu tiêu thụ hàng ngày, phần lớn lượng khí dư thừa bị xả thẳng ra khí quyển, biến các công trình xử lý môi trường thành nguồn phát thải khí nhà kính cục bộ.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là đánh giá thực trạng sản xuất, định lượng lượng phát thải khí CH4 phát sinh và lượng khí dư thừa không tiêu thụ hết tại ba trang trại chăn nuôi lợn điển hình trên địa bàn huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thể hiện qua việc lượng hóa chỉ số phát thải CO2e, cung cấp cơ sở dữ liệu tin cậy cho công tác kiểm toán carbon và đề xuất các giải pháp kỹ thuật giúp trang trại tiết kiệm chi phí năng lượng hàng chục triệu đồng mỗi năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai trục lý thuyết trọng tâm gồm lý thuyết biến đổi khí hậu theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và lý thuyết sinh hóa lên men kỵ khí (Anaerobic Digestion). Trong tầng đối lưu khí quyển, khí nhà kính hấp thụ bức xạ sóng dài phản hồi từ bề mặt Trái Đất, duy trì nhiệt độ sinh quyển. Khí CH4 có thời gian lưu giữ khoảng 12 năm trong khí quyển nhưng hệ số làm nóng lên toàn cầu (GWP) đạt giá trị 21 trong chu kỳ 100 năm.

Quá trình phân giải kỵ khí chất thải chăn nuôi diễn ra qua bốn giai đoạn liên tiếp:

1. Thủy phân: Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, lipid và carbohydrate thành đường đơn, peptide và acid amin.
2. Acid hóa: Lên men các hợp chất đơn giản thành các acid béo dễ bay hơi như acid acetic, acid propionic và acid butyric.
3. Acetate hóa: Oxy hóa kỵ khí các acid béo để tạo ra H2, CO2 và acetate.
4. Methane hóa: Các nhóm vi khuẩn kỵ khí Methanogen chuyển hóa acetate và hydrogen thành hỗn hợp khí sinh học, trong đó con đường acetate hóa đóng góp tới 70% tổng lượng CH4 sinh ra.

Khí sinh học tiêu chuẩn chứa từ 50% đến 70% CH4, 30% đến 45% CO2 và một lượng nhỏ H2S, có nhiệt trị trung bình đạt 35.800 kJ/m3. Lượng khí sinh học phát sinh phụ thuộc trực tiếp vào khối lượng chất rắn dễ bay hơi (VS) trong phân và hệ số chuyển hóa methane (MCF), được xác định ở mức 70% đối với điều kiện nhiệt độ 23°C tại miền Bắc Việt Nam.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành khảo sát trên cỡ mẫu gồm ba trang trại chăn nuôi lợn tập trung tại huyện Lương Sơn, đại diện cho hai mô hình công nghệ biogas phổ biến:

• Trang trại 1: Quy mô 300 lợn nái và 680 lợn con, sử dụng hệ thống 8 hầm nắp vòm cố định với tổng thể tích 400 m3.
• Trang trại 2: Quy mô 200 lợn nái và 360 lợn con, vận hành hệ thống hầm túi ủ bằng màng nhựa HDPE thể tích 300 m3.
• Trang trại 3: Quy mô 300 lợn nái và 550 lợn thịt/choai, sử dụng 1 hầm nắp vòm cố định thể tích 50 m3 kết hợp hệ thống 3 hồ lắng diện tích 360 m2.

Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu có chủ đích (purposive sampling). Lý do lựa chọn là các trang trại này đại diện rõ nét cho quy mô chăn nuôi công nghiệp, có thời gian vận hành hệ thống biogas ổn định từ 2 đến 4 năm, giúp phản ánh trung thực biến động sinh khí và thói quen tiêu thụ năng lượng.

Phương pháp phân tích phát thải áp dụng Hướng dẫn Kiểm kê Khí nhà kính Quốc gia của IPCC theo Phương pháp Bậc 2 (Tier 2). Lý do lựa chọn Bậc 2 thay vì Bậc 1 là vì phương pháp này cho phép phân nhóm đàn vật nuôi chi tiết theo giai đoạn sinh lý (lợn nái mang thai, lợn nái nuôi con, lợn cai sữa), tính toán lượng VS dựa trên khẩu phần ăn thực tế (2,8 kg/con/ngày cho lợn nái mang thai; 3,8 kg/con/ngày cho lợn nái nuôi con; 1,6 kg/con/ngày cho lợn con) kết hợp hệ số tiêu hóa thức ăn từ 80% đến 90%. Kỹ thuật thu thập dữ liệu kết hợp cân đo thức ăn trực tiếp, kiểm đếm số lượng vật nuôi định kỳ 2 lần/tháng, phỏng vấn sâu chủ cơ sở và đo đếm thời gian vận hành thực tế của các thiết bị đun nấu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, sản lượng khí CH4 phát sinh hàng tháng có sự khác biệt rõ rệt theo quy mô đàn và cơ cấu sinh lý của vật nuôi. Tại Trang trại 1, tổng lượng CH4 sinh ra trong hệ thống biogas đạt 79,75 kg/tháng (tương đương 119,03 m3 CH4/tháng hay khoảng 198,38 m3 khí sinh học/tháng). Trong đó, nhóm lợn nái mang thai phát sinh 35,31 kg CH4/tháng (chiếm 44,28%), nhóm lợn nái nuôi con phát sinh 14,59 kg CH4/tháng (chiếm 18,29%) và đàn lợn con cai sữa phát sinh 29,85 kg CH4/tháng (chiếm 37,43%). Tại Trang trại 2, tổng lượng phát sinh đạt 48,70 kg CH4/tháng, với nhóm lợn nái mang thai đóng góp 24,56 kg CH4/tháng.

Thứ hai, tỷ lệ tiêu thụ khí sinh học tại chỗ đạt mức rất thấp so với năng lực sản xuất. Cả ba trang trại chỉ sử dụng khí sinh học cho mục đích đun nấu sinh hoạt và sưởi ấm cục bộ cho lợn con vào mùa đông. Lượng khí tiêu thụ thực tế chỉ chiếm từ 15% đến 25% tổng sản lượng khí sinh ra trong hầm.

Thứ ba, mức phát thải khí CH4 dư thừa ra khí quyển ở mức đáng báo động. Tại Trang trại 1, lượng khí CH4 không sử dụng hết bị xả trực tiếp qua van an toàn ra môi trường lên tới 60 đến 65 kg CH4/tháng. Tính theo hệ số GWP, lượng khí này tương đương từ 1,26 đến 1,36 tấn CO2e phát thải mỗi tháng, tương ứng với hơn 15 tấn CO2e phát thải hàng năm chỉ riêng tại một cơ sở chăn nuôi.

Thứ tư, hiệu quả xử lý kỵ khí bị chi phối mạnh bởi tỷ lệ tải lượng và thể tích công trình. Tại Trang trại 3, thể tích hầm biogas 50 m3 là quá nhỏ so với tổng đàn 850 con, dẫn đến việc chỉ có nước thải từ một dãy chuồng được đưa vào xử lý kỵ khí, trong khi nước thải của ba dãy chuồng còn lại phải xả thẳng qua các hồ lắng hở, làm phát tán mùi hôi và khí nhà kính không kiểm soát.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng thất thoát và xả bỏ khí sinh học xuất phát từ việc thiếu hụt trang thiết bị chuyển hóa năng lượng thứ cấp như máy phát điện chạy biogas, bình lọc tách ẩm và bồn nén khí áp lực cao. Chủ trang trại chủ yếu xem hệ thống biogas là phương tiện xử lý ô nhiễm nước thải để đối phó với quy định môi trường, chưa nhìn nhận khí sinh học dưới góc độ tài sản năng lượng thương phẩm.

So sánh với các nghiên cứu của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO) tại khu vực Châu Á và Đông Phi, tỷ lệ thất thoát khí sinh học tại các trang trại quy mô vừa thường dao động từ 60% đến 80%. Kết quả nghiên cứu tại Lương Sơn, Hòa Bình hoàn toàn tương đồng với xu hướng chung này, chỉ ra điểm nghẽn lớn trong chuỗi giá trị năng lượng sinh học nông thôn.

Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ dạng cột chồng (Stacked Bar Chart) thể hiện cán cân giữa lượng khí sinh ra, lượng khí tiêu thụ và lượng phát thải dư thừa theo từng tháng tại mỗi trang trại. Đồng thời, một bảng ma trận so sánh các thông số kỹ thuật (VS, EF, MCF, sản lượng khí và mức phát thải quy đổi CO2e) sẽ giúp làm nổi bật sự chênh lệch hiệu suất giữa công nghệ hầm nắp vòm cố định và hầm túi ủ HDPE.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Lắp đặt hệ thống máy phát điện chuyên dụng chạy bằng khí sinh học kết hợp bộ lọc khử H2S và tách nước ngưng tụ.

• Mục tiêu: Chuyển hóa 100% lượng khí CH4 dư thừa thành nguồn điện phục vụ hệ thống quạt thông gió và chiếu sáng, giảm từ 90% đến 95% lượng phát thải KNK dư thừa, tiết kiệm từ 3 đến 5 triệu đồng tiền điện mỗi tháng cho mỗi trang trại.
• Thời gian thực hiện: Hoàn thành lắp đặt trong vòng 3 đến 6 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Chủ trang trại phối hợp cùng các doanh nghiệp cung ứng thiết bị năng lượng tái tạo.

2. Nâng cấp và mở rộng dung tích lưu trữ khí bằng túi chứa khí thứ cấp áp suất thấp làm từ màng chống thấm HDPE hoặc Composite.

• Mục tiêu: Bổ sung dung tích dự trữ từ 150 đến 200 m3 khí, cân bằng áp suất hệ thống và ngăn chặn hoàn toàn việc xả bỏ khí tự do vào những khung giờ thấp điểm.
• Thời gian thực hiện: Triển khai trong vòng 2 đến 4 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp tư nhân Minh Đức và Công ty TNHH Thành Long.

3. Tổ chức chương trình đào tạo kỹ thuật vận hành và bảo trì định kỳ hệ thống đường ống dẫn khí.

• Mục tiêu: Đảm bảo 100% nhân công tại trang trại thực hiện đúng quy trình nạp phân và nước theo tỷ lệ chuẩn từ 1:3 đến 1:4, kiểm soát độ pH ổn định ở mức 6,8 đến 7,2 và phát hiện triệt để các điểm rò rỉ cơ học trong vòng 24 giờ.
• Thời gian thực hiện: Định kỳ 3 tháng một lần từ quý 1 năm 2016.
• Chủ thể thực hiện: Phòng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn huyện Lương Sơn phối hợp cùng Trung tâm Khuyến nông tỉnh Hòa Bình.

4. Xây dựng cơ chế tài chính hỗ trợ và thí điểm mô hình liên kết tín chỉ carbon cho chăn nuôi trang trại.

• Mục tiêu: Hỗ trợ các gói vay vốn ưu đãi với lãi suất giảm từ 2% đến 3%/năm cho các dự án thu hồi khí sinh học phát điện, tạo tiền đề thương mại hóa lượng giảm phát thải hàng trăm tấn CO2e mỗi năm qua các sàn giao dịch tín chỉ carbon tự nguyện.
• Thời gian thực hiện: Lộ trình từ 12 đến 24 tháng.
• Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hòa Bình, Ngân hàng Chính sách Xã hội và các quỹ bảo vệ môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Chủ các trang trại chăn nuôi gia súc quy mô tập trung: Tiếp cận phương pháp tính toán cân bằng năng lượng thực tế, nhận diện lượng khí sinh học lãng phí và áp dụng giải pháp phát điện để tiết kiệm từ 30 đến 60 triệu đồng chi phí vận hành mỗi năm.

2. Cán bộ quản lý môi trường và hoạch định chính sách nông nghiệp tại địa phương: Sử dụng số liệu kiểm kê thực tế để xây dựng hướng dẫn quản lý chất thải chăn nuôi, định mức xả thải và ban hành các chính sách khuyến khích phát triển kinh tế tuần hoàn cấp huyện và tỉnh.

3. Học viên cao học, sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Khoa học Môi trường và Biến đổi Khí hậu: Nắm vững quy trình áp dụng Phương pháp Bậc 2 của IPCC (Tier 2) vào bài toán kiểm kê phát thải thực địa, từ khâu khảo sát khẩu phần ăn, phân nhóm sinh lý vật nuôi đến tính toán các hệ số EF và VS.

4. Kỹ sư công nghệ môi trường và doanh nghiệp phát triển giải pháp năng lượng tái tạo: Khai thác thông số sinh khí thực tế để tính toán dung tích bể phân giải, thiết kế tháp lọc khí H2S và lựa chọn công suất động cơ máy phát điện đồng bộ với quy mô đàn gia súc.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao hệ thống hầm biogas vẫn có thể gây phát thải khí nhà kính? Mặc dù hầm biogas xử lý phân kỵ khí hiệu quả, nhưng nếu thể tích chứa khí không đủ hoặc nhu cầu sử dụng tại chỗ thấp, lượng khí sinh học dư thừa chứa 60% CH4 sẽ bị xả trực tiếp ra ngoài. Với hệ số nóng lên toàn cầu gấp 21 lần CO2, việc xả thải này gây tác động tiêu cực đến khí hậu.

Phương pháp Bậc 2 của IPCC có ưu thế gì so với Phương pháp Bậc 1 trong kiểm kê khí mê-tan? Phương pháp Bậc 1 chỉ sử dụng các hệ số phát thải mặc định chung cho cả quốc gia. Phương pháp Bậc 2 đi sâu phân nhóm vật nuôi theo giai đoạn sinh lý, cân đo khối lượng thức ăn tiêu thụ hàng ngày (từ 1,6 đến 3,8 kg/con/ngày) và điều kiện nhiệt độ thực tế (23°C), giúp giảm thiểu sai số tính toán dưới 10%.

Lượng khí sinh học có thể quy đổi sang những dạng năng lượng hữu ích nào? Theo tính toán nhiệt hóa, 1 m3 khí sinh học có thể tạo ra năng lượng tương đương với 5,18 kWh điện, 0,48 kg khí hóa lỏng LPG, 0,76 lít dầu hỏa hoặc 4,83 kg củi khô, mở ra tiềm năng thay thế hoàn toàn năng lượng hóa thạch trong trang trại.

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ sinh khí trong hầm biogas? Vi khuẩn methane hóa hoạt động tối ưu ở dải nhiệt độ trung bình từ 30°C đến 35°C. Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới 15°C vào mùa đông, hoạt tính của vi sinh vật kỵ khí giảm mạnh, làm giảm sản lượng sinh khí từ 30% đến 50% so với mùa hè.

Giải pháp nào khả thi nhất để xử lý lượng khí biogas dư thừa tại nông hộ và trang trại vừa? Giải pháp kinh tế và kỹ thuật hiệu quả nhất là lắp đặt máy phát điện cải tiến chạy bằng biogas kết hợp bộ lọc khí H2S. Nguồn điện sinh ra được hòa vào lưới điện nội bộ để chạy dàn quạt làm mát chuồng trại và máy bơm rửa, giúp hoàn vốn đầu tư chỉ sau 18 đến 24 tháng.

Kết luận

• Luận văn đã định lượng chính xác lượng phát sinh khí CH4 tại ba trang trại ở huyện Lương Sơn, dao động từ 24,56 kg đến 79,75 kg CH4/tháng tùy theo quy mô và cơ cấu đàn.
• Nghiên cứu chỉ ra thực trạng hơn 75% lượng khí sinh học sinh ra không được tiêu thụ hết và bị xả thẳng ra khí quyển, gây phát thải trung bình từ 1,26 đến 1,36 tấn CO2e/tháng tại mỗi trang trại.
• Đã ứng dụng thành công Phương pháp Bậc 2 của IPCC kết hợp số liệu thực nghiệm khẩu phần ăn để xác lập hệ số phát thải phù hợp với điều kiện chăn nuôi lợn miền Bắc Việt Nam.
• Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, tài chính và quản lý, trọng tâm là lắp đặt máy phát điện khí sinh học và túi trữ khí thứ cấp nhằm thu hồi 100% năng lượng dư thừa.
• Cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn phục vụ công tác kiểm toán carbon và xây dựng cơ chế tín chỉ giảm phát thải cho ngành nông nghiệp tuần hoàn.

Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, các đơn vị quản lý cần tiến hành thí điểm lắp đặt mô hình máy phát điện biogas tại các trang trại chăn nuôi tập trung ở Hòa Bình. Hãy chủ động đầu tư công nghệ thu hồi và chuyển hóa năng lượng sinh học ngay hôm nay để vừa cắt giảm chi phí sản xuất, vừa chung tay hiện thực hóa mục tiêu giảm phát thải ròng cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu, bảng, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo), nội dung đề tài đƣợc chia làm 3 chƣơng chính nhƣ sau: Chƣơng I: Tổng quan về biến đổi khí hậu và phát thải khí nhà kính của hoạt động chăn nuôi và hệ thống Biogas. Tổng hợp kiến thức liên quan đến biến đổi khí hậu và phát thải khí nhà kính trong hoạt động chăn nuôi của Thế giới và Việt Nam. Giới thiệu hệ thống Biogas, các ảnh hƣởng của hệ thống Biogas đến phát thải khí nhà kính (CH4). Chƣơng II: Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu.

Nêu các thông tin về ba trang trại nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu, tính toán lƣợng khí CH4 phát thải vào bầu Khí quyển. Chƣơng III: Đánh giá sự phát thải khí CH4 và đề xuất giải pháp cho các trang trại nghiên cứu. Giới thiệu về hệ thống Biogas của ba trang trại nghiên cứu, ƣớc tính lƣợng khí CH4 phát thải, phân tích và đánh giá sự phát thải khí CH4 trong hoạt động của hệ thống Biogas của ba trang trại. Từ đó, đề các giải pháp giảm thiểu và đánh giá lợi ích kinh tế của các giải pháp này.

Một phần kết quả của luận văn đã đƣợc đăng trên Tạp chí Kinh tế Môi trƣờng số tháng 7/2015 [2]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA HOẠT ĐỘNG CHĂN NUÔI VÀ HỆ THỐNG BIOGAS 1. Biến đổi khí hậu và phát thải khí nhà kính 1. Biến đổi khí hậu Thời tiết [8] là trạng thái của Khí quyển tại một địa điểm vào một thời gian nhất định, đƣợc xác định bằng các yếu tố nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ gió,….

Chúng đƣợc thể hiện qua các hiện tƣợng nắng, mƣa, mây, gió, lạnh,.thƣờng thay đổi nhanh chóng qua từng ngày, từng tháng, từng năm. Các hiện tượng thời tiết cực đoan [3] là hiện tƣợng hiếm ở một nơi cụ thể khi xem xét phân bố thống kê của nó. Hiếm ở đây có thể hiểu là tần suất xuất hiện của nó nhỏ hơn 10%. Biểu hiện thời tiết cực đoan có thể phân chia thành 3 loại: + Cực trị của các yếu tố thời tiết quan trọng (nhiệt độ, lƣợng mƣa,….

+ Giá trị của các yếu tố thời tiết quan trọng đạt tới ngƣỡng gây ra tác động tiêu cực đến sinh hoạt và sản xuất của con ngƣời. + Bản thân các hiện tƣợng thời tiết mang tính cực đoan (bão, lũ, hạn hán,…. Hiện tượng Khí hậu cực đoan là trung bình của số các hiện tƣợng thời tiết cực đoan trong một khoảng thời gian nhất định. Theo [12] thì nhiệt độ bề m t vào cuối thế kỷ 21 có thể vƣợt quá 1,50C so với thời kỳ 1850 – 1900 đối với hầu hết các kịch bản và có thể vƣợt quá 20C trong nhiều kịch bản.

Theo [3] chỉ tính trên chuỗi số liệu từ 1906 – 2005, thì nhiệt độ không khí toàn cầu đã tăng 0,74 0,180C. Từ năm 1998 – 2005, là những năm nóng nhất kể từ năm 1850 đến nay. Nhiệt độ năm 1998, tăng lên đƣợc là do hiện tƣợng El Nino (El Nino đƣợc coi là pha nóng lên của dao động khí hậu và kéo dài trong khoảng 1 năm 1997 – 1998, nhƣng nhiệt độ tăng cao nhất vào năm 2005. Biến đổi của các cực trị nhiệt độ nhìn chung phù hợp với sự nóng lên toàn cầu.

Hơn nữa, trên quy mô toàn cầu, số ngày đông giá lạnh giảm đi 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ở hầu khắp các vùng vĩ độ trung bình, số ngày cực nóng (10% số ngày ho c đêm nóng nhất tăng lên và số ngày cực lạnh (10% số ngày ho c đêm lạnh nhất) giảm đi. Hiện tƣợng ENSO (ENSO dùng để chỉ một hiện tƣợng El Nino/La Nina) và tính dao động thập kỷ của khí hậu đƣợc cho là nguyên nhân gây nên sự biến động trong số lƣợng xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ dẫn đến sự phân bố lại số lƣợng và quỹ đạo của chúng. Biến đổi khí hậu: Theo [16], biến đổi khí hậu là sự thay đổi trạng thái của Khí hậu có thể được xác định bởi những thay đổi trong giá trị trung bình hoặc sự biến động thuộc tính của nó và duy trì trong một thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc lâu hơn. - Biểu hiện chính của biến đổi khí hậu toàn cầu + Gia tăng nhiệt độ Khí quyển Theo [3], nhiệt độ không khí trung bình toàn cầu đã tăng lên 0,74 0,180C.

Trên đất liền, nhiệt độ cao hơn trên biển và thập kỷ 1990 là thập kỷ nắng nóng nhất trong thiên niên kỷ vừa qua. Giai đoạn từ 1995 – 2006, có 11 năm (trừ năm 1996 đƣợc xếp vào những năm có nhiệt độ cao nhất kể từ năm 1850, trong đó nóng nhất là năm 1998 và năm 2005. Riêng các năm 2001 – 2005, nhiệt độ trung bình cao hơn 0,440C so với trung bình thời kì 1961 – 1990. Theo [12] thì nhiệt độ bề m t vào cuối thế kỷ 21 có thể vƣợt quá 1,50C so với thời kỳ 1850 – 1900.

Đối với hầu hết các kịch bản và có thể vƣợt quá 20C trong nhiều kịch bản. M t khác, từ giữa thế kỷ 19, tỷ lệ mực nƣớc biển đã tăng lên đáng kể so với tỷ lệ trung bình trong hai thiên niên kỷ trƣớc đó, giai đoạn từ 1901 – 2010, mực nƣớc biển trung bình toàn cầu đã tăng 0,19 m. + Tan băng ở hai cực và trên đỉnh núi cao Từ cuối năm 1960, phạm vi lớp phủ băng tuyết giảm khoảng 10%. Các sông băng trên núi tan chảy nhanh nhất trong vòng 5.

Với tốc độ ấm lên nhƣ hiện nay, băng của Hymalaya sẽ thu hẹp từ 500.000 km2 nhƣ hiện nay xuống còn 100.000 km2 vào những năm 2030. Độ dày của lớp băng ở Bắc Cực từ cuối mùa hạ đến đầu mùa thu giảm tới 40% trong vài thập kỷ gần đây. Ở Alaska (Bắc Mỹ), nhiệt độ không khí đã tăng 1,50C so với trung bình nhiều năm đã làm 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tan băng và lớp băng vĩnh cửu đã giảm 40%, những lớp băng hằng năm dày khoảng 1,2 m đã giảm 4 lần, chỉ còn 0,3 m. Hơn thế nữa, số lƣợng băng tan ở Tây Nam Cực và băng tan ở đảo Greenland đã ngang bằng nhau.

+ Mực nƣớc biển dâng cao Trong những năm gần đây, bằng việc sử dụng vệ tinh đo độ cao để xác định mực nƣớc biển. Các nhà khoa học đã biết đƣợc rằng, từ năm 1993 đến 2003 mực nƣớc biển tăng lên 3,1 ± 0,7 mm/năm, trong đó 2,8 ± 0,7 mm/năm do sự đóng góp liên quan đến khí hậu, 1,6 ± 0,5 mm/năm do giãn nở nhiệt và 1,2 ± 0,4 mm/năm do băng tan. Chính sự tan băng ở Greenland, Bắc cực và Nam cực đã làm cho mực nƣớc biển tăng nhanh hơn (trong thời kỳ 1993 – 2003. Ngoài ra, nhiệt độ trung bình của đại dƣơng toàn cầu tăng lên cũng là nguyên nhân dẫn đến sự giãn nở của nƣớc biển làm mực nƣớc biển tăng nhanh chóng.

- Biểu hiện biến đổi khí hậu ở Việt Nam Theo [7], trong vòng 50 năm trở lại đây (1951 – 2000), nhiệt độ trung bình năm của Việt Nam đã tăng 0,70C. Nhiệt độ trung bình năm nửa thập kỷ thấp nhất đều xảy ra vào 1 trong 3 nửa thập kỷ trƣớc 1975: 1961 – 1965, 1966 – 1970, 1971 – 1975. Đa số vào 1961 – 1965 và cao nhất đều rơi 3 nửa thập kỷ từ 1991 – 1995, 1996 – 2000 và 2001 – 2005, đa số vào 2001 – 2005. M t khác xu thế biến đổi nhiệt độ theo mùa và năm, trong 50 năm qua cho thấy: + Mùa đông: nhiệt độ tăng lên với tốc độ phổ biến là 0,1 – 0,40C mỗi thập kỷ.

Biến đổi nhiệt độ cao nhất ở Tây Bắc và thấp nhất ở Nam Bộ. + Mùa xuân: Nhiệt độ tăng lên với tốc độ phổ biến là 0,04 – 0,170C mỗi thập kỷ và tƣơng đối đồng đều ở các vùng Khí hậu. + Mùa hè: Nhiệt độ tăng với tốc độ phổ biến 0,10 – 0,180C mỗi thập kỷ, thấp hơn tốc độ tăng của mùa đông và tƣơng đối đồng đều ở các vùng Khí hậu. + Mùa thu: Nhiệt độ tăng phổ biến 0,10 – 0,150C mỗi thập kỷ, biến đổi nhiệt độ cao nhất ở Đồng bằng Bắc Bộ và thấp nhất ở Nam bộ.

Cùng với sự gia tăng về nhiệt độ, lƣợng mƣa trung bình trong 9 thập kỷ gần đây (1991 – 2000), có sự thay đổi không đồng nhất. Lƣợng mƣa tăng vào 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] mùa mƣa từ tháng 9 đến tháng 11 và giảm vào mùa khô. Tính riêng trong khoảng thời gian từ 1960 – 2007, lƣợng mƣa cả nƣớc đã giảm 2%, do ảnh hƣởng của xu thế lƣợng mƣa mùa hè và mùa thu nên lƣợng mƣa năm phổ biến giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam. Tốc độ phổ biến 2 – 10 (mm/năm).1: Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lƣợng mƣa theo xu thế trong 50 năm qua ở các vùng khí hậu và trung bình cho cả nƣớc Nhiệt độ (OC) Lƣợng mƣa (%) Số Tháng Tổng Vùng khí hậu lƣợng Tháng Tháng TB Tháng 9– lƣợng trạm 1 7 năm 5 – 10 11 năm Tây Bắc 19 1,4 0,3 0,5 6 –6 –2 Đông Bắc Bộ 33 1,5 0,5 0,6 0 –9 –7 Đồng bằng Bắc 42 1,4 0,5 0,6 0 –13 –11 Bộ Bắc Trung Bộ 26 1,3 0,5 0,5 4 –5 –3 Nam Trung Bộ 11 0,6 0,4 0,3 20 20 20 Tây Nguyên 12 0,9 0,4 0,6 19 9 11 Nam Bộ 18 0,8 0,4 0,6 27 6 9 Trung bình cả 161 1,2 0,4 0,56 7 –5 –2 nƣớc Nguồn: [3] Cũng nhƣ các yếu tố khí hậu khác, mức độ biến đổi của mực nƣớc biển đƣợc đánh giá bằng độ lệch chuẩn và biến suất.

Trong 50 năm qua, mực nƣớc biển dâng với tốc độ trung bình 3 – 4 (mm/năm) hay 3 – 4 (cm/thập kỷ), nghĩa là trong gần nửa thế kỷ vừa qua, nƣớc biển ở Việt Nam dâng lên khoảng 15 – 20 cm. So sánh mực nƣớc biển tại thời kì gần đây (1991 – 2008) và thời kì 1961 – 1990, ta có: + Mực nƣớc biển trung bình trong thời gần đây cao hơn với 7,2 cm ở trạm Hòn Dấu và 3,5 cm ở trạm Sơn Trà và Vũng Tàu. + Mực nƣớc biển cao nhất trong thời kì gần đây cao hơn 7,8 cm ở trạm Hòn Dấu, 0,5 cm ở trạm Vũng tàu nhƣng thấp hơn 0,5 cm ở trạm Vũng Tàu. + Mực nƣớc biển thấp nhất trong thời kì gần đây cao hơn 2,7 cm ở trạm Hòn Dấu, 5 cm ở trạm Sơn Trà và 11 cm ở trạm Vũng Tàu.

7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.