Đồ án mô phỏng bơm nhiệt và giải pháp tiết kiệm năng lượng trong sản xuất nước nóng

Đồ án nghiên cứu mô phỏng bơm nhiệt và các giải pháp tiết kiệm năng lượng, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Ngô Minh Đức
• Người hướng dẫn: TS. Tạ Văn Chương
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Nhiệt
• Đề tài: Nghiên Cứu, Đánh Giá Hiệu Quả Sử Dụng Bơm Nhiệt Sản Xuất Nước Nóng Trong Các Vùng Khí Hậu Của Việt Nam
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG
• 1.1. Giới thiệu về bơm nhiệt
• 1.2. Ứng dụng của bơm nhiệt
• 1.2.1. Trong công nghiệp
• 1.2.2. Trong đời sống
• 1.3. Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt đun nước nóng
• 1.4. Tổng quan về bơm nhiệt sản xuất nước nóng và mục đích của đề tài
• 1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu về bơm nhiệt trong nước
• 1.6. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu
• 2. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG BƠM NHIỆT SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG
• 2.1. Giới thiệu các phương pháp mô phỏng
• 2.2. Mô phỏng bơm nhiệt theo phương pháp kết hợp
• 2.2.1. Mô phỏng thiết bị ngưng tụ
• 2.2.2. Mô phỏng thiết bị bay hơi
• 2.2.3. Mô phỏng máy nén
• 2.2.4. Mô phỏng thiết bị tiết lưu
• 2.2.5. Mô phỏng bơm nhiệt
• 2.3. Mô phỏng bơm nhiệt theo phương pháp hàm đặc tính
• 2.4. Mô phỏng bơm nhiệt nước nóng sử dụng môi chất R134a
• 2.4.1. Tìm nhiệt độ ngưng tụ tk và nhiệt độ bay hơi to của chu trình
• 2.4.2. Tính COP của hệ thống bơm nhiệt
• 3. COP CỦA BƠM NHIỆT TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN HOẠT ĐỘNG KHÁC NHAU TẠI VIỆT NAM
• 3.1. Đánh giá hiệu quả năng lượng theo điều kiện hoạt động của thiết bị
• 3.2. Tính toán COP của bơm nhiệt tại các khu vực khí hậu của Việt Nam
• 4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH
• 4.1. Kết hợp bơm nhiệt với năng lượng mặt trời
• 4.1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
• 4.1.2. Đánh giá hiệu quả của hệ thống
• 4.2. Điều khiển độ non tải trong hệ thống bơm nhiệt
• 4.2.1. Nguyên lý làm việc
• 4.2.2. Đánh giá hiệu quả
• 4.3. Kết hợp bơm nhiệt với điện trở để đun nước lên nhiệt độ cao
• 4.3.1. Nguyên lý làm việc
• 4.3.2. Đánh giá hiệu quả
• 4.4. Tận dụng chênh lệch giá điện giữa các khung giờ
• 4.4.1. Nguyên lý làm việc
• 4.4.2. Đánh giá hiệu quả
• 4.5. Tận dụng năng lượng địa nhiệt
• 4.5.1. Nguyên lý làm việc của thiết bị
• 4.5.2. Đánh giá hiệu quả
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án mô phỏng bơm nhiệt và tiết kiệm năng lượng

Đồ án mô phỏng bơm nhiệt và các giải pháp tiết kiệm năng lượng là một nghiên cứu quan trọng trong bối cảnh hiện nay. Với sự gia tăng nhu cầu sử dụng năng lượng và biến đổi khí hậu, việc tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm năng lượng trở nên cấp thiết. Bơm nhiệt là một công nghệ tiên tiến giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về bơm nhiệt, ứng dụng của nó trong sản xuất nước nóng và các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

1.1. Giới thiệu về bơm nhiệt và ứng dụng của nó

Bơm nhiệt là thiết bị sử dụng nguyên lý nhiệt động lực học để chuyển nhiệt từ môi trường này sang môi trường khác. Nó có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất nước nóng, sưởi ấm và làm lạnh. Bơm nhiệt không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm phát thải khí CO2, góp phần bảo vệ môi trường.

1.2. Tình hình nghiên cứu bơm nhiệt tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về bơm nhiệt đang ngày càng được chú trọng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng bơm nhiệt có thể tiết kiệm năng lượng lên đến 60% so với các phương pháp truyền thống. Các ứng dụng bơm nhiệt trong sản xuất nước nóng đang được phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong các khu vực có khí hậu lạnh.

II. Vấn đề và thách thức trong việc sử dụng bơm nhiệt

Mặc dù bơm nhiệt mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc áp dụng công nghệ này. Các vấn đề như chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu kỹ thuật phức tạp và sự thiếu hụt thông tin về hiệu quả sử dụng bơm nhiệt là những rào cản lớn. Việc giải quyết những thách thức này là cần thiết để thúc đẩy việc sử dụng bơm nhiệt rộng rãi hơn.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì bơm nhiệt

Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống bơm nhiệt thường cao hơn so với các hệ thống truyền thống. Tuy nhiên, chi phí vận hành và bảo trì của bơm nhiệt lại thấp hơn, giúp tiết kiệm chi phí lâu dài. Việc tính toán chi phí tổng thể là cần thiết để đánh giá hiệu quả kinh tế của bơm nhiệt.

2.2. Thiếu hụt thông tin và kiến thức về bơm nhiệt

Nhiều người tiêu dùng và doanh nghiệp vẫn chưa hiểu rõ về lợi ích của bơm nhiệt. Việc thiếu thông tin và kiến thức có thể dẫn đến sự e ngại trong việc đầu tư vào công nghệ này. Cần có các chương trình giáo dục và truyền thông để nâng cao nhận thức về bơm nhiệt.

III. Phương pháp mô phỏng bơm nhiệt hiệu quả

Mô phỏng bơm nhiệt là một công cụ quan trọng để đánh giá hiệu quả hoạt động của thiết bị. Có nhiều phương pháp mô phỏng khác nhau, trong đó phương pháp kết hợp và phương pháp hàm đặc tính được sử dụng phổ biến. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất của bơm nhiệt.

3.1. Phương pháp mô phỏng kết hợp

Phương pháp mô phỏng kết hợp sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng hoạt động của bơm nhiệt. Phương pháp này cho phép đánh giá chính xác hiệu suất của bơm nhiệt trong các điều kiện khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu.

3.2. Phương pháp hàm đặc tính

Phương pháp hàm đặc tính dựa trên các dữ liệu thực nghiệm để mô phỏng hiệu suất của bơm nhiệt. Phương pháp này đơn giản hơn nhưng có thể không chính xác bằng phương pháp kết hợp. Tuy nhiên, nó vẫn là một công cụ hữu ích trong việc đánh giá hiệu suất bơm nhiệt.

IV. Giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả từ bơm nhiệt

Để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng, có nhiều giải pháp có thể áp dụng cho hệ thống bơm nhiệt. Các giải pháp này không chỉ giúp giảm tiêu thụ năng lượng mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động của thiết bị.

4.1. Kết hợp bơm nhiệt với năng lượng mặt trời

Kết hợp bơm nhiệt với năng lượng mặt trời là một giải pháp hiệu quả để tiết kiệm năng lượng. Hệ thống này tận dụng năng lượng mặt trời để cung cấp nhiệt cho bơm nhiệt, từ đó giảm thiểu chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

4.2. Điều khiển độ non tải trong hệ thống bơm nhiệt

Điều khiển độ non tải giúp tối ưu hóa hiệu suất của bơm nhiệt. Bằng cách điều chỉnh công suất hoạt động của bơm nhiệt, có thể giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu quả sử dụng.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu bơm nhiệt

Nghiên cứu về bơm nhiệt đã cho thấy nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống và sản xuất. Các kết quả nghiên cứu cho thấy bơm nhiệt có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể và giảm phát thải khí CO2. Việc áp dụng bơm nhiệt trong các lĩnh vực như sản xuất nước nóng, sưởi ấm và làm lạnh đang ngày càng trở nên phổ biến.

5.1. Kết quả nghiên cứu về hiệu suất bơm nhiệt

Nghiên cứu cho thấy bơm nhiệt có thể đạt được hệ số hiệu quả năng lượng COP cao, từ 3 đến 5, tùy thuộc vào điều kiện hoạt động. Điều này chứng tỏ rằng bơm nhiệt là một giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

5.2. Ứng dụng bơm nhiệt trong sản xuất nước nóng

Bơm nhiệt đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nước nóng cho các hộ gia đình và doanh nghiệp. Việc sử dụng bơm nhiệt không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm chi phí vận hành, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

VI. Kết luận và tương lai của bơm nhiệt tại Việt Nam

Bơm nhiệt là một công nghệ tiềm năng trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Với sự phát triển của công nghệ và nhận thức ngày càng cao về bảo vệ môi trường, bơm nhiệt sẽ trở thành một phần quan trọng trong chiến lược phát triển bền vững của Việt Nam. Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích đầu tư vào công nghệ bơm nhiệt để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi hơn.

6.1. Tương lai của bơm nhiệt tại Việt Nam

Với sự gia tăng nhu cầu sử dụng năng lượng và áp lực từ biến đổi khí hậu, bơm nhiệt sẽ trở thành một giải pháp quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng. Các nghiên cứu và ứng dụng bơm nhiệt sẽ tiếp tục được phát triển để đáp ứng nhu cầu này.

6.2. Khuyến khích đầu tư vào công nghệ bơm nhiệt

Cần có các chính sách khuyến khích đầu tư vào công nghệ bơm nhiệt, bao gồm hỗ trợ tài chính và đào tạo kỹ thuật. Điều này sẽ giúp thúc đẩy việc áp dụng bơm nhiệt trong các lĩnh vực khác nhau, từ gia đình đến công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG 1.1 Giới thiệu về bơm nhiệt Biến đổi khí hậu là một trong những vấn đề được quan tâm nhất hiện nay. Với sự lạm dụng nhiên liệu hóa thạch, trong bài “danh sách quốc gia theo lượng khí thải cacbon đioxit” được đăng trên trang wikipedia, năm 2014 có đến 35,669 tỷ tấn khí gây hiệu ứng nhà kính CO2 được thải ra môi trường, điều đó gây ra sự biến đổi lớn đến môi trường và hệ sinh thái trên Trái Đất. Theo tài liệu [1], tháng 11/2007 Ban Thay đổi khí hậu liên chính phủ IPCC của liên hợp quốc (Intergovermental Panel on Climate Change) đã khẳng định rõ ràng rằng các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu phát thải khí CO2, khí nhà kính làm cho nhiệt độ Trái Đất nóng lên.

Điều đó sẽ dẫn đến các hậu quả khôn lường về khí hậu. Tiếp theo báo cáo của IPCC là hội nghị về biến đổi khí hậu UNO tài trợ tổ chức ở Indonesia. Tại đây, các đại biểu trên toàn Thế giới đã sôi nổi thảo luận và nhất trí cao về các biện pháp mới nhằm ngăn chặn thay đổi khí hậu đáp ứng nội dung và tinh thần nghị định Kyoto. Vào tháng 7-2008 lãnh đạo các nước G8 nhóm họp ở Nhật Bản để bàn các biện pháp chống biến đổi khí hậu.

Tình trạng nóng lên của Trái Đất là vấn đề được quan tâm đặc biệt của chương trình nghị sự. Vấn đề được đặt ra là, chúng ta cần làm thế nào để cải thiện tình hình phát triển ngày càng xấu đi của môi trường trên Trái Đất. Muốn giảm nguy cơ nóng lên toàn cầu, phải giảm phát thải khí CO2 bằng cách thay đổi thói quen đốt nhiên liệu hữu hạn và quý giá bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng mới và năng lượng tái tạo. Trong đó nguồn năng lượng thu được trực tiếp từ môi trường nhờ bơm nhiệt có tiềm năng rất to lớn trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

Bơm nhiệt giúp giảm phát thải CO2 đáng kể từ 40 đến 60% [1], riêng trong khu vực gia dụng và thương nghiệp. Hiệu quả kinh tế cao hơn hẳn so với đốt gas, dầu, điện… trực tiếp. Quá trình chế tạo và làm việc được tự động hóa, vận hành đơn giản. Bơm nhiệt là một trong những biện pháp tích cực nhất giúp hạn chế tình hình biến đổi khí hậu hiện nay, đồng thời quá trình vận hành và sử dụng tự động hóa nên bơm nhiệt sẽ là xu hướng trong tương lai.

Máy bơm nhiệt (heat pump) là một thiết bị hoạt động theo nguyên lý nhiệt động lực học nhằm mục đích vận chuyển một nhiệt lượng từ môi trường này sang môi trường khác. Cụ thể ở đây, bơm nhiệt sản xuất nước nóng tiêu tốn công để đưa nhiệt từ môi trường bên ngoài vào để cấp cho nước và nâng nhiệt độ nước lên cao, tạo ra nước nóng phục vụ cho các nhu cầu trong đời sống và sản xuất. Một thiết bị bơm nhiệt gồm có 4 bộ phận chính đó là: máy nén, dàn ngưng tụ, van tiết lưu và dàn bay hơi cùng với một số thiết bị phụ khác như: bình chứa cao áp, phễu lọc,… cấu tạo một thiết bị bơm nhiệt và nguyên lý hoạt động được biểu diễn cụ thể như trên hình 1. Trong đó, bơm nhiệt tiêu tốn công ở thiết bị máy nén, nhận nhiệt từ môi trường thông qua thiết bị bay hơi và nhả nhiệt ra môi trường cần cấp nhiệt là nước chứa trong bình chứa.

1 Hình TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG.1: Mô hình bơm nhiệt đun nước nóng Trong thiết bị bơm nhiệt, máy nén chuyển hóa điện năng thành công và tiêu tốn một lượng công nhất định truyền cho môi chất dưới dạng công nén kỹ thuật để đưa nhiệt năng từ môi trường bên ngoài vào môi trường cần cung cấp nhiệt được biểu diễn trên hình 1. Hình TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG.2: Nguyên lý làm việc của bơm nhiệt 1.2 Ứng dụng của bơm nhiệt 1.1 Trong công nghiệp Hiện nay máy bơm nhiệt đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh doanh dịch vụ và sản xuất công nghiệp. Và với những quy định bảo vệ môi trường 2 ngày càng nghiêm ngặt, máy bơm nhiệt công nghiệp có thể trở thành một ứng dụng công nghệ quan trọng trong việc giảm thiểu sự phát tán khí thải ra môi trường và tiết kiệm năng lượng, điều đó khiến cho bơm nhiệt ngày càng được sử dụng phổ biến hơn. Máy bơm nhiệt công nghiệp được sử dụng cho các lĩnh vực: + Sưởi ấm: sưởi ấm các nhà kính hoặc các toà nhà công nghiệp, thường sử dụng nguồn nhiệt lấy từ nước thải công nghiệp.

+ Sản xuất nước nóng hoặc nước lạnh: rất nhiều ngành công nghiệp cần sử dụng tới nước nóng trong sản xuất, và trong các hoạt động lau rửa, và vệ sinh khu sản xuất. Nguồn nước nóng này có thể được cung cấp nhờ máy bơm nhiệt công nghiệp, những máy bơm nhiệt thuận nghịch còn dùng để làm lạnh nước. + Sấy khô: máy bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sấy khô và hút ẩm ở nhiệt độ thấp và trung bình như sấy khô bột giấy, thực phẩm. Những máy bơm nhiệt dùng cho công nghiệp sấy khô thường có hệ số hiệu quả năng lượng COP cao và thường giúp tăng chất lượng sản phẩm so với các phương pháp sấy khô truyền thống, ví dụ như giảm thiểu sự bay mùi của thực phẩm (do quá trình sấy khô hoàn toàn khép kín), không bị yếm mùi hay tạp chất từ bên ngoài nhu mùi khói hay bụi, tro.

+ Bay hơi và chưng cất: trong công nghiệp hoá học và sản xuất thực phẩm, công đoạn làm bay hơi và chưng cất tiêu thụ rất nhiều năng lượng. Máy bơm nhiệt công nghiệp giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ với hệ số hiệu quả năng lượng cao. Trong công nghiệp sấy khô và làm bay hơi, chưng cất, hơi nước được tái chế trong quá trình vận hành máy bơm nhiệt. Với công nghiệp sưởi ấm và sản xuất hơi nước, máy bơm nhiệt thường tận dụng những nguồn nhiệt như nước xả, nước thải, nước ngưng.

Do nhiệt lượng lấy từ những nguồn cung này thường không ổn định nên cần phải xây dựng những kho lưu trữ nhiệt lượng để đảm bảo cho hoạt động ổn định của máy bơm nhiệt.2 Trong đời sống Thị trường bơm nhiệt gia dụng phát triển rất mạnh mẽ, ngay cả trong cuộc khủng hoảng tài chính toàn cầu 2007-2008 khi mà điều hòa không khí bị bị giảm lượng tiêu thụ đến chỉ còn 25 % so với trước khi diễn ra khủng hoảng kinh tế toàn cầu thì thị trường bơm nhiệt vẫn phát triển mạnh mẽ và sôi động [1]. Bơm nhiệt được sử dụng để đun nước nóng sinh hoạt và sưởi ấm gia dụng hiện tại có hai loại chủ yếu là bơm nhiệt sử dụng nguồn nhiệt nước WTW (Water to water heat pump) và bơm nhiệt sử dụng nguồn nhiệt không khí ATW (Air to water heat pump). Bơm nhiệt nước còn được gọi là bơm nhiệt địa nhiệt, loại bơm nhiệt này hoạt động ổn định với hiệu quả làm việc cao, tuy nhiên cấu tạo phức tạp và chi phí nắp đặt cao hơn. Do kết cấu đơn giản nên bơm nhiệt gió nước đang có sự phát triển rất mạnh mẽ.

Ngoài các loại bơm nhiệt WTW, ATW, các loại máy điều hòa không khí 2 chiều có bơm nhiệt, người ta còn nghiên cứu các loại bơm nhiệt gia dụng với nhiều chức năng như bơm nhiệt 3 trong 1 để sưởi ấm, đun nước nóng và làm mát, bơm 3 nhiệt nhiều chức năng vừa sưởi ấm, làm mát, đun nước nóng, tủ lạnh, tủ đông, đôi khi kết hợp với cả bộ thu năng lượng mặt trời với một máy nén biến tần duy nhất.3 Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt đun nước nóng Hình TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG.3: Đồ thị logp-i biểu diễn chu trình làm việc của bơm nhiệt Máy bơm nhiệt bao gồm 4 bộ phận chính: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi nối với nhau tạo thành một chu trình kín và được biểu diễn trên đồ thị logp-i như hình 1. Môi chất luân chuyển trong chu trình bơm nhiệt với nhiệm vụ vận chuyển nhiệt lượng lấy từ môi trường ngoài cung cấp cho môi trường tiếp nhận. Đầu tiên, Môi chất lạnh ở dạng hơi quá nhiệt được đưa vào máy nén (điểm 1), trong quá trình nén nhiệt độ, áp suất của môi chất tăng và thể tích riêng giảm xuống. Môi chất ra khỏi máy nén ở trạng thái hơi quá nhiệt áp suất cao, nhiệt độ cao (điển 2r).

Quá trình nén được coi gần như đoạn nhiệt (nén thuận nghịch 1-2s). Tuy nhiên thực tế trong quá trình nén tồn tại những tổn thất năng lượng không mong muốn, nên entropi của môi chất ở đầu ra của máy nén cao hơn so với entropi của môi chất ở đầu hút máy nén và điều đó làm giảm hiệu quả năng lượng của chu trình, các thiết bị máy nén ngày nay đang được tối ưu hóa để hạn chế những tổn thất không mong muốn đó và làm tăng hiệu quả của thiết bị. Sau khi nén môi chất lạnh được đưa vào bình ngưng tụ, ở đây môi chất lạnh có áp suất cao (pk) và nhiệt độ cao (tk) sẽ nhả nhiệt cho chất cần gia nhiệt và trở thành dạng lỏng quá lạnh, cụ thể chất nhận nhiệt của chúng ta sẽ là nước để phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt trong gia dụng, kinh doanh và công nghiệp. Sau đó môi chất lạnh được đưa đến van tiết lưu.

Ở van tiết lưu, môi chất được tiết lưu từ trạng thái lỏng quá lạnh có áp suất cao xuống trạng thái hơi bão hòa ẩm có áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Quá trình tiết lưu được coi là một quá trình đẳng entanpi. Môi chất lạnh ở dạng hơi bão hòa ẩm ở áp suất thấp (tồn tại ở hai trạng thái là lỏng sôi và hơi bão hòa khô) sẽ được đưa đến thiết bị bay hơi và nhận nhiệt từ 4 môi trường nhờ trao đổi nhiệt với không khí. Sau đó môi chất có dạng hơi quá nhiệt áp suất thấp sẽ được đưa vào đầu hút máy nén và thực hiện các chu trình tiếp theo.4 Tổng quan về bơm nhiệt sản xuất nước nóng và mục đích của đề tài Tình trạng biến đổi khí hậu Trái Đất hiện nay diễn ra hết sức phức tạp, nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và nóng lên toàn cầu từ phác thải khí hiệu ứng nhà kính, kèm theo đó là sự phát triển của các loại vi sinh vật đột biến do thay đổi điều kiện môi trường, nấm mốc, dịch bệnh, ô nhiễm môi trường.