Tổng quan nghiên cứu

Phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện than là một vấn đề môi trường nghiêm trọng toàn cầu, đặc biệt tại Việt Nam khi ngành nhiệt điện than chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu sản xuất điện năng. Theo báo cáo của Hiệp hội Năng lượng Việt Nam (VESC, 2016), đến năm 2015, tổng công suất nhiệt điện than đạt khoảng 13.000 MW, chiếm 38,4% tổng công suất nguồn điện, với tốc độ tăng trưởng trung bình 17% giai đoạn 2000-2015. Dự báo đến năm 2030, công suất nhiệt điện than sẽ tăng lên khoảng 56.000 MW, chiếm 42,7% tổng công suất nguồn điện quốc gia. Việt Nam có trữ lượng than đá lớn, khoảng 48,88 tỷ tấn, chủ yếu là than Antraxit, được sử dụng làm nguyên liệu chính cho các nhà máy nhiệt điện.

Tuy nhiên, phát thải thủy ngân từ quá trình đốt than gây ô nhiễm không khí, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường. Thủy ngân có tính độc cao, khó phân hủy và có khả năng tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn. Mức độ phát thải thủy ngân tại các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam chưa được kiểm soát chặt chẽ do thiếu quy chuẩn kỹ thuật và công nghệ xử lý phù hợp. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá mức độ phát thải thủy ngân tại một số nhà máy nhiệt điện sử dụng than Antraxit bằng công nghệ đốt than phun (Pulverized Combustion - PC) và đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải nhằm bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các nhà máy nhiệt điện tại khu vực Quảng Ninh và một số tỉnh thành khác, trong giai đoạn năm 2019. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu thực tiễn, làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách kiểm soát ô nhiễm thủy ngân từ ngành nhiệt điện than tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết phát thải và truyền tải thủy ngân trong khí quyển: Thủy ngân phát thải từ quá trình đốt than tồn tại dưới dạng nguyên tố và hợp chất, có khả năng di chuyển xa trong không khí và tích tụ sinh học.
  • Mô hình đánh giá phát thải UNEP Toolkit Level 2: Phương pháp ước tính phát thải thủy ngân dựa trên hàm lượng thủy ngân trong than và hệ số phát thải tương ứng với công nghệ xử lý khí thải hiện có.
  • Khái niệm công nghệ đốt than phun (PC) và hệ thống xử lý khí thải: Bao gồm công nghệ lọc bụi tĩnh điện (ESP), hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) và hệ thống khử NOx bằng xúc tác chọn lọc (SCR).
  • Khái niệm về hiệu quả giảm phát thải thủy ngân: Đánh giá dựa trên tỷ lệ giảm nồng độ thủy ngân trong khí thải sau xử lý so với đầu vào.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế từ 3 nhà máy nhiệt điện sử dụng than Antraxit tại Quảng Ninh, Phả Lại và Ninh Bình. Tổng cộng thu thập 23 mẫu khí thải thủy ngân, 30 mẫu bụi, 12 mẫu than nguyên liệu, 9 mẫu tro bay và 9 mẫu xi đáy lò.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích: Áp dụng phương pháp 30B của USEPA sử dụng bẫy hấp phụ carbon để xác định nồng độ thủy ngân trong khí thải. Mẫu than và tro được phân tích tại phòng thí nghiệm Trung tâm Quan trắc Môi trường, Tổng cục Môi trường.
  • Phương pháp đánh giá phát thải: Kết hợp phương pháp đo trực tiếp và ước tính theo UNEP Toolkit Level 2 để đánh giá mức độ phát thải thủy ngân của từng nhà máy.
  • Phân tích dữ liệu: Sử dụng phân tích thống kê mô tả, so sánh tỷ lệ phát thải giữa các nhà máy và so sánh với các nghiên cứu quốc tế.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong năm 2019, bao gồm giai đoạn thu thập mẫu, phân tích và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hàm lượng thủy ngân trong than đầu vào: Mức thủy ngân trung bình trong than Antraxit tại các mỏ được sử dụng cho nhà máy nhiệt điện dao động từ 0,1 đến 0,3 mg/kg, tương đương với mức trung bình của các nước trong khu vực Đông Nam Á.

  2. Mức độ phát thải thủy ngân tại các nhà máy: Ước tính phát thải thủy ngân từ 3 nhà máy nhiệt điện dao động từ 0,5 đến 1,2 kg/ngày, chiếm khoảng 0,02% đến 0,05% hàm lượng thủy ngân trong than đầu vào. Hiệu suất xử lý bụi của hệ thống ESP đạt trên 95%, tuy nhiên hiệu quả giảm phát thải thủy ngân chỉ đạt khoảng 30-50% do hạn chế của công nghệ xử lý lưu huỳnh và chưa có công nghệ xử lý thủy ngân chuyên biệt.

  3. So sánh phát thải thủy ngân với các nước: Mức phát thải thủy ngân của các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tương đương hoặc cao hơn một số nước trong khu vực do công nghệ xử lý khí thải còn lạc hậu và chưa áp dụng các biện pháp kiểm soát thủy ngân hiệu quả.

  4. Ảnh hưởng của công nghệ xử lý khí thải: Nhà máy có lắp đặt hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) và hệ thống SCR cho thấy mức giảm phát thải thủy ngân cao hơn so với nhà máy không có các hệ thống này, cho thấy vai trò quan trọng của công nghệ xử lý khí thải trong kiểm soát thủy ngân.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy thủy ngân phát thải từ các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam là một nguồn ô nhiễm đáng kể, cần được kiểm soát chặt chẽ. Mức hàm lượng thủy ngân trong than Antraxit phù hợp với các báo cáo quốc tế, tuy nhiên do công nghệ xử lý khí thải chưa đồng bộ và hiệu quả thấp, lượng thủy ngân phát thải ra môi trường vẫn còn cao.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, các nhà máy nhiệt điện tại Mỹ và Nhật Bản áp dụng công nghệ lọc bụi tĩnh điện kết hợp với hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt và xúc tác SCR có thể giảm phát thải thủy ngân từ 50-70%. Trong khi đó, tại Việt Nam, hiệu quả giảm phát thải chỉ đạt khoảng 30-50%, cho thấy cần thiết phải nâng cấp công nghệ và áp dụng các biện pháp kỹ thuật mới.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng thủy ngân trong than đầu vào và nồng độ thủy ngân trong khí thải tại các nhà máy, cũng như bảng tổng hợp hiệu quả xử lý thủy ngân của từng công nghệ xử lý khí thải. Điều này giúp minh họa rõ ràng mức độ phát thải và hiệu quả kiểm soát tại từng nhà máy.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp công nghệ xử lý khí thải: Áp dụng hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) kết hợp với hệ thống xúc tác chọn lọc (SCR) để tăng hiệu quả giảm phát thải thủy ngân, hướng tới mục tiêu giảm ít nhất 50% lượng thủy ngân phát thải trong vòng 3 năm tới. Chủ thể thực hiện: các nhà máy nhiệt điện và Bộ Công Thương.

  2. Áp dụng công nghệ hấp phụ thủy ngân: Triển khai sử dụng các vật liệu hấp phụ halogen hoặc than hoạt tính trong quá trình đốt than để tăng khả năng giữ lại thủy ngân trong tro bay, giảm phát thải trực tiếp ra môi trường. Thời gian thực hiện: 2-4 năm. Chủ thể: các nhà máy nhiệt điện phối hợp với viện nghiên cứu.

  3. Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật về nồng độ thủy ngân trong khí thải: Bộ Tài nguyên và Môi trường cần ban hành quy chuẩn quốc gia về giới hạn phát thải thủy ngân trong khí thải nhà máy nhiệt điện, làm cơ sở pháp lý cho việc kiểm soát và xử phạt vi phạm. Thời gian: trong vòng 1-2 năm.

  4. Tăng cường quan trắc và giám sát phát thải thủy ngân: Thiết lập hệ thống quan trắc tự động và định kỳ tại các nhà máy nhiệt điện để theo dõi liên tục nồng độ thủy ngân, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn và kịp thời điều chỉnh công nghệ xử lý. Chủ thể: Tổng cục Môi trường và các nhà máy nhiệt điện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý ngành năng lượng và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và kế hoạch phát triển ngành nhiệt điện bền vững.

  2. Các nhà máy nhiệt điện than: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất nhằm giảm thiểu phát thải thủy ngân, nâng cao hiệu quả vận hành và tuân thủ quy định môi trường.

  3. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm và kết quả phân tích để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm thủy ngân và công nghệ xử lý khí thải.

  4. Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nắm bắt thông tin về mức độ ô nhiễm thủy ngân từ nhiệt điện than, từ đó có các hoạt động giám sát, vận động chính sách và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao thủy ngân phát thải từ nhiệt điện than lại nguy hiểm?
    Thủy ngân là kim loại nặng có tính độc cao, khó phân hủy và có khả năng tích tụ sinh học trong chuỗi thức ăn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường, đặc biệt là hệ thần kinh và phát triển thai nhi.

  2. Hiện nay Việt Nam đã có quy chuẩn về phát thải thủy ngân trong khí thải nhà máy nhiệt điện chưa?
    Hiện tại, Việt Nam chưa có quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nồng độ thủy ngân trong khí thải nhiệt điện, do đó việc kiểm soát phát thải thủy ngân còn nhiều hạn chế.

  3. Công nghệ nào hiệu quả nhất để giảm phát thải thủy ngân tại nhà máy nhiệt điện?
    Kết hợp hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP), hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) và hệ thống xúc tác chọn lọc (SCR) được đánh giá là hiệu quả cao trong việc giảm phát thải thủy ngân, có thể giảm từ 50-70%.

  4. Mức độ phát thải thủy ngân tại các nhà máy nhiệt điện Việt Nam so với thế giới như thế nào?
    Mức phát thải thủy ngân tại Việt Nam tương đương hoặc cao hơn một số nước trong khu vực do công nghệ xử lý khí thải còn lạc hậu và chưa áp dụng các biện pháp kiểm soát thủy ngân chuyên biệt.

  5. Giải pháp nào có thể áp dụng ngay để giảm phát thải thủy ngân?
    Ngoài nâng cấp công nghệ xử lý khí thải, việc bổ sung vật liệu hấp phụ halogen hoặc than hoạt tính trong quá trình đốt than có thể áp dụng nhanh để tăng khả năng giữ lại thủy ngân, giảm phát thải trực tiếp.

Kết luận

  • Thủy ngân phát thải từ các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam là nguồn ô nhiễm đáng kể, cần được kiểm soát chặt chẽ.
  • Hàm lượng thủy ngân trong than Antraxit sử dụng tại Việt Nam tương đương mức trung bình khu vực, nhưng hiệu quả xử lý thủy ngân còn hạn chế.
  • Công nghệ xử lý khí thải hiện tại (ESP, FGDw) chỉ giảm được 30-50% phát thải thủy ngân, thấp hơn nhiều so với các nước phát triển.
  • Cần nâng cấp công nghệ, áp dụng các giải pháp kỹ thuật mới và xây dựng quy chuẩn phát thải thủy ngân để bảo vệ môi trường.
  • Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực tiễn làm cơ sở cho chính sách và giải pháp kỹ thuật, hướng tới phát triển ngành nhiệt điện than bền vững tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai các giải pháp kỹ thuật đề xuất, hoàn thiện quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và tăng cường giám sát phát thải thủy ngân trong vòng 1-3 năm tới.

Call-to-action: Các nhà quản lý, nhà máy nhiệt điện và viện nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các biện pháp kiểm soát phát thải thủy ngân, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.