Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Mô hình kinh tế tuyến tính truyền thống vận hành theo quy trình khai thác tài nguyên tự nhiên, đưa vào sản xuất, phân phối tiêu dùng và thải bỏ ra môi trường đang bộc lộ những giới hạn nghiêm trọng. Dưới tác động của gia tăng dân số và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, nhu cầu sử dụng khoáng sản và kim loại phục vụ các ngành công nghiệp, năng lượng và xây dựng không ngừng tăng cao. Thực trạng này đặt Việt Nam trước những thách thức lớn về suy thoái môi trường, biến đổi khí hậu và nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên khoáng sản không thể tái tạo.

Ngành công nghiệp khai khoáng Việt Nam có lịch sử phát triển từ cuối thế kỷ 19 và được tiếp quản, mở rộng liên tục từ năm 1955. Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường được trích dẫn trong công trình, Việt Nam sở hữu hơn 5.000 điểm mỏ và quặng thuộc khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau phân bố tại 46/63 tỉnh thành, cùng 18 khu vực khoáng sản phân tán nhỏ lẻ trên diện tích 182,7 ha. Mặc dù đóng vai trò cung cấp nguyên liệu thiết yếu cho nền kinh tế quốc dân, hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản ở nước ta vẫn bộc lộ nhiều hạn chế: công nghệ khai thác tại nhiều địa phương còn lạc hậu, tình trạng tổn thất tài nguyên lớn do chủ yếu xuất khẩu quặng thô và tinh quặng, trong khi khối lượng chất thải (nước thải, đất đá thải, quặng đuôi, khí bụi) phát sinh khổng lồ gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nước, không khí và cảnh quan sinh thái.

Mô hình kinh tế tuần hoàn (KTTH) đã được nhiều quốc gia trên thế giới triển khai thành công nhằm chuyển dịch từ dòng vật chất một chiều sang chu trình khép kín, tối ưu hóa việc tái sử dụng chất thải làm nguyên liệu đầu vào. Tuy nhiên, tại Việt Nam thời điểm năm 2020, khái niệm KTTH vẫn còn tương đối mới mẻ, chỉ dừng lại ở quy mô thử nghiệm nhỏ lẻ và chưa có các nghiên cứu toàn diện cho ngành khai thác mỏ. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Hoàng Linh được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống nghiên cứu này.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm 3 nội dung:

  1. Xác định thực trạng quản lý và các vấn đề môi trường của ngành mỏ Việt Nam.
  2. Đánh giá khả năng áp dụng mô hình kinh tế tuần hoàn cho ngành khai thác mỏ ở Việt Nam.
  3. Đề xuất hệ thống giải pháp thúc đẩy áp dụng kinh tế tuần hoàn cho ngành khai thác mỏ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình kinh tế tuần hoàn và khả năng áp dụng mô hình kinh tế tuần hoàn cho ngành khai thác mỏ Việt Nam.
  • Phạm vi không gian: Ngành công nghiệp khai thác mỏ tại Việt Nam, kết hợp khảo sát nghiên cứu điển hình tại Công ty Cổ phần Than Mông Dương – Vinacomin (thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh).
  • Phạm vi thời gian: Khảo sát thực địa được tiến hành từ ngày 22/05/2020 đến ngày 24/05/2020; chuỗi số liệu thứ cấp về sản lượng và tình hình sản xuất được thu thập giai đoạn 2015 – 2019; khóa luận hoàn thành vào tháng 6 năm 2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài được xây dựng trên hệ thống các định nghĩa và nguyên tắc chuẩn mực quốc tế về kinh tế tuần hoàn:

  • Định nghĩa của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) nhấn mạnh trạng thái cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ tài nguyên thông qua thiết kế chất thải, tái chế vật liệu và sử dụng năng lượng tái tạo.
  • Khái niệm của Quỹ Ellen MacArthur (2012) xác định KTTH là một hệ thống có tính tái tạo và khôi phục thông qua kế hoạch và thiết kế chủ động, thay thế khái niệm "kết thúc vòng đời" của vật liệu.
  • Định nghĩa của Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên Hợp Quốc (UNIDO, 2017) và mô hình hóa của Geissdoerfer và cộng sự (2017) về việc làm chậm, làm hẹp và đóng kín các vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng.

Nghiên cứu vận dụng 5 nguyên tắc căn bản của KTTH trong sản xuất công nghiệp:

  1. Thiết kế và tiêu dùng theo hướng tiết giảm, tái sử dụng, tái chế (3R).
  2. Sinh thái công nghiệp và cộng sinh công nghiệp.
  3. Phát triển và sử dụng năng lượng từ các nguồn tự nhiên (gió, mặt trời).
  4. Tuần hoàn vật liệu tối ưu trong quy mô doanh nghiệp.
  5. Ưu tiên sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc sinh học.
Phương pháp nghiên cứu Nội dung và quy trình triển khai Nguồn dữ liệu / Đối tượng áp dụng
Thu thập và kế thừa tài liệu Thu thập, tổng hợp các báo cáo khoa học, số liệu thống kê, văn bản pháp luật, tài liệu nghiên cứu quốc tế và trong nước về mỏ và KTTH. Tổng cục Thống kê, Bộ TN&MT, TKV, PVN, các bài báo khoa học chuyên ngành.
Điều tra, khảo sát hiện trường, phỏng vấn Khảo sát thực địa từ 22/05/2020 đến 24/05/2020; chụp ảnh hiện trạng bãi thải, kênh xả; phỏng vấn theo mẫu phiếu định sẵn. Công ty Cổ phần Than Mông Dương – Vinacomin (Quảng Ninh).
Lấy ý kiến chuyên gia Trao đổi chuyên môn sâu, xin ý kiến phản biện và định hướng giải pháp kỹ thuật, quản lý. Ông Phùng Nguyên Hoàng (Quản đốc CTCP Than Mông Dương); TS. Nguyễn Thúy Lan (Giám đốc Trung tâm Môi trường Công nghiệp - Viện NC Mỏ và Luyện kim).
Phân tích tổng hợp Chọn lọc, xử lý dữ liệu và đánh giá thực trạng dòng chất thải mỏ theo thứ bậc giá trị kinh tế. Cơ sở dữ liệu phát thải và sản lượng ngành mỏ Việt Nam.
Phương pháp SWOT Phân tích ma trận Điểm mạnh (S), Điểm yếu (W), Cơ hội (O), Thách thức (T) theo mô hình Weihrich (1980). Toàn bộ hoạt động khai thác mỏ tại Việt Nam khi tiếp cận KTTH.

Khóa luận triển khai thông qua 4 cách tiếp cận khoa học: tiếp cận nghiên cứu thể chế (dựa trên Luật BVMT 2014, Nghị quyết số 142/2016/QH13, Nghị quyết số 35/NQ-CP), tiếp cận kinh nghiệm quốc tế, tiếp cận chuỗi giá trị và tiếp cận liên ngành.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 1 khái quát bức tranh toàn cảnh về công nghiệp khai khoáng và các vấn đề môi trường tại Việt Nam, đồng thời tổng hợp lý luận và kinh nghiệm quốc tế về KTTH.

Về quy mô ngành mỏ, các tập đoàn nhà nước giữ vai trò trụ cột trong việc khai thác các khoáng sản chiến lược: Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) quản lý khai thác dầu khí; Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (TKV) phụ trách than và khoáng sản kim loại; Tập đoàn Hóa chất Việt Nam khai thác apatit; Tổng công ty Thép Việt Nam khai thác quặng sắt; Tổng công ty Xi măng Việt Nam phụ trách khoáng sản vật liệu xây dựng.

Loại khoáng sản Sản lượng khai thác năm 2019 Ghi chú thống kê
Dầu thô 12,1 triệu tấn Số liệu 11 tháng năm 2019
Than 40,5 triệu tấn Cung ứng cho điện, xi măng, hóa chất, giấy
Quặng sắt 3,0 triệu tấn Phục vụ luyện kim trong nước
Quặng apatit 2,4 triệu tấn Phục vụ sản xuất phân bón, hóa chất
Đồng 50,0 ngàn tấn Chế biến kim loại màu

Về tác động môi trường, hoạt động mỏ trải qua 4 giai đoạn (Chuẩn bị, Xây dựng cơ bản, Khai thác, Đóng cửa và phục hồi môi trường). Giai đoạn khai thác gây áp lực lớn nhất lên hệ sinh thái qua 3 dòng chất thải chính:

  • Nước thải: Để sản xuất 1 tấn than phát sinh khoảng 1–3 $\text{m}^3$ nước thải mỏ. Nước thải hầm lò và moong than có tính axit nhẹ (pH 4–5) do khoáng vật pyrit ($\text{FeS}_2$) bị oxy hóa, chứa hàm lượng cao Fe, Mn và chất rắn lơ lửng (TSS). Nước thải mỏ kim loại màu có pH dao động từ 2–7 kèm các kim loại độc hại như Pb, Cd, As, Hg.
  • Bụi và khí thải: Quá trình nổ mìn làm phát sinh bụi TSP và $\text{PM}{10}$ (trong đó $\text{PM}{10}$ chiếm 52% lượng TSP). Khâu tuyển nổi quặng sunfua sử dụng hóa chất xanthate có thể giải phóng khí độc $\text{CS}_2$ khi phân hủy (khoảng 1% lượng xanthate dư thừa bị thải vào hồ thải quặng đuôi).
  • Chất thải rắn: Bao gồm chất thải nguy hại (vỏ kíp mìn, dung môi hóa chất, bùn thải xử lý nước), đất đá bóc mở vỉa, đất đá thải khai thác và quặng đuôi sau tuyển.

Về kinh nghiệm quốc tế, chương này phân tích mô hình quản lý của Đức (Luật Quản lý chất thải và chu trình khép kín 1996), Nhật Bản (Luật Tái chế thiết bị, tỷ lệ tái chế kim loại đạt 98% năm 2010), Trung Quốc (tiếp cận 3 cấp độ: vĩ mô, trung bình, vi mô), Hàn Quốc (nguyên tắc tuần hoàn tài nguyên 2018) và Hướng dẫn xử lý chất thải mỏ của Thụy Điển (2016) về việc tối ưu hóa 2 giai đoạn đầu: thăm dò và thiết kế mỏ.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 thiết lập ranh giới không gian, thời gian và các công cụ phân tích phục vụ nghiên cứu. Tác giả trình bày cấu trúc phiếu phỏng vấn khảo sát thực tế tại Công ty Cổ phần Than Mông Dương, quy trình tham vấn các chuyên gia đầu ngành, và cụ thể hóa các bước tiến hành phân tích SWOT đối với khả năng tuần hoàn hóa chất thải ngành mỏ. Hệ thống cơ sở pháp lý nền tảng gồm Chiến lược phát triển khoáng sản đến năm 2020, tầm nhìn 2030 (Quyết định số 2427/QĐ-TTg), Chiến lược tăng trưởng xanh (2012) và Chiến lược quản lý tổng hợp chất thải rắn đến năm 2025, tầm nhìn 2050.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích thực chứng và các đề xuất chiến lược:

1. Nghiên cứu điển hình tại Công ty Cổ phần Than Mông Dương – Vinacomin: Công ty quản lý khai trường rộng 10,9 $\text{km}^2$ tại phường Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh. Sản lượng khai thác than giai đoạn 2015 – 2019 duy trì ở mức cao và vượt kế hoạch đề ra:

Chỉ tiêu sản lượng khai thác than (nghìn tấn) Năm 2015 Năm 2016 Năm 2017 Năm 2018 Năm 2019
Kế hoạch (KH) 1.300 1.345 1.375 1.450 1.590
Thực hiện (TH) 1.315 1.346 1.225 1.524 1.627

Khảo sát thực địa ghi nhận các bước áp dụng KTTH ban đầu tại doanh nghiệp:

  • Nước thải mỏ: Được thu gom, xử lý và tái sử dụng một phần để rửa đường nội bộ, dập bụi bề mặt; phần còn lại xả ra hệ thống kênh mương thoát nước.
  • Quặng đuôi tuyển than: Khối lượng phát sinh khoảng 3.000 $\text{m}^3$/ngày, áp dụng phương pháp tuyển trọng lực để thu hồi than sót lại, đạt tỷ lệ tái sử dụng 3 – 5%.
  • Đất đá thải: Phát sinh khoảng 300 $\text{m}^3$/ngày đêm, được tận dụng khoảng 10% để san lấp moong khai thác và làm nền đường giao thông mỏ.
  • Đất phủ, đất bóc: Khối lượng phát sinh khoảng 5.000 $\text{m}^3$/ngày đêm, được tái sử dụng khoảng 20% làm lớp đất phủ phục vụ công tác hoàn nguyên, trồng cây cải tạo phục hồi môi trường.

2. Đánh giá tiềm năng áp dụng KTTH ngành mỏ qua ma trận SWOT:

Thành tố SWOT Nội dung phân tích chi tiết theo khóa luận
Điểm mạnh (Strengths) - Lịch sử ngành mỏ lâu đời, đội ngũ kỹ thuật có trình độ tích lũy từ năm 1955.
- Nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú (>5.000 điểm mỏ của ~60 loại khoáng sản).
- Sự quan tâm chỉ đạo của Đảng và Nhà nước qua các chiến lược phát triển bền vững.
Điểm yếu (Weaknesses) - Trữ lượng khoáng sản phân tán, không tập trung; công nghệ khai thác còn lạc hậu.
- Tỷ lệ xuất khẩu khoáng sản thô còn cao, tổn thất tài nguyên lớn.
- Thiếu hụt bộ tiêu chuẩn, quy chuẩn đồng bộ cho việc sử dụng chất thải mỏ làm VLXD.
- Đòi hỏi nguồn vốn đầu tư ban đầu rất lớn cho dây chuyền tái chế.
Cơ hội (Opportunities) - KTTH trở thành xu thế toàn cầu, dễ dàng tiếp cận kinh nghiệm quốc tế (EU, Đức, Nhật).
- Tận dụng làn sóng Cách mạng công nghiệp lần thứ tư để tự động hóa, số hóa quy trình.
- Áp lực thiếu hụt tài nguyên thúc đẩy thị trường nguyên liệu thứ cấp hình thành.
- Nhận được sự đồng thuận cao từ xã hội và cộng đồng địa phương.
Thách thức (Threats) - Áp lực gia tăng dân số, nhu cầu năng lượng và biến đổi khí hậu toàn cầu.
- Yêu cầu kỹ thuật làm sạch chất thải phức tạp, chi phí xử lý cao trước khi tái chế.
- Thiếu đội ngũ chuyên gia am hiểu chuyên sâu về KTTH trong ngành khoáng sản.
- Hành lang pháp lý chưa đồng bộ, Luật Xây dựng và Luật Khoáng sản còn vướng mắc.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng kết được các phát hiện thực tiễn và đóng góp học thuật quan trọng:

  • Lượng hóa được hiện trạng tuần hoàn chất thải mỏ tại đơn vị nghiên cứu điển hình (CTCP Than Mông Dương), chỉ ra tỷ lệ tuần hoàn tài nguyên còn ở mức thấp (3–5% đối với quặng đuôi, 10% đối với đất đá thải, 20% đối với đất phủ), phản ánh tiềm năng chưa được khai thác của chất thải mỏ.
  • Hệ thống hóa thứ bậc giá trị kinh tế của chất thải mỏ: chuyển đổi từ các hình thức giá trị thấp (san lấp, làm cốt liệu đường) lên giá trị cao (làm đất kỹ thuật, vật liệu xây dựng chất lượng cao, thu hồi kim loại quý từ quặng đuôi và bùn thải axit mỏ làm bột màu).
  • Đề xuất hệ thống giải pháp toàn diện trên 3 trụ cột:
    1. Cơ chế chính sách: Sửa đổi Luật Bảo vệ môi trường và Luật Khoáng sản; áp dụng chính sách ưu đãi thuế giá trị gia tăng (chỉ đánh thuế trên phần giá trị gia tăng mới, miễn/giảm cho khâu tái chế, tái sử dụng); nâng thuế khai thác tài nguyên nguyên sinh không tái tạo; thiết lập cơ chế hạn ngạch và điểm carbon; bắt buộc công khai minh bạch thông tin dự án mỏ và báo cáo ĐTM.
    2. Kinh tế - Quản lý: Bắt buộc đào tạo phân loại chất thải cho nhà thầu; thúc đẩy mô hình tăng trưởng chiều sâu; xây dựng thị trường trao đổi nguyên liệu thứ cấp.
    3. Khoa học - Công nghệ: Đẩy mạnh nghiên cứu phân tích chi phí - lợi ích (CBA); ứng dụng công nghệ số, cảm biến (sensor) trong quản lý vận hành thiết bị hạng nặng và giám sát dòng vật chất xuyên suốt chu kỳ vòng đời mỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tồn tại một số giới hạn do điều kiện nghiên cứu thực tế được tác giả ghi nhận:

  • Khảo sát thực địa chỉ được tiến hành tại 01 doanh nghiệp khai thác than hầm lò (Công ty Cổ phần Than Mông Dương) trong khoảng thời gian ngắn (3 ngày, từ 22/05/2020 đến 24/05/2020), chưa khảo sát trực tiếp các mỏ than lộ thiên quy mô lớn hoặc các mỏ khoáng sản kim loại màu, khoáng sản phóng xạ và đất hiếm.
  • Nguồn tài liệu chuyên khảo trong nước về KTTH áp dụng riêng cho lĩnh vực khai khoáng tại thời điểm năm 2020 còn rất hạn chế, phần lớn dựa vào tài liệu và bài học từ các quốc gia phát triển.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được gợi mở từ đề tài:

  • Mở rộng phạm vi điều tra thực nghiệm sang các loại hình khoáng sản khác như bauxit (Tây Nguyên), quặng sắt (Thái Nguyên, Hà Tĩnh), quặng đồng, chì - kẽm và quặng apatit (Lào Cai).
  • Nghiên cứu sâu về các công nghệ làm sạch và chế biến sâu quặng đuôi, bùn thải mỏ nhằm xây dựng quy trình kỹ thuật đạt chuẩn làm vật liệu xây dựng không nung và vật liệu san lấp hạ tầng giao thông.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Môi trường và Kỹ thuật Mỏ: Cung cấp tài liệu tổng quan có hệ thống về dòng chất thải mỏ, cơ sở lý thuyết KTTH theo chuẩn quốc tế và phương pháp áp dụng ma trận SWOT trong quản lý tài nguyên.
  • Cán bộ quản lý môi trường tại các doanh nghiệp mỏ: Tham khảo mô hình thu hồi quặng đuôi, tái sử dụng nước thải và đất phủ thực tế từ mô hình Than Mông Dương để áp dụng tại đơn vị.
  • Nhà hoạch định chính sách: Tham khảo các đề xuất về cơ chế thuế tài nguyên, chính sách hạn ngạch phát thải và hoàn thiện khung pháp lý về KTTH trong dự thảo Luật Bảo vệ môi trường sửa đổi.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ tái sử dụng các dòng chất thải chính tại Công ty Cổ phần Than Mông Dương được ghi nhận như thế nào? Tại thời điểm khảo sát tháng 5/2020, tỷ lệ tái sử dụng đạt được: nước thải mỏ được xử lý tuần hoàn một phần để rửa đường dập bụi; quặng đuôi phát sinh khoảng 3.000 $\text{m}^3$/ngày được thu hồi bằng phương pháp tuyển trọng lực với tỷ lệ tái dùng 3 – 5%; đất đá thải phát sinh khoảng 300 $\text{m}^3$/ngày đêm được tái sử dụng khoảng 10% để san lấp moong và làm đường; đất bóc phát sinh khoảng 5.000 $\text{m}^3$/ngày đêm được tái sử dụng khoảng 20% cho mục đích phục hồi môi trường.

2. Tại sao nước thải mỏ than thường có độ pH thấp và chứa hàm lượng kim loại nặng cao? Nước thải mỏ than có độ pH mang tính axit nhẹ (khoảng 4 – 5) và hàm lượng cao các kim loại Fe, Mn là do trong các vỉa than có chứa khoáng vật pyrit ($\text{FeS}_2$). Khi tiếp xúc với không khí và nước ngầm trong quá trình khai đào, pyrit bị oxy hóa tạo thành axit sunfuric hòa tan các kim loại trong đất đá xung quanh.

3. Khóa luận phân tích những điểm yếu căn bản nào của ngành mỏ Việt Nam khi hướng tới kinh tế tuần hoàn? Các điểm yếu chính gồm: tài nguyên phân bố rải rác không tập trung; chủ yếu xuất khẩu quặng thô và tinh quặng gây lãng phí; công nghệ khai thác của nhiều doanh nghiệp còn lạc hậu chạy theo lợi nhuận ngắn hạn; thiếu hụt các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật đồng bộ về sử dụng chất thải mỏ làm vật liệu xây dựng; và năng lực vốn đầu tư cho công nghệ tái chế còn hạn chế.

4. Tác giả đề xuất chính sách thuế như thế nào để thúc đẩy kinh tế tuần hoàn trong ngành mỏ? Tác giả đề xuất cần nâng thuế đối với việc khai thác, tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên không tái tạo; đồng thời điều chỉnh thuế giá trị gia tăng chỉ áp dụng đối với các hoạt động tạo giá trị gia tăng mới (như khai thác, sản xuất mới), miễn hoặc không áp dụng thuế này đối với các hoạt động duy trì và phục hồi giá trị như tái sử dụng, sửa chữa và tái sản xuất vật liệu.

5. Giai đoạn nào trong vòng đời mỏ gây ra nhiều tác động môi trường nhất và được khóa luận tập trung nghiên cứu? Dự án mỏ gồm 4 giai đoạn (Chuẩn bị, Thi công xây dựng cơ bản, Khai thác mỏ, Đóng cửa mỏ/phục hồi môi trường). Giai đoạn khai thác mỏ là giai đoạn phát sinh khối lượng chất thải lớn nhất và gây tác động môi trường nặng nề nhất, do đó được khóa luận chọn làm trọng tâm phân tích.


Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Hoàng Linh đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về kinh tế tuần hoàn và đánh giá khả năng áp dụng mô hình này vào ngành khai thác mỏ tại Việt Nam. Thông qua khảo sát thực tế tại Công ty Cổ phần Than Mông Dương, nghiên cứu đã lượng hóa hiện trạng tuần hoàn chất thải mỏ và làm rõ các rào cản kỹ thuật, thể chế qua ma trận phân tích SWOT. Các đề xuất giải pháp về chính sách tài chính, đổi mới công nghệ số và tiêu chuẩn hóa chất thải mỏ mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho công tác quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường hướng tới phát triển bền vững.