CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Các khái niệm cơ bản 1. Khí nhà kính, tín chỉ cácbon và dấu chân cácbon a.
Khí nhà kính (Greenhouse Gas- GHG) Khí quyển trái đất bao gồm hỗn hợp các chất khí có nồng độ khác nhau. Các đám cháy rừng và đốt nhiên liệu hoá thạch thải ra khói, tro, bụi và các chất gây ô nhiễm khí quyển như CO2, CO, NH4, NOx, CFC, v. Các chất khí này có khả năng hấp thụ bức xạ sóng dài làm cho nhiệt độ không khí tăng lên gọi là “hiệu ứng khí nhà kính”. Ngày nay, con người đã phát thải vào khí quyển các chất “khí nhà kính” do sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạch như dầu khí, than đá cùng các quá trình công nghiệp khác.
Các khí nhà kính này có thể khiến nhiệt độ toàn cầu gia tăng từ 1,4oC đến 4oC trong khoảng từ năm 1996 đến năm 2100 và vì vậy sẽ kéo theo những nguy cơ ngày càng sâu sắc đối với chất lượng môi trường (Đoàn Văn Điếm, 2011). Tín chỉ cácbon (Carbon Credit) Tín chỉ cácbon dưới góc độ thương mại là chứng nhận rằng một chính phủ hay một công ty đã chi trả để có được một lượng điôxit cácbon (CO2) bị loại khỏi môi trường. Hay nói một cách khác, tín chỉ cácbon là một chứng nhận cho phép người/tổ chức sở hữu nó phát thải một tấn khí CO2. Tín chỉ cácbon còn được dùng như phần thưởng cho những quốc gia hay tổ chức những cơ quan đã thực hiện cắt giảm phát thải khí nhà kính xuống mức thấp hơn mức giới hạn mà họ được phép.
Tín chỉ cácbon có thể được mua- bán trên thị trường quốc tế theo thời giá của thị trường (Gupta, 2011). Dấu chân cácbon (Carbon Footprint) Dấu chân cácbon là tổng lượng khí nhà kính được tạo ra từ các hoạt động trực tiếp và gián tiếp phục vụ con người, thông thường dấu chân cácbon được biểu hiện bằng lượng (tấn) khí CO2 tương đương (Abbott, 2008). Dấu chân cácbon của mỗi tổ chức, cá nhân là tổng lượng phát thải CO2 sinh ra từ các hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định. Thông thường dấu chân cácbon được tính toán trong khung thời gian là một năm.
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Bù đắp cácbon (Carbon Offsetting) Bù đắp cácbon là việc sử dụng các tín chỉ giảm phát thải khí nhà kính (tín chỉ cácbon) để doanh nghiệp bù đắp cho lượng khí thải họ tạo ra, đáp ứng các mục tiêu giảm phát thải KNK của họ và đóng góp cho mục tiêu dịch chuyển sang nền kinh tế cácbon thấp và cũng để đáp ứng yêu cầu ngày càng tăng của các bên liên quan và có thể chứng minh vai trò tiên phong, tạo lợi thế trước đối thủ cạnh tranh và kết nối các bên liên quan trong và ngoài doanh nghiệp trong các hoạt động. Bù đắp cácbon được thực hiện bằng cách mua tín chỉ cácbon theo đơn vị tấn CO2 tương đương (tCO2e). Các dự án mà có thể bán tín chỉ cácbon bao gồm các dự án năng lượng tái tạo như khí sinh học, điện gió, năng lượng mặt trời mà thay nhiên liệu hóa thạch (như than, dầu), các dự án thiết bị gia dụng giúp tiết kiệm nhiên liệu như các bếp cải tiến và ấm đun nước trong các hộ gia đình có thu nhập thấp, bảo vệ rừng khỏi bị khai thác bất hợp pháp, lưu giữ khí mêtan từ bãi rác và hoạt động nông nghiệp, trồng rừng của các hộ nông dân nhỏ, thủy điện nhỏ trên sông và năng lượng địa nhiệt.
Bằng cách mua tín chỉ cácbon, các doanh nghiệp sẽ không chỉ bù đắp cho tác động môi trường họ gây ra mà còn hỗ trợ cho sự phát triển bền vững vì các dự án giảm phát thải KNK như trên thường mang lại nhiều lợi ích khác cho cộng đồng như tạo việc làm, sức khỏe, bảo tồn sinh học, v. Việc trao đổi như vậy đã hình thành nên thị trường cácbon mà tại đó cũng có người mua và người bán các tín chỉ cácbon. Khí sinh học Biogas hay còn gọi là khí sinh học là một dạng khí hỗn hợp được sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí của phân động vật và những hợp chất hữu cơ lên men dưới tác động của các vi sinh vật. Trong thiên nhiên, khí sinh học được sinh ra ở những nơi nước sâu, tù đọng như các đầm lầy, đáy ao, hồ, giếng, ruộng ngập nước sâu hoặc trong cơ quan tiêu hóa của động vật.
Trong điều kiện nhân tạo, khí sinh học được sinh ra trong các công trình khí sinh học như hầm biogas (Nguyễn Quang Khải, 2009). Lượng biogas sinh ra còn phụ thuộc vào quá trình phân huỷ sinh học, loại phân, tỷ lệ phối trộn với nước và nhiệt độ môi trường. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thành phần chủ yếu của khí sinh học bao gồm khí metan và khí CO2 (Araújo et al. Trong đó khí metan (CH4) chiếm từ 50-80%.
Ngoài ra trong khí sinh học còn có các thành phần khác như khí hydro sulfit (H2S), nitơ (N2), hydro (H2) và cácbon monoxit (CO) nhưng chiếm tỷ lệ rất nhỏ (Araújo et al. Thành phần CH4 là khí tạo ra năng lượng khi đốt nhờ khả năng gây cháy, đồng thời đây cũng là khí gây hiệu ứng nhà kính chủ yếu từ khí sinh học nếu bị phát thải ra môi trường vì CH4 có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu gấp 25 lần so với CO2 (Bruun et al. Công trình khí sinh học Trong phạm vi của nghiên cứu này, công trình khí sinh học được hiểu là hệ thống bao gồm thiết bị khí sinh học, đường ống và dụng cụ sử dụng khí, bộ phận tích giữ và xử lý phụ phẩm khí sinh học ở quy mô hộ gia đình. Lợi ích của công trình khí sinh học có thể được minh họa như hình 1.1 dưới đây: Hình 1.
Lợi ích của công trình khí sinh học (nguồn Nexus-Carbon for development, 2016b) Các thiết bị sử dụng chủ yếu là loại KT có vòm cầu nắp cố định bằng gạch hoặc loại thiết bị vòm cầu nắp cố định làm từ sợi thủy tinh gia cường (thường gọi là composite) được áp dụng. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thiết bị khí sinh học kiểu KT Mẫu thiết bị khí sinh học kiểu KT1 và KT2 được xây dựng theo tiêu chuẩn 10TCN 97÷102-2006 do Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn (NN &PTNT) ban hành năm 2006. KT1 được áp dụng cho vùng đất tốt, mực nước ngầm thấp, diện tích mặt bằng để xây dựng công trình tương đối hẹp.
KT2 được áp dụng cho vùng đất yếu, mực nước ngầm cao và diện tích mặt bằng để xây dựng công trình tương đối rộng (Nguyễn Quang Khải, 2009). Minh họa cho mẫu thiết bị KT1 và KT2 được nêu trong hình dưới đây. Thiết bị kiểu KT 1 (Nguyễn Quang Khải, 2009) Hình 1. Thiết bị kiểu KT2 (Nguyễn Quang Khải, 2009) b.
Thiết bị khí sinh học composite Ở Việt Nam, hiện nay vẫn chưa có tiêu chuẩn quốc gia đưa ra các yêu cầu tối thiểu về chất lượng cho bể khí sinh học composite. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công trình khí sinh học composite đã được thiết kế và phát triển ở Trung quốc, và được giới thiệu vào Việt Nam từ năm 2008 (Nguyen et al. Nhiều doanh nghiệp Việt nam đã phát triển sản xuất loại bể này tuy nhiên các nguyên liệu đầu vào như sợi thủy tinh, sợi cácbon và nhựa polyester đều phải nhập khẩu toàn bộ. Bể KSH composite thường được sản xuất thành 5 bộ phận tách rời, sau đó vận chuyển đến hộ nông dân và được lắp ráp thành hệ thống hoàn chỉnh.
Phần chứa khí 3 4. Bể phân giải 5. Ống dẫn khí 4 Hình 1. Thiết bị composite Ưu điểm chính của thiết bị kiểu compsite là sinh ra khí sinh học có áp lực cao, sử dụng diện tích nhỏ và phù hợp với nền đất yếu, thời gian lắp đặt nhanh và không yêu cầu nhiều nhân công, có thể dễ dàng di chuyển đến địa điểm mới và dễ dàng trong vận hành, bảo dưỡng.
Tuy nhiên, vì chỉ có hạn chế cỡ bể và kích thước bé nên người chăn nuôi không có nhiều lựa chọn. Khi cần công trình có quy mô lớn hơn thì phải lắp đặt nhiều bể, tốn diện tích mặt bằng và giá thành rất cao. Nguyên liệu nạp cho công trình khí sinh học Các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học đều có thể làm nguyên liệu nạp cho các thiết bị khí sinh học. Các nguyên liệu này được chia thành hai loại: Nguyên liệu có nguồn gốc động vật và nguyên liệu có nguồn gốc thực vật.
Nguyên liệu có nguồn gốc động vật bao gồm chất thải (phân và nước tiểu) của gia súc, gia cầm và chất thải của người. Các loại chất thải này đã được xử lý trong bộ máy tiêu hoá của động vật nên dễ phân giải và nhanh chóng tạo khí sinh học. Các nguyên liệu thực vật gồm lá cây và phụ 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu.), rác sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lương thực bỏ đi.) và các loại cây xanh hoang dại (rong, bèo, các cây phân xanh. Gỗ và thân cây già rất khó phân giải nên không dùng làm nguyên liệu được.
Nguyên liệu thực vật thường có lớp vỏ cứng rất khó bị phân giải. Để quá trình phân giải kỵ khí diễn ra được thuận lợi, người ta thường phải xử lý sơ bộ (cắt nhỏ, đập dập, ủ hiếu khí) trước khi nạp chúng vào thiết bị KSH để phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích tiếp xúc cho vi khuẩn tấn công. Phát triển Phát triển được định nghĩa khái quát trong Từ điển Oxford là: “Sự gia tăng dần của một sự vật theo hướng tiến bộ hơn, mạnh hơn.” (The gradual grow of something so that it becomes more advanced, stronger. Trong Từ điển Bách khoa của Việt Nam, phát triển được định nghĩa là: “Phạm trù triết học chỉ ra tính chất của những biến đổi đang diễn ra trong thế giới”.
Con người và mọi sự vật đều thay đổi theo thời gian, nhưng sự phát triển được bao hàm cả khía cạnh thay đổi theo hướng đi lên, hướng tốt hơn tương đối (Trương Quang Học, 2011) 1. Phát triển bền vững Có rất nhiều cách hiểu khác nhau về phát triển bền vững tuỳ theo cách tiếp cận, mục đích nghiên cứu sử dụng khác nhau mà khái niệm này được hiểu theo nhiều cách khác nhau. Thuật ngữ Phát triển bền vững (PTBV – Sustainable Development) lần đầu tiên được sử dụng trong bản “Chiến lược bảo tồn thế giới” do IUCN đề xuất năm 1980.