Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước trong quá trình phát triển năng lượng sinh học tại việt nam

Nghiên cứu chỉ số nước trong phát triển năng lượng sinh học giúp tối ưu hóa nguồn tài nguyên và nâng cao hiệu quả sản xuất năng lượng bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Quang Chung
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Kiều Băng Tâm
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Chỉ Số Nước Trong Phát Triển Năng Lượng Sinh Học
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về hiện trạng khai thác và sử dụng năng lượng sinh học ở Việt Nam và Thế giới
• 1.2. Tổng quan về hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ cây sắn và biogas ở Việt Nam
• 1.2.1. Hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ cây sắn ở Việt Nam
• 1.2.2. Hiện trạng sản xuất và chế biến năng lượng sinh học từ biogas ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 2.2.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 2.2.3. Phương pháp phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm
• 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.3. Tổng quan về chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước (Chỉ số 1)
• 2.3.1. Miêu tả chỉ số và đơn vị đo đường
• 2.3.2. Cơ sở khoa học
• 2.4. Tổng quan về chỉ số đánh giá chất lượng nước (Chỉ số 2)
• 2.4.1. Miêu tả chỉ số và đơn vị đo lường
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước
• 3.1.1. Kết quả đánh giá chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước cho cây sắn
• 3.1.2. Kết quả đánh giá chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước cho biogas
• 3.2. Chỉ số chất lượng nước
• 3.2.1. Kết quả phân tích chỉ số chất lượng nước cho cây sắn
• 3.2.2. Kết quả phân tích chỉ số chất lượng nước cho biogas
• 3.3. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm ô nhiễm nguồn nước trong sản xuất, chế biến nguyên liệu sinh học
• 3.3.1. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm ô nhiễm trong trồng trọt và chế biến sắn nguyên liệu phục vụ nhu cầu phát triển năng lượng sinh học
• 3.3.2. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm ô nhiễm trong sản xuất biogas phục vụ nhu cầu phát triển năng lượng sinh học
• 3.4. Chỉ số “sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước”
• 3.5. Chỉ số “chất lượng nước”
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chỉ số nước trong năng lượng sinh học

Nghiên cứu chỉ số nước trong phát triển năng lượng sinh học là một lĩnh vực quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang tìm kiếm các giải pháp bền vững cho nguồn năng lượng. Nước là tài nguyên thiết yếu trong quá trình sản xuất và chế biến năng lượng sinh học. Việc hiểu rõ về chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, đồng thời bảo vệ môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của chỉ số nước trong năng lượng sinh học

Chỉ số nước không chỉ phản ánh mức độ sử dụng tài nguyên nước mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất năng lượng sinh học. Việc theo dõi và đánh giá chỉ số này giúp các nhà sản xuất điều chỉnh quy trình để tiết kiệm nước và giảm thiểu ô nhiễm.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số nước

Nhiều yếu tố có thể tác động đến chỉ số nước trong sản xuất năng lượng sinh học, bao gồm loại cây trồng, phương pháp canh tác, và điều kiện khí hậu. Việc phân tích các yếu tố này sẽ giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nước.

II. Vấn đề và thách thức trong phát triển năng lượng sinh học

Mặc dù năng lượng sinh học có tiềm năng lớn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc phát triển bền vững. Các vấn đề như ô nhiễm nguồn nước, hiệu quả sử dụng nước thấp và biến đổi khí hậu đang đặt ra nhiều khó khăn cho ngành năng lượng sinh học.

2.1. Ô nhiễm nguồn nước từ sản xuất năng lượng sinh học

Quá trình sản xuất năng lượng sinh học có thể tạo ra nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm. Việc kiểm soát ô nhiễm nước là rất cần thiết để bảo vệ tài nguyên nước và sức khỏe cộng đồng.

2.2. Hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất năng lượng sinh học còn thấp. Cần có các giải pháp cải thiện để tối ưu hóa việc sử dụng nước trong quy trình sản xuất.

III. Phương pháp nghiên cứu chỉ số nước trong năng lượng sinh học

Để nghiên cứu chỉ số nước, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc thu thập và phân tích dữ liệu là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp hiệu quả cho việc sử dụng nước trong sản xuất năng lượng sinh học.

3.1. Phương pháp thu thập dữ liệu

Dữ liệu có thể được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm khảo sát thực địa, phân tích mẫu nước và dữ liệu từ các cơ quan chức năng. Việc thu thập dữ liệu chính xác sẽ giúp đánh giá đúng tình hình sử dụng nước.

3.2. Phân tích chỉ số nước

Phân tích chỉ số nước bao gồm việc đánh giá hiệu quả sử dụng nước và chất lượng nước. Các chỉ số này sẽ giúp xác định các vấn đề cần giải quyết trong quy trình sản xuất năng lượng sinh học.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu chỉ số nước

Nghiên cứu chỉ số nước có thể được áp dụng vào thực tiễn để cải thiện quy trình sản xuất năng lượng sinh học. Việc áp dụng các giải pháp từ nghiên cứu sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm thiểu ô nhiễm.

4.1. Giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước

Các giải pháp như cải tiến công nghệ tưới tiêu, sử dụng giống cây trồng tiết kiệm nước và áp dụng các phương pháp canh tác bền vững có thể giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất năng lượng sinh học.

4.2. Giám sát chất lượng nước

Việc giám sát chất lượng nước thường xuyên sẽ giúp phát hiện sớm các vấn đề ô nhiễm và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời, đảm bảo an toàn cho nguồn nước.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu chỉ số nước

Nghiên cứu chỉ số nước trong phát triển năng lượng sinh học là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Tương lai của ngành năng lượng sinh học phụ thuộc vào việc cải thiện hiệu quả sử dụng nước và bảo vệ tài nguyên nước.

5.1. Tầm nhìn tương lai cho năng lượng sinh học

Năng lượng sinh học có tiềm năng lớn trong việc cung cấp năng lượng bền vững. Tuy nhiên, cần có các chính sách và giải pháp đồng bộ để phát triển bền vững ngành này.

5.2. Vai trò của cộng đồng trong bảo vệ tài nguyên nước

Cộng đồng cần được nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của tài nguyên nước trong sản xuất năng lượng sinh học. Sự tham gia của cộng đồng sẽ góp phần bảo vệ và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa với nguồn tài nguyên năng lượng phong phú, trong đó năng lượng sinh học được đánh giá có tiềm năng phát triển lớn. Theo FAO AQUASTAT (2012), tổng lượng nước tái tạo hàng năm của Việt Nam đạt khoảng 884,1 km³, trong đó nước mặt chiếm 847,7 km³ và nước ngầm 71,42 km³. Nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp chiếm tới 94,8% tổng lượng nước lấy ra hàng năm, tương đương 77,75 km³. Trong bối cảnh cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và áp lực môi trường gia tăng, phát triển năng lượng sinh học từ cây sắn và khí sinh học (biogas) được xem là giải pháp bền vững, thân thiện môi trường.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước trong quá trình phát triển năng lượng sinh học tại Việt Nam, đặc biệt là ở tỉnh Phú Thọ – một vùng trọng điểm sản xuất sắn và phát triển biogas. Nghiên cứu nhằm xác định hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất và chế biến nguyên liệu sinh học, đồng thời đánh giá tác động của các hoạt động này đến chất lượng nguồn nước. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn lãnh thổ Việt Nam đối với chỉ số sử dụng nước và tỉnh Phú Thọ đối với chỉ số chất lượng nước, với dữ liệu thu thập từ năm 2009 đến 2017.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý tài nguyên nước, phát triển năng lượng sinh học bền vững, đồng thời góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Các chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước được xây dựng giúp giám sát, đánh giá và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước trong ngành năng lượng sinh học.

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 dấu chân nước (Water Footprint): Phân loại dấu chân nước thành xanh (green), xanh lam (blue) và xám (gray) để đánh giá tổng lượng nước tiêu hao trực tiếp và gián tiếp trong sản xuất năng lượng sinh học. Dấu chân nước xanh là lượng nước mưa tiêu hao, xanh lam là nước mặt và ngầm sử dụng, xám là lượng nước cần để pha loãng chất ô nhiễm.

• Mô hình chỉ số sử dụng nước và hiệu quả sử dụng nước: Đánh giá tỷ lệ phần trăm tổng nguồn nước tái tạo (TARWR) và tổng lượng nước lấy ra sử dụng hàng năm (TAWW) cho sản xuất và chế biến năng lượng sinh học, đồng thời tính toán lượng nước sử dụng trên một đơn vị năng lượng sinh học (m³/MJ).

• Chỉ số chất lượng nước: Đánh giá nồng độ các chất ô nhiễm như Nitơ (N), Phốt pho (P), BOD, COD trong nguồn nước mặt và nước thải từ các hoạt động sản xuất năng lượng sinh học, so sánh với Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2015/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT.

Các khái niệm chính bao gồm: sử dụng nước, sự lấy nước, sự tiêu thụ nước, nguồn nước tái tạo và không tái tạo, chỉ số hiệu quả sử dụng nước, và các thông số chất lượng nước.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thứ cấp từ các báo cáo của FAO AQUASTAT, Tổng cục Thống kê Việt Nam, Viện Khoa học Công nghệ quốc tế Việt Nam - Nhật Bản, các dự án phát triển khí sinh học và sản xuất ethanol trong nước. Số liệu sơ cấp được thu thập qua khảo sát thực địa, lấy mẫu nước tại các vùng trồng sắn và các công trình khí sinh học ở tỉnh Phú Thọ.

• Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: Lấy 15 mẫu nước mặt tại các ao, hồ, mương tưới tiêu sát khu vực trồng sắn và 30 mẫu nước thải tại các công trình khí sinh học quy mô hộ gia đình, trang trại và nhà máy. Phỏng vấn 4 nhóm đối tượng gồm hộ gia đình sử dụng hầm khí sinh học, nông dân trồng sắn, cán bộ quản lý địa phương và kỹ sư vận hành nhà máy.

• Phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm: Xác định các chỉ tiêu pH, COD, BOD5, Nitrat, Phosphat, TSS, tổng Nitơ (Nts), tổng Phốt pho (Pts), Coliforms theo các tiêu chuẩn TCVN và QCVN hiện hành.

• Phương pháp phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Word, Excel để xử lý dữ liệu, so sánh kết quả với các quy chuẩn Việt Nam, tính toán các chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước. Phân tích định lượng kết hợp với đánh giá định tính từ khảo sát và phỏng vấn.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2016-2017, với thu thập và phân tích dữ liệu sơ cấp tại tỉnh Phú Thọ, tổng hợp số liệu thứ cấp trên phạm vi toàn quốc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chỉ số sử dụng nước trong sản xuất ethanol từ sắn:

   • Tổng lượng nước tái tạo hàng năm (TARWR) của Việt Nam là 884,1 km³.
   • Nhu cầu nước tưới cho sắn phục vụ sản xuất ethanol năm 2016 là khoảng 0,0588 km³ (58,8 triệu m³).
   • Nước sử dụng cho chế biến ethanol ước tính 0,000427 km³ (427,5 nghìn m³), chiếm 0,72% tổng lượng nước dùng trong toàn bộ quá trình.
   • Tổng lượng nước lấy ra cho sản xuất và chế biến nguyên liệu ethanol chiếm 0,0067% TARWR.
   • Lượng nước sử dụng trên một đơn vị năng lượng sinh học là 0,155 m³/MJ, cao hơn mức trung bình thế giới (0,125 m³/MJ).

2. Chỉ số sử dụng nước trong sản xuất biogas:

   • Tổng lượng nước sử dụng cho vận hành các hầm khí sinh học ước tính 58,46 triệu m³/năm.
   • Tổng năng lượng sản xuất từ biogas đạt khoảng 6.851,3 GWh/năm.
   • Lượng nước sử dụng chiếm 0,0066% TARWR, với 0,00876 m³ nước sử dụng trên mỗi MJ năng lượng biogas.
   • Sản xuất biogas sử dụng nước thải chăn nuôi, không gây áp lực lớn lên nguồn nước.

3. Chất lượng nước tại vùng trồng sắn ở Phú Thọ:

   • 15 mẫu nước mặt tại các ao, hồ, mương tưới tiêu có nồng độ COD, BOD5, Nitrat, Phosphat vượt mức quy chuẩn QCVN 08:2015/BTNMT.
   • Lượng phân bón sử dụng trung bình là 14,1 tấn/ha, cao hơn khuyến cáo, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước do rửa trôi chất dinh dưỡng.

4. Chất lượng nước thải từ các công trình khí sinh học:

   • 30 mẫu nước thải tại các hầm khí sinh học ở Phú Thọ cho thấy các chỉ tiêu TSS, BOD, COD, Nts, Pts và Coliforms đều trong giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT.
   • Công nghệ biogas góp phần xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sản xuất năng lượng sinh học từ cây sắn tiêu thụ lượng nước lớn chủ yếu ở giai đoạn trồng trọt, chiếm hơn 99% tổng lượng nước sử dụng. Việc sử dụng nước trong chế biến ethanol chiếm tỷ lệ rất nhỏ, chỉ khoảng 0,72%. So với mức trung bình thế giới, Việt Nam có mức tiêu thụ nước trên đơn vị năng lượng cao hơn, phản ánh hiệu quả sử dụng nước chưa tối ưu trong sản xuất sắn. Điều này có thể do năng suất sắn còn thấp và phương pháp tưới tiêu chưa hiệu quả.

Trong khi đó, sản xuất biogas sử dụng nước thải chăn nuôi, tận dụng nguồn nước không thể sử dụng cho mục đích khác, do đó không gây áp lực lên nguồn nước tái tạo. Chất lượng nước thải sau xử lý qua hầm khí sinh học được kiểm soát tốt, góp phần giảm ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên, ô nhiễm nguồn nước mặt tại các vùng trồng sắn do sử dụng phân bón vượt mức khuyến cáo là vấn đề đáng lo ngại, có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng và suy giảm chất lượng nước. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tác động của nông nghiệp đến môi trường nước. Việc giám sát liên tục và áp dụng các biện pháp quản lý phân bón hợp lý là cần thiết để bảo vệ nguồn nước.

Dữ liệu nghiên cứu được trình bày qua các bảng số liệu về lượng nước sử dụng, nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm và biểu đồ phân bố nước theo mục đích sử dụng, giúp minh họa rõ ràng áp lực lên tài nguyên nước từ ngành năng lượng sinh học.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa kỹ thuật tưới tiêu cho cây sắn

   • Áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước như tưới nhỏ giọt, tưới phun sương để giảm lượng nước tiêu thụ trên đơn vị diện tích.
   • Mục tiêu giảm 15-20% lượng nước tưới trong vòng 3 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với các địa phương và nông dân.

2. Quản lý và sử dụng phân bón hợp lý

   • Hướng dẫn nông dân sử dụng phân bón theo khuyến cáo kỹ thuật, tránh lạm dụng gây ô nhiễm nguồn nước.
   • Tăng cường giám sát dư lượng Nitơ, Phốt pho trong nguồn nước mặt.
   • Mục tiêu giảm 25% lượng phân bón vượt mức trong 5 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, Trung tâm Khuyến nông, các tổ chức nông dân.

3. Mở rộng và nâng cao hiệu quả công nghệ biogas

   • Khuyến khích xây dựng thêm các hầm khí sinh học quy mô hộ gia đình và trang trại, áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến.
   • Mục tiêu tăng số lượng hầm khí sinh học lên 100.000 công trình trong 5 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp, các tổ chức phát triển nông thôn, doanh nghiệp.

4. Xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước liên tục

   • Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng nước tại các vùng trọng điểm sản xuất năng lượng sinh học.
   • Cung cấp dữ liệu kịp thời để điều chỉnh chính sách và biện pháp quản lý.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường, các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý ngành năng lượng và môi trường

   • Lợi ích: Cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển năng lượng sinh học bền vững, quản lý tài nguyên nước hiệu quả.
   • Use case: Thiết kế các chương trình phát triển năng lượng tái tạo phù hợp với điều kiện tài nguyên nước.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành khoa học môi trường, nông nghiệp

   • Lợi ích: Tham khảo phương pháp đánh giá chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước trong sản xuất năng lượng sinh học.
   • Use case: Phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan đến quản lý tài nguyên nước và năng lượng tái tạo.

3. Doanh nghiệp sản xuất ethanol và biogas

   • Lợi ích: Hiểu rõ tác động của hoạt động sản xuất đến nguồn nước, từ đó cải tiến quy trình sản xuất, giảm chi phí và ô nhiễm.
   • Use case: Áp dụng các giải pháp tiết kiệm nước và xử lý nước thải hiệu quả.

4. Nông dân và các tổ chức nông nghiệp

   • Lợi ích: Nắm bắt kiến thức về sử dụng nước và phân bón hợp lý, nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.
   • Use case: Thực hành canh tác thông minh, áp dụng công nghệ sinh học trong chăn nuôi và trồng trọt.

Câu hỏi thường gặp

1. Năng lượng sinh học tiêu thụ bao nhiêu nước so với các nguồn năng lượng khác?
   Năng lượng sinh học, đặc biệt từ cây sắn, tiêu thụ khoảng 0,155 m³ nước cho mỗi MJ năng lượng, cao hơn mức trung bình thế giới (0,125 m³/MJ). So với năng lượng hóa thạch, năng lượng sinh học có thể tiêu thụ nhiều nước hơn do nhu cầu tưới tiêu cây trồng nguyên liệu.

2. Chất lượng nước bị ảnh hưởng như thế nào bởi sản xuất năng lượng sinh học?
   Sản xuất năng lượng sinh học có thể làm tăng nồng độ Nitơ, Phốt pho, BOD, COD trong nguồn nước do sử dụng phân bón và thải nước thải. Ở vùng trồng sắn tại Phú Thọ, các chỉ tiêu này vượt mức quy chuẩn, gây nguy cơ ô nhiễm nguồn nước mặt.

3. Biogas có gây áp lực lên nguồn nước không?
   Sản xuất biogas sử dụng nước thải chăn nuôi, tận dụng nguồn nước không thể dùng cho mục đích khác, do đó không gây áp lực lớn lên nguồn nước tái tạo. Hơn nữa, biogas giúp xử lý nước thải hiệu quả, giảm ô nhiễm môi trường.

4. Làm thế nào để giảm lượng nước sử dụng trong sản xuất ethanol từ sắn?
   Áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm, cải tiến quy trình chế biến ethanol, sử dụng nước tái chế trong nhà máy và quản lý phân bón hợp lý giúp giảm lượng nước tiêu thụ.

5. Chỉ số sử dụng nước và chất lượng nước có thể áp dụng ở đâu ngoài Việt Nam?
   Các chỉ số này có thể áp dụng cho các quốc gia có phát triển năng lượng sinh học từ nông nghiệp, giúp đánh giá hiệu quả sử dụng nước và tác động môi trường, từ đó xây dựng chính sách quản lý tài nguyên nước bền vững.

Kết luận

• Việt Nam có nguồn tài nguyên nước dồi dào nhưng phân bố không đồng đều, đòi hỏi quản lý hiệu quả trong phát triển năng lượng sinh học.
• Sản xuất ethanol từ cây sắn tiêu thụ lượng nước lớn chủ yếu ở giai đoạn trồng trọt, với mức tiêu thụ nước trên đơn vị năng lượng cao hơn trung bình thế giới.
• Sản xuất biogas sử dụng nước thải chăn nuôi, không gây áp lực lớn lên nguồn nước và góp phần xử lý ô nhiễm môi trường.
• Chất lượng nước mặt tại các vùng trồng sắn bị ảnh hưởng bởi việc sử dụng phân bón vượt mức, cần có biện pháp quản lý và giám sát chặt chẽ.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và chính sách nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước, giảm ô nhiễm và phát triển năng lượng sinh học bền vững tại Việt Nam.

Tiếp theo, cần triển khai các chương trình áp dụng công nghệ tiết kiệm nước, giám sát chất lượng nước liên tục và mở rộng mô hình biogas quy mô lớn. Mời các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp cùng hợp tác để phát triển ngành năng lượng sinh học thân thiện môi trường và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về hiện trạng khai thác và sử dụng năng lƣợng sinh học ở Việt Nam và Thế giới Hiện nay trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng, khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng năng lượng sinh học ở các mức độ khác nhau. Năm 2006, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít, năm 2018 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2020 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Brasil Brasil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol sinh họclàm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từ năm 1970.

Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25% ethanol (E25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ. Hiện tại, ở nước này có 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử dụng E25. Thành công này bắt nguồn từ chương trình Proalcool của Chính phủ được thực thi từ năm 1975, chương trình này đã trở thành mẫu hình cho nhiều quốc gia khác tham khảo. Năm 2012 sẽ cung cấp trên 28 tỷ lít ethanol và diesel sinh học, chiếm 3,5% lượng xăng dầu sử dụng.

Để khuyến khích sử dụng nhiêu liệu sạch, Chính phủ đã thực hiện việc giảm thuế 0,50 USD/gallon ethanol và 1 USD /gallon diesel sinh học, hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất năng lượng sinh học. Người đứng đầu Nhà trắng đã tuyên bố sẽ đưa nước Mỹ thoát khỏi sự phụ thuộc dầu mỏ từ nước 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] ngoài, bằng cách đầu tư lớn cho nghiên cứu và phát triển để tạo công nghệ mới sản xuất năng lượng sạch và năng lượng sinh học. Sản xuất điện từ biogas và sinh khối hiện nay đang rất phát triển với số lượng nhà máy đã đạt tới 4600 nhà máy với tổng công suất 1700MW/năm (năm 2009), và dự kiến sẽ tăng lên 5400 nhà máy năm 2018.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Nga Công ty JSC PromSviaz Automatika của Nga sẽ hợp tác với chính quyền tỉnh Nam Sulawesi (Inđônêxia) xây dựng một nhà máy điện sử dụng năng lượng sinh học mới có công suất từ 20-100 MW nhằm giúp Nam Sulawesi khắc phục tình trạng thiếu điện kéo dài.[9] Báo Bưu điện Giacácta ngày 10/11 dẫn lời ông Vladimir Khusainov, Tổng giám đốc JSC PromSviaz Automatika cho biết nhà máy điện trên sẽ sử dụng vỏ trấu và rơm để làm nhiên liệu chạy máy phát điện. Khu vực Nam Sulawesi có thể cung cấp đầy đủ số lượng vỏ trấu và rơm với chất lượng đảm bảo cho hệ thống máy phát điện.

Ông Khusainov cho biết nhà máy điện sử dụng loại năng lượng sinh học mới này có giá thành thấp hơn các nhà máy điện sử dụng than và dầu diesel, đồng thời góp phần làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Mặt khác, than của vỏ trấu và rơm sau khi bị đốt cháy trong các lò có thể được thu hồi và đem bán cho các nhà máy xi măng hoặc các cơ sở công nghiệp chế biến dầu thô. Một triệu tấn vỏ trấu có thể sản xuất ra 100 MW điện và 5 triệu tấn rơm có thể sản xuất được 400 MW. Trong khi đó, ông Shyahrul, Chủ tịch tỉnh Nam Sulawesi cho biết tỉnh này hiện đang bị thiếu hụt từ 50-80 MW điện.

Ngoài việc sử dụng vỏ trấu và rơm để sản xuất điện, nhà máy sử dụng năng lượng sinh học mới còn giúp khuyến khích bà con nông dân trồng lúa và mang lại thu nhập thêm cho họ. Tờ báo cũng dẫn lời ông Vasily Tsarev, 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Chủ tịch Tập đoàn Bantry Corporation của Nga nói tập đoàn này cũng đang xây dựng một số nhà máy điện sử dụng năng lượng sinh học mới ở Đảo Java và ở Bắc Sumatra.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Canada Ở Canada, trường đại học Lakehead hiện đang nghiên cứu chế tạo dầu sinh học thông qua việc hoá lỏng các loại sinh khối, chất thải trong nông nghiệp như phần thải từ cây lúa mì, ngô, v.v… Theo đó, qua một quá trình thuỷ phân dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao từ các loại sinh khối này sẽ thu được dầu sinh học (bio- crude oil) có thể dùng để phát triển biodiesel sau này. Một hướng nghiên cứu khác là thay thế ethanol bằng butanol sinh học bởi nó cung cấp nhiều năng lượng hơn khi cùng một đơn vị thể tích. Một số trường đại học, viện nghiên cứu ở Mỹ và Hàn Quốc đã nghiên cứu để chế tạo butanol sinh học từ các loại sinh khối.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Achentina Achentina đã phê duyệt Luật Năng lượng sinh học (tháng 4.2006) quy định năm 2010 các nhà máy lọc dầu pha 5% ethanol và 5% diesel sinh học trong xăng dầu để bán trên thị trường.

Costa Rica, Philipin… đều có lộ trình sử dụng diesel sinh học từ dầu cọ, dầu dừa. Các quốc gia thuộc châu âu đều có chương trình Năng lượng sinh học như: Đức, Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Italia, Hà Lan, Thụy Điển, Bồ Đào Nha, Thụy Sĩ, áo, Bungari, Ba Lan, Hungari, Ucraina, Belarus, Nga, Slôvakia[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Nhật Bản Ở Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh học (Nippon Biomas Strategy) từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các đô thị sinh khối (biomass town) và đã có 208 đô thị đạt danh hiệu này, mục tiêu đến 2020 sẽ đạt 300 thành phố/đô thị.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Hàn Quốc Hàn Quốc đã xây dựng cho mình một Chiến lược tăng trưởng xanh, phát thải ít cac-bon ( chiến lược tăng trưởng xanh và ít các-bon) trong vòng 60 năm tới với 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] các công cụ chính là công nghệ, chính sách và thay đổi lối sống. Đối với lãnh đạo đất nước này, tăng trưởng xanh không phải là một sự lựa chọn mà là sự lựa chọn duy nhất. Một trong những mục tiêu mà Chiến lược đề ra là đến 2050, Hàn Quốc sẽ hoàn toàn không bị phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giải pháp chính là tăng cường năng lượng hạt nhân, phát triển năng lượng tái tạo.

Năng lượng sinh học đang được tích cực nghiên cứu, phát triển ở đất nước này với mục tiêu đến năm 2030 năng lượng tái tạo sẽ đạt 11%, trong đó năng lượng từ sinh khối sẽ đạt 7,12%. Ngoài các công nghệ chế tạo biogas thông thường như từ sinh khối, từ chất thải chăn nuôi, Hàn Quốc đang tích cực phát triển bioga từ bùn thải. Theo tính toán của các nhà khoa học thì cứ 100kg COD bùn thải (từ hệ thống xử lý nước thải) khi đi vào bể yếm khí sẽ cho ra 40-45m3 khí mê-tan, 5kg bùn và nước thải có chứa 10- 20kg COD[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Trung Quốc Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điện sản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy. Tiềm năng là có thể đạt được 30GW điện từ loại hình năng lượng này và Chính phủ hiện đang thúc đẩy hợp tác, mời gọi đầu tư.

Việc nghiên cứu phát triển biogas để chạy máy phát điện từ bùn thải từ các trạm xử lý nước thải cũng đang được thực hiện. Đây là một hoạt động rất có tiềm năng vì hiện nay trên toàn Trung Quốc đã có đến 1521 nhà máy xử lý nước thải được xây dựng tính đến năm 2008 và sẽ tiếp tục tăng, với tỷ lệ nước thải được xử lý là 28% (1999), 63% (2008) và 70% (dự kiến 2018).[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Thái Lan Từ năm 1985, Thái Lan đã huy động hàng chục cơ quan khoa học đầu ngành để thực thi dự án Hoàng gia phát triển công nghệ hiệu quả sản xuất ethanol và diesel sinh học từ dầu cọ. Năm 2001, nước này đã thành lập ủy ban ethanol nhiên liệu quốc gia (NEC) do Bộ trưởng Công nghiệp phụ trách để điều hành chương trình phát triển NLSK. Năm 2003, đã có hàng chục trạm phân phối xăng E10 ở Băngcốc và vùng phụ cận.

Chính phủ khẳng định E10 và B10 sẽ được sử dụng trong cả nước vào đầu thập kỷ tới.[9] 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Ở Thái Lan, Chính phủ đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng năng lượng tiêu thụ vào năm 2022. Thái Lan đã bãi bỏ việc sử dụng dầu diesel 100% từ 2008, thay vào đó là B2 và dự kiến đến năm 2011 sẽ chuyển sang B5. Biodiesel chủ yếu được sản xuất từ dầu cọ (palm oil) với tổng khối lượng là 1,3 triệu tấn biodiesel/ngày (2008) và dự kiến đến 2022, số lượng này sẽ là 4,5 triệu lít/ngày. Thái Lan cũng tích cực thức đẩy việc thu mua, tái chế các loại dầu ăn thải bỏ sau sử dụng từ các cơ sở công nghiệp thực phẩm, từ các nhà hàng, khách sạn, các hộ gia đình để sản xuất thức ăn gia súc và chế biến biodiesel.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Phillipine Ở Phillipine, Luật nhiên liệu sinh học (Biofuel Act) được ban hành từ năm 2006 với mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch.

Hiện nay việc sản xuất B2 và E5 là bắt buộc đối với các nhà sản xuất, phân phối nhiên liệu ở Phillipine. Indonesia, ngoài sản xuất biodiesel từ dầu cọ, hiện cũng đang thúc đẩy thực hiện Dự án làng tự cung cấp về năng lượng theo đó khuyến khích phát triển năng lượng từ sinh khối như chất thải vật nuôi, chất thải của sản xuất cacao, v.v… Ngoài dầu cọ, Indonesia đang phát triển mạnh cây cọc rào (jatropha) để sản xuất diesel sinh học.[9] Sử dụng năng lượng sinh học ở Ấn Độ Ấn Độ hiện tiêu thụ khoảng 2 triệu thùng dầu mỏ /ngày nhưng có tới 70% phải nhập khẩu. Chính phủ đã có kế hoạch đầu tư 4 tỷ USD cho phát triển nhiên liệu tái tạo, mỗi năm sản xuất khoảng 3 tỷ lít ethanol. Từ tháng 1.2003, 9 bang và 4 tiểu vùng đã sử dụng xăng E5, thời gian tới sẽ sử dụng ở các bang còn lại, sau đó sử dụng trong cả nước.

Để phát triển diesel sinh học dùng cho giao thông công cộng, 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.