Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa dầu nghiên cứu đánh giá các phương án tận dụng nguồn carbon dioxide từ các mỏ khí có hàm lượng co2 cao tại việt nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật hóa dầu nghiên cứu đánh giá các phương án tận dụng nguồn carbon dioxide từ các mỏ khí có, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thành Duy Quang
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dầu
• Đề tài: Nghiên cứu và đánh giá các phương án tận dụng CO2 từ mỏ khí tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU
• DANH MỤC HÌNH VẼ & ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Hiện trạng phát thải CO2 trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay
• 1.1.1. Hiện trạng phát thải CO2 trên thế giới
• 1.1.2. Hiện trạng phát thải CO2 tại Việt Nam
• 1.1.3. Sự tích tụ CO2 trong khí quyển và hậu quả
• 1.2. Tiềm năng nguồn CO2 trong các mỏ khí có hàm lượng CO2 cao tại Việt Nam
• 1.2.1. Tổng quan phân bố khí thiên nhiên tại Việt Nam
• 1.2.1.1. Nguồn khí bể Cửu Long
• 1.2.1.2. Nguồn khí bể Nam Côn Sơn
• 1.2.1.3. Nguồn khí bể Maylay – Thổ Chu
• 1.2.1.4. Nguồn khí miền Trung
• 1.2.1.5. Nguồn khí miền Bắc
• 1.2.2. Tổng quan về chất lượng các mỏ khí tại Việt Nam
• 1.2.3. Tổng quan về các mỏ khí có hàm lượng CO2 cao
• 1.2.4. Các mỏ khí có hàm lượng CO2 cao tại Việt Nam
• 1.2.4.1. Khu vực bể Sông Hồng
• 1.2.4.2. Khu vực bể Maylay – Thổ Chu
• 1.3. Các xu hướng công nghệ tận dụng và thị trường CO2 thế giới hiện nay
• 1.3.1. Công nghệ tận dụng CO2
• 1.3.2. Thị trường CO2 thế giới
• 1.3.3. Tận dụng CO2: tiềm năng và thách thức
• 2. Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI VÀ TẬN DỤNG CÓ HIỆU QUẢ NGUỒN CARBON DIOXIDE TỪ CÁC MỎ KHÍ
• 2.1. Các phương pháp thu hồi CO2 từ các mỏ khí
• 2.1.1. Tổng quan công nghệ tách CO2 từ khí thiên nhiên
• 2.1.2. Đánh giá, lựa chọn phương án công nghệ thu hồi CO2 từ các mỏ khí
• 2.1.2.1. Phương án công nghệ xử lý/vận chuyên khí về bờ
• 2.1.2.2. Đánh giá khả năng áp dụng các phương án phân tách CO2
• 2.2. Các công nghệ tận dụng CO2
• 2.2.1. Các nguyên tắc trong việc tận dụng CO2
• 2.2.2. Những xu hướng tận dụng CO2 chủ yếu hiện nay
• 2.2.2.1. Sản xuất khí tổng hợp
• 2.2.2.2. Tổng hợp Urê
• 2.2.2.3. Tổng hợp methanol
• 2.2.2.4. Tổng hợp axit salicylic và axit p-hydroxybenzoic
• 2.2.2.5. Tổng hợp axit formic và các dẫn xuất
• 2.2.2.6. Tổng hợp dimethylcarbonate và các dialkylcarbonate khác
• 2.2.2.7. Tổng hợp cyclic carbonate
• 2.2.2.8. Tổng hợp polymer
• 2.2.2.9. Tổng hợp các hợp chất vô cơ
• 2.2.3. Ứng dụng của CO2 dựa trên tính chất hóa lý của nó
• 2.2.3.1. Tăng cường hệ số thu hồi dầu khí
• 2.2.3.2. Tăng tỷ lệ thu hồi methane tại các vỉa than
• 2.2.3.3. CO2 sử dụng làm dung môi hoặc chất lỏng công nghệ
• 2.2.3.4. Một số ứng dụng khác
• 3. Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHI TIẾT TÍNH KHẢ THI CHO CÁC PHƯƠNG ÁN TẬN DỤNG NGUỒN CARBON DIOXIDE TỪ CÁC MỎ KHÍ CÓ HÀM LƯỢNG CO2 CAO TẠI VIỆT NAM
• 3.1. Đánh giá các phương án tận dụng CO2 có tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam
• 3.1.1. Các tiêu chí đánh giá
• 3.1.2. Tận dụng nguồn CO2 để sản xuất methanol
• 3.1.3. Tận dụng nguồn CO2 để sản xuất urê
• 3.1.4. Phương án tận dụng nguồn CO2 để sản xuất khí tổng hợp cho mục đích tổng hợp methanol
• 3.2. Mô phỏng trực quan
• 3.2.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng HYSYS
• 3.2.2. Mô phỏng quá trình sản xuất methanol
• 3.2.2.1. Thiết lập các thông số cơ bản
• 3.2.2.2. Thiết lập cấu tử và phương trình nhiệt động
• 3.2.2.3. Thiết lập phản ứng
• 3.2.2.4. Tiến hành mô phỏng trong môi trường Enviroment Case (Main)
• 3.2.2.5. Thông số các dòng công nghệ và thiết bị
• 3.2.2.6. Kết quả mô phỏng
• 3.2.3. Mô phỏng quá trình sản xuất amoniac để tổng hợp urê
• 3.2.3.1. Thiết lập các thông số cơ bản
• 3.2.3.2. Thiết lập cấu tử và phương trình nhiệt động
• 3.2.3.3. Thiết lập phương trình phản ứng
• 3.2.3.4. Tiến hành mô phỏng trong môi trường Enviroment Case (Main)
• 3.2.3.5. Thông số các dòng công nghệ và thiết bị
• 3.2.3.6. Kết quả mô phỏng
• 3.2.4. Mô phỏng quá trình reforming kết hợp để sản xuất khí tổng hợp làm nguyên liệu cho tổng hợp methanol
• 3.2.4.1. Thiết lập các thông số cơ bản
• 3.2.4.2. Thiết lập cấu tử và phương trình nhiệt động
• 3.2.4.3. Thiết lập phương trình phản ứng
• 3.2.4.4. Tiến hành mô phỏng trong môi trường Enviroment Case (Main)
• 3.2.4.5. Thông số các dòng công nghệ và thiết bị
• 3.2.4.6. Kết quả mô phỏng
• 3.2.5. So sánh các kết quả mô phỏng
• 4. Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: Mô phỏng quá trình điện phân nước ở nhiệt độ cao để sản xuất hydro
• PHỤ LỤC B: Mô phỏng quá trình steam reforming truyền thống
• PHỤ LỤC C: Quy trình công nghệ sản xuất phân đạm từ nguyên liệu khí thiên nhiên của nhà máy Đạm Phú Mỹ
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tận Dụng CO2 Mỏ Khí Việt Nam 55 ký tự

Trong bối cảnh công nghiệp toàn cầu phát triển, lượng carbon dioxide (CO2) phát thải do con người ngày càng tăng. Lượng CO2 này vượt quá khả năng xử lý của tự nhiên, dẫn đến tích tụ trong khí quyển, gây ra hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu. Tận dụng CO2 như một chất lỏng công nghệ hoặc nguyên liệu đầu vào cho các quy trình biến đổi hóa học là một giải pháp tiềm năng để giảm phát thải CO2. Việt Nam chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi biến đổi khí hậu và là quốc gia có tổng lượng phát thải khí nhà kính (CO2) đứng thứ 31 trên thế giới. Luận văn này trình bày các phương án tái sử dụng CO2 từ các mỏ khí có hàm lượng CO2 cao tại Việt Nam, đánh giá tính khả thi và mô phỏng trực quan trên phần mềm HYSYS. "Việc tận dụng nguồn CO2 có thể trở thành một công cụ hiệu quả nếu có thể kết hợp với các công nghệ tiên tiến bền vững" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

1.1. Hiện Trạng Phát Thải CO2 Toàn Cầu và Ảnh Hưởng Môi Trường

Carbon dioxide (CO2) được biết đến là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu do hiệu ứng nhà kính. Nồng độ CO2 trong khí quyển đã tăng đáng kể từ 280ppm lên 377ppm trong giai đoạn 1000-2004. Theo dự đoán, nồng độ CO2 có thể đạt 570ppm vào năm 2100, làm tăng nhiệt độ toàn cầu. Mức phát thải CO2 hằng năm trên toàn thế giới khoảng 35,3Gt (năm 2014). Nguyên nhân chính là do sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Sự tích tụ CO2 trong khí quyển gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng, đòi hỏi các biện pháp giảm phát thải hiệu quả.

1.2. Tiềm Năng Nguồn CO2 Từ Mỏ Khí Việt Nam và Phân Bố Địa Lý

Việt Nam có nguồn tài nguyên dầu khí trung bình so với thế giới, đứng thứ 3 ở Đông Nam Á. Tiềm năng khí thiên nhiên ước tính 3 nghìn tỷ m3, trữ lượng sẵn sàng khai thác khoảng 400 tỷ m3. Nguồn khí tập trung ở các bể sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn và Malay-Thổ Chu. Một số mỏ khí ở bể sông Hồng và Malay-Thổ Chu có hàm lượng CO2 cao (trên 20%). Hiện tại, CO2 từ mỏ khí phần lớn được thải ra môi trường, làm tăng phát thải CO2 hàng năm. "Đặc biệt một số mỏ khí trong khu vực các bể sông Hồng và bể Malay-Thổ Chu có hàm lượng CO2 tương đối cao (trên 20%)" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

II. Thách Thức và Giải Pháp Tận Dụng CO2 từ Mỏ Khí 59 ký tự

Việc tận dụng CO2 từ các mỏ khí tại Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm chi phí công nghệ, hạ tầng vận chuyển và thị trường tiêu thụ. Tuy nhiên, việc phát triển các giải pháp tận dụng CO2 là cần thiết để giảm phát thải khí nhà kính và phát triển bền vững. Các giải pháp tiềm năng bao gồm lưu trữ CO2, sản xuất nhiên liệu và hóa chất từ CO2, và sử dụng CO2 trong nông nghiệp. Việc triển khai các giải pháp này đòi hỏi sự phối hợp giữa chính phủ, doanh nghiệp và các nhà nghiên cứu. "Việc tận dụng nguồn CO2 có thể trở thành một công cụ hiệu quả nếu có thể kết hợp với các công nghệ tiên tiến bền vững, đây là những công nghệ ít yêu cầu năng lượng và nguyên liệu so với các công nghệ đang có hiện nay" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

2.1. Ảnh Hưởng Môi Trường và Kinh Tế Từ Phát Thải CO2 tại Việt Nam

Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi biến đổi khí hậu. Phát thải CO2 ngày càng tăng gây ra những thách thức lớn cho người nghèo, đặc biệt là ở Đồng bằng Sông Cửu Long và các vùng ven biển. Phát thải CO2 tăng từ 21 triệu tấn năm 1990 lên 150 triệu tấn năm 2000, dự kiến đạt 300 triệu tấn vào năm 2020. Lĩnh vực năng lượng đóng góp lớn nhất vào phát thải khí nhà kính. Cần có các giải pháp để giảm phát thải và ứng phó với biến đổi khí hậu.

2.2. Các Rào Cản Công Nghệ và Kinh Tế trong Tận Dụng CO2

Công nghệ tận dụng CO2 vẫn còn nhiều thách thức về chi phí và hiệu quả. Chi phí đầu tư và vận hành các nhà máy thu hồi và chuyển đổi CO2 còn cao. Hạ tầng vận chuyển CO2 còn hạn chế. Thị trường tiêu thụ các sản phẩm từ CO2 còn nhỏ. Cần có các chính sách hỗ trợ và đầu tư vào nghiên cứu và phát triển để vượt qua các rào cản này. "Dù cho thực tế là ngày nay vẫn chưa có công nghệ nào đủ sức thay thế các công nghệ tận dụng CO2 hiện có trong cùng điều kiện về mức tiêu thụ năng lượng và tính kinh tế" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

2.3. Chính Sách Hỗ Trợ và Khuyến Khích Tận Dụng CO2 Mỏ Khí

Chính phủ cần ban hành các chính sách khuyến khích tận dụng CO2, bao gồm ưu đãi thuế, hỗ trợ tài chính và xây dựng hạ tầng. Cần tạo ra một môi trường pháp lý thuận lợi cho các dự án tận dụng CO2. Cần thúc đẩy hợp tác quốc tế để tiếp cận các công nghệ tiên tiến và nguồn tài chính. Chính sách cần đảm bảo tính bền vững và hiệu quả kinh tế của các dự án. Tạo dựng hành lang pháp lý hiệu quả để các doanh nghiệp có thể tự tin đầu tư vào các dự án lớn.

III. Phương Pháp Thu Hồi CO2 Hiệu Quả Từ Mỏ Khí 53 ký tự

Việc thu hồi CO2 từ các mỏ khí là bước quan trọng đầu tiên trong quá trình tận dụng. Các phương pháp thu hồi CO2 phổ biến bao gồm hấp thụ hóa học, hấp thụ vật lý, màng lọc và hấp phụ. Việc lựa chọn phương pháp thu hồi CO2 phù hợp phụ thuộc vào thành phần khí, áp suất và nhiệt độ của mỏ khí. Cần đánh giá kỹ lưỡng các phương án công nghệ để lựa chọn phương pháp thu hồi CO2 hiệu quả và kinh tế nhất. "Luận văn này sẽ trình bày chi tiết các công nghệ tái sử dụng nguồn CO2 từ các mỏ khí hiện đang được sử dụng rộng rãi hiện nay" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

3.1. Tổng Quan Công Nghệ Tách CO2 từ Khí Thiên Nhiên Hiện Đại

Công nghệ tách CO2 từ khí thiên nhiên bao gồm nhiều phương pháp khác nhau, như hấp thụ hóa học sử dụng dung môi amine, hấp thụ vật lý sử dụng dung môi hữu cơ, màng lọc sử dụng màng polymer hoặc màng oxit kim loại, và hấp phụ sử dụng vật liệu rắn như zeolit hoặc than hoạt tính. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng về hiệu quả tách, chi phí đầu tư và vận hành, và khả năng xử lý các tạp chất. Lựa chọn công nghệ phù hợp cần dựa trên đặc tính khí đầu vào và yêu cầu chất lượng khí đầu ra.

3.2. Đánh Giá và Lựa Chọn Công Nghệ Thu Hồi CO2 Phù Hợp

Việc đánh giá và lựa chọn công nghệ thu hồi CO2 cần xem xét các yếu tố như thành phần khí đầu vào, áp suất, nhiệt độ, yêu cầu chất lượng khí đầu ra, chi phí đầu tư, chi phí vận hành, và tác động môi trường. Cần so sánh các công nghệ khác nhau về hiệu quả tách, năng lượng tiêu thụ, và độ bền. Cần thực hiện các nghiên cứu thí điểm và mô phỏng để xác định công nghệ phù hợp nhất cho từng mỏ khí cụ thể.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Tận Dụng CO2 Mỏ Khí Việt Nam 56 ký tự

CO2 thu hồi từ các mỏ khí có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm sản xuất methanol, ure, khí tổng hợp, tăng cường thu hồi dầu khí (EOR), và sản xuất vật liệu xây dựng. Việc lựa chọn ứng dụng phù hợp phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, thị trường và chính sách. Cần nghiên cứu thị trường và đánh giá tiềm năng của từng ứng dụng để lựa chọn phương án tận dụng CO2 hiệu quả và bền vững. "Việc sử dụng CO2 như chất lỏng công nghệ hoặc nguyên liệu đầu vào cho các quy trình biến đổi hóa học hay các ứng dụng công nghệ sinh học, ví dụ dùng CO2 làm chất cố định sinh học, có thể coi như một giải pháp tiềm năng để cắt giảm lượng CO2 phát thải" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

4.1. Tận Dụng CO2 trong Sản Xuất Methanol và Ure Hiệu Quả

CO2 có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất methanol và ure, hai hóa chất quan trọng trong công nghiệp. Sản xuất methanol từ CO2 giúp giảm phát thải khí nhà kính và tạo ra một sản phẩm có giá trị. Sản xuất ure từ CO2 giúp tăng năng suất nông nghiệp và giảm sự phụ thuộc vào phân bón nhập khẩu. Các quy trình sản xuất methanol và ure từ CO2 đã được chứng minh là khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế.

4.2. Sản Xuất Khí Tổng Hợp Syngas từ CO2 Tiềm Năng Ứng Dụng

CO2 có thể được chuyển đổi thành khí tổng hợp (syngas), một hỗn hợp khí gồm hydro (H2) và carbon monoxide (CO), thông qua các quá trình reforming. Syngas là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhiều hóa chất và nhiên liệu, bao gồm methanol, ammonia, và nhiên liệu tổng hợp. Việc sản xuất syngas từ CO2 giúp giảm phát thải khí nhà kính và tạo ra một nguồn nguyên liệu tái tạo.

4.3. Nghiên Cứu Ứng Dụng Lưu Trữ CO2 Thực Tiễn Triển Khai

Lưu trữ CO2 (CCS) là quá trình thu giữ CO2 từ các nguồn phát thải công nghiệp và bơm nó xuống lòng đất để lưu trữ vĩnh viễn. CCS được coi là một giải pháp quan trọng để giảm phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, CCS vẫn còn nhiều thách thức về chi phí, an toàn và chấp nhận của cộng đồng. Cần thực hiện các nghiên cứu và dự án thí điểm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của CCS tại Việt Nam. CCS có thể kết hợp với các quy trình khác như EOR để tăng hiệu quả kinh tế.

V. Mô Phỏng và Đánh Giá Tính Khả Thi Kinh Tế 51 ký tự

Để đánh giá tính khả thi của các phương án tận dụng CO2, cần thực hiện các mô phỏng quá trình và đánh giá kinh tế. Mô phỏng quá trình giúp xác định hiệu quả và năng lượng tiêu thụ của từng phương án. Đánh giá kinh tế giúp xác định chi phí đầu tư, chi phí vận hành và lợi nhuận của từng phương án. Cần xem xét các yếu tố như giá CO2, giá sản phẩm, và chính sách hỗ trợ để đánh giá tính khả thi kinh tế một cách chính xác. "Thông qua các kết quả tính toán và mô phỏng, luận văn sẽ để đề xuất phương án tận dụng nguồn CO2 phù hợp với điều kiện thực tiễn tại nước ta hiện nay" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

5.1. Mô Phỏng Quá Trình Sản Xuất Methanol từ CO2 Bằng HYSYS

Sử dụng phần mềm HYSYS để mô phỏng quá trình sản xuất methanol từ CO2. Thiết lập các thông số cơ bản, cấu tử, phương trình nhiệt động và phản ứng. Tiến hành mô phỏng trong môi trường Enviroment Case (Main). Xác định thông số các dòng công nghệ và thiết bị. Đánh giá hiệu suất và năng lượng tiêu thụ của quá trình.

5.2. Đánh Giá Kinh Tế Các Phương Án Tận Dụng CO2 Mỏ Khí

Đánh giá chi phí đầu tư, chi phí vận hành và lợi nhuận của các phương án tận dụng CO2. Xem xét các yếu tố như giá CO2, giá sản phẩm, chính sách hỗ trợ, và rủi ro thị trường. So sánh tính kinh tế của các phương án khác nhau. Xác định phương án có tính khả thi kinh tế cao nhất.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu CO2 49 ký tự

Việc tận dụng CO2 từ các mỏ khí tại Việt Nam là một giải pháp tiềm năng để giảm phát thải khí nhà kính và phát triển bền vững. Cần có sự phối hợp giữa chính phủ, doanh nghiệp và các nhà nghiên cứu để triển khai các giải pháp tận dụng CO2 hiệu quả và kinh tế. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để giảm chi phí và tăng hiệu quả của quá trình tận dụng CO2. "Hy vọng những đóng góp của luận văn có thể được sử dụng trong tương lai gần để giảm thiểu những ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính đối với môi trường và con người" (Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa, 2017).

6.1. Triển Vọng Phát Triển và Nghiên Cứu Chuyên Sâu Về CO2

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để giảm chi phí và tăng hiệu quả của quá trình tận dụng CO2. Nghiên cứu các ứng dụng mới của CO2, như sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường và nhiên liệu sinh học. Nghiên cứu các phương pháp lưu trữ CO2 an toàn và hiệu quả. Cần thúc đẩy hợp tác quốc tế để chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm.

6.2. Chính Sách và Đầu Tư Phát Triển Tận Dụng CO2 Bền Vững

Chính phủ cần tiếp tục ban hành các chính sách khuyến khích tận dụng CO2, bao gồm ưu đãi thuế, hỗ trợ tài chính và xây dựng hạ tầng. Cần tạo ra một môi trường pháp lý thuận lợi cho các dự án tận dụng CO2. Cần tăng cường đầu tư vào nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới. Cần thúc đẩy sự tham gia của doanh nghiệp và cộng đồng vào các dự án tận dụng CO2.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự gia tăng phát thải khí nhà kính từ các hoạt động nhân sinh đang tác động nghiêm trọng đến hệ sinh thái toàn cầu. Trên thế giới, vòng tuần hoàn carbon tự nhiên có khả năng tái tạo khoảng 203 tỷ tấn carbon dioxide (CO2) mỗi năm, trong khi hoạt động nhân sinh phát thải khoảng 35,3 tỷ tấn CO2 (chiếm khoảng 17,4% tổng lượng tuần hoàn). Dù tỷ lệ này nhỏ hơn lượng tuần hoàn tự nhiên, lượng phát thải công nghiệp vượt quá khả năng tự cân bằng của khí quyển, đẩy nồng độ CO2 từ mức 280 ppm thời kỳ tiền công nghiệp lên 377 ppm và dự báo chạm ngưỡng 570 ppm vào năm 2100. Việt Nam là quốc gia chịu tổn thương nặng nề bởi biến đổi khí hậu, xếp thứ 31 trên thế giới về tổng lượng phát thải khí nhà kính. Lượng phát thải tại Việt Nam tăng nhanh từ 21 triệu tấn năm 1990 lên 150 triệu tấn năm 2000, với ngành năng lượng chiếm tỷ trọng lớn nhất đạt 53,1% (khoảng 141,17 triệu tấn CO2).

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng ngành khai thác dầu khí Việt Nam: phần lớn CO2 trong các mỏ khí tự nhiên bị phân tách và xả thẳng ra môi trường. Trữ lượng khí tự nhiên sẵn sàng khai thác của nước ta đạt khoảng 400 tỷ mét khối, tập trung tại các bể trầm tích Sông Hồng, Nam Côn Sơn, Cửu Long và Malay - Thổ Chu. Tuy nhiên, nhiều mỏ khí lớn tại bể Sông Hồng và Malay - Thổ Chu lại chứa hàm lượng CO2 rất cao, dao động từ 20% đến trên 90%, gây trở ngại lớn cho chế biến và gia tăng áp lực khí thải. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu, đánh giá toàn diện các phương án công nghệ thu hồi và chuyển hóa CO2, xác định giải pháp khả thi để tái sử dụng nguồn CO2 dồi dào này thành các sản phẩm hóa chất và nhiên liệu có giá trị kinh tế.

Phạm vi nghiên cứu bao quát các tích tụ khí ngoài khơi thềm lục địa Việt Nam trong giai đoạn 2016-2017, tập trung vào các cấu trúc mỏ có hàm lượng khí axit cao như mỏ Cá Voi Xanh, lô 115A, lô 113 và khu vực PM3. Về mặt ý nghĩa thực tiễn, việc làm chủ giải pháp tận dụng CO2 không chỉ giúp khai thông tiềm năng của các mỏ khí cận biên với tổng trữ lượng tiềm năng hơn 1.500 tỷ mét khối khí lẫn CO2, mà còn đóng góp trực tiếp vào mục tiêu giảm 10% đến 20% phát thải khí nhà kính của ngành năng lượng quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng nhiệt động học hóa học, động học phản ứng xúc tác và kỹ thuật xử lý khí thiên nhiên chuyên sâu. Hai mô hình cốt lõi được áp dụng gồm mô hình cân bằng pha nhiệt động học chất lỏng áp suất cao và mô hình chuyển hóa xúc tác dị thể trong công nghệ khí tổng hợp (Syngas). Về mặt nhiệt động học, các phản ứng chuyển hóa CO2 chủ đạo được khảo sát chi tiết gồm: phản ứng chuyển hóa khí than nghịch (Reverse Water-Gas Shift: $\text{CO}_2 + \text{H}_2 \rightleftharpoons \text{CO} + \text{H}2\text{O}$ với hiệu ứng nhiệt $\Delta H^\circ{298\text{K}} = +41\text{ kJ/mol}$), phản ứng Sabatier methan hóa ($\text{CO}_2 + 4\text{H}_2 \rightleftharpoons \text{CH}_4 + 2\text{H}2\text{O}$ với $\Delta H^\circ{298\text{K}} = -165\text{ kJ/mol}$), phản ứng Reforming khô ($\text{CH}_4 + \text{CO}_2 \rightleftharpoons 2\text{CO} + 2\text{H}2$ với $\Delta H^\circ{298\text{K}} = +247\text{ kJ/mol}$) và cân bằng Boudouard ($\text{CO}2 + \text{C} \rightleftharpoons 2\text{CO}$ với $\Delta H^\circ{298\text{K}} = +162\text{ kJ/mol}$).

Bên cạnh đó, luận văn làm sáng tỏ 5 khái niệm chuyên ngành nền tảng:

1. Làm ngọt khí (Gas Sweetening): Quá trình tách loại hợp chất khí axit (CO2, H2S) nhằm nâng cao nhiệt trị khí thương phẩm đạt quy chuẩn vận chuyển đường ống.
2. Thu hồi và tận dụng Carbon (Carbon Capture and Utilization - CCU): Chuỗi giải pháp kỹ thuật giữ lại CO2 phát thải để làm nguyên liệu tổng hợp hóa chất thay vì chôn lấp vĩnh viễn.
3. Reforming kết hợp (Combined Reforming): Quá trình tích hợp đồng thời hơi nước và CO2 để chuyển hóa methane thành khí tổng hợp với tỷ lệ H2/CO tối ưu.
4. Tăng cường thu hồi dầu (Enhanced Oil Recovery - EOR): Giải pháp bơm ép CO2 trạng thái siêu tới hạn vào vỉa chứa nhằm giảm độ nhớt dầu thô và tăng hệ số quét.
5. Trạng thái siêu tới hạn của CO2: Trạng thái vật chất đặc biệt tại nhiệt độ trên 31,1°C và áp suất trên 73,9 bar, mang đặc tính khuếch tán của chất khí và hòa tan của chất lỏng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ báo cáo khảo sát địa chất, quy hoạch phát triển khí của Viện Dầu khí Việt Nam (VPI), Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP), Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) và thống kê năng lượng BP. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm bộ dữ liệu thành phần hóa học, áp suất và trữ lượng của 12 cụm mỏ khí tiêu biểu đại diện cho 4 bể trầm tích trọng điểm ngoài khơi Việt Nam (bể Cửu Long, Nam Côn Sơn, Sông Hồng và Malay - Thổ Chu). Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu định đoạn có chủ đích (Stratified Purposive Sampling), phân tầng các mỏ khí theo dải hàm lượng CO2: nhóm mỏ khí sạch (<1% CO2 tại bể Cửu Long), nhóm mỏ CO2 thấp đến trung bình (1,9% - 5,6% CO2 tại Nam Côn Sơn), nhóm mỏ CO2 cao (15% - 25% CO2 tại Malay - Thổ Chu) và nhóm mỏ CO2 cực cao (27% - 93% CO2 tại bể Sông Hồng).

Phương pháp phân tích trọng tâm là mô phỏng quá trình công nghệ trực quan trên phần mềm chuyên dụng Aspen HYSYS. Lý do lựa chọn Aspen HYSYS vì đây là tiêu chuẩn mô phỏng công nghiệp trong ngành dầu khí, tích hợp các phương trình trạng thái nhiệt động nghiêm ngặt (như Peng-Robinson, Amine Package) cho phép dự báo chính xác cân bằng lỏng - hơi, enthalpy phản ứng, hiệu suất chuyển hóa và cân bằng vật chất - năng lượng của các hệ khí phức tạp ở áp suất từ 14 đến 69 bar. Toàn bộ quá trình nghiên cứu, tính toán thông số công nghệ và chạy mô phỏng nghiệm chứng được thực hiện liên tục trong khoảng thời gian từ tháng 01/2016 đến tháng 12/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích dữ liệu thực tế và mô phỏng số trên Aspen HYSYS đã đem lại bốn phát hiện khoa học và kỹ thuật nổi bật:

Thứ nhất, tiềm năng tài nguyên khí CO2 cao tại thềm lục địa Việt Nam có quy mô đặc biệt lớn nhưng phân bố không đồng đều. Khu vực phía Nam bể Sông Hồng sở hữu tổng trữ lượng khí tại chỗ có hàm lượng CO2 cao vượt mức 1.523,8 tỷ mét khối. Các cấu tạo địa chất tiêu biểu có hàm lượng CO2 rất cao gồm cấu tạo 115A với trữ lượng 820,7 tỷ mét khối (hàm lượng CO2 từ 78% đến 93%), mỏ Cá Voi Xanh thuộc Lô 118 với trữ lượng 489,6 tỷ mét khối (hàm lượng CO2 từ 75% đến 80%) và mỏ Bạch Trĩ/Hải Yến với trữ lượng 95,1 tỷ mét khối (hàm lượng CO2 từ 27% đến 40%). Tại bể Malay - Thổ Chu, tổng trữ lượng khí có hàm lượng CO2 trung bình (khoảng 20% đến 24%) đạt khoảng 138,8 tỷ mét khối, điển hình như Lô B (25 tỷ mét khối, 21,18% CO2) và mỏ Kim Long (19 tỷ mét khối, 20,39% CO2).

Thứ hai, phương án kỹ thuật vận chuyển hỗn hợp khí thô về bờ rồi mới thực hiện tách CO2 vượt trội hoàn toàn so với phương án phân tách ngoài khơi. Việc xây dựng tổ hợp tách trên bờ giúp cắt giảm ước tính 30% đến 45% tổng vốn đầu tư thiết bị (CAPEX) so với việc chế tạo giàn xử lý ngoài khơi ở độ sâu đáy biển từ 60 m đến 260 m, đồng thời hạn chế tối đa rủi ro thời tiết biển khắc nghiệt. Trong các công nghệ phân tách, hệ thống lai màng - amin (Hybrid Membrane-Amine) thể hiện tính thích ứng cao nhất, cho phép xử lý dòng khí đầu vào có hàm lượng CO2 lên tới 90% để đạt tiêu chuẩn khí thương phẩm (<2% CO2) với tổn thất hydrocarbon nặng dưới 1%.

Thứ ba, mô phỏng công nghệ Reforming kết hợp (Combined Reforming - CR) chứng minh tính khả thi vượt bậc trong việc sử dụng trực tiếp CO2 để sản xuất khí tổng hợp phục vụ tổng hợp Methanol. Quá trình CR kết hợp phản ứng Reforming hơi nước và Reforming khô cho phép kiểm soát chỉ số cân bằng module stoichiometric ($M = (\text{H}_2 - \text{CO}_2)/(\text{CO} + \text{CO}_2)$) đạt mức xấp xỉ 2,05 – giá trị lý tưởng cho phản ứng tổng hợp Methanol xúc tác $\text{Cu/ZnO/Al}_2\text{O}_3$ ở nhiệt độ khoảng 225°C đến 250°C và áp suất 50 bar. Phương án này giúp giảm tiêu hao năng lượng khoảng 18% so với công nghệ Reforming hơi nước truyền thống nhờ khả năng tận dụng nhiệt nội tại và tái nạp dòng CO2 tuần hoàn.

Thứ tư, phương án tích hợp sản xuất phân đạm Urê mang lại hiệu quả cố định CO2 cao với thị trường tiêu thụ ổn định. Phản ứng giữa CO2 và Amoniac ở nhiệt độ 180°C - 200°C và áp suất 150 - 200 bar có khả năng chuyển hóa 100% lượng CO2 tinh khiết phát thải từ dây chuyền tổng hợp Amoniac, tương đương với mức tiêu thụ thực tế khoảng 0,73 tấn CO2 trên mỗi tấn Urê thương phẩm sản xuất ra.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên ưu thế vượt trội của Reforming kết hợp bắt nguồn từ bản chất nhiệt động học của hệ phản ứng. Phản ứng Reforming khô có hiệu ứng thu nhiệt rất cao (+247 kJ/mol), khi kết hợp với Reforming hơi nước (+206 kJ/mol) trong cùng thiết bị phản ứng có kiểm soát tỷ lệ $\text{H}_2\text{O}/\text{CH}_4$ và $\text{CO}_2/\text{CH}_4$, hệ thống hạn chế được sự tạo muội than trên bề mặt xúc tác kim loại niken, đồng thời triệt tiêu lượng dư hydro không cần thiết. Khi đối chiếu với bức tranh thị trường toàn cầu – nơi tổng nhu cầu sử dụng CO2 đạt 80 triệu tấn/năm (với 50 triệu tấn dành cho EOR và khoảng 30 triệu tấn cho sản xuất Urê, hóa chất) – việc định hướng chuyển đổi CO2 thành Methanol và Urê tại Việt Nam hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển công nghiệp hóa chất thế giới.

Trong thực tế trình bày báo cáo kỹ thuật, các dữ liệu động học này có thể được trực quan hóa qua đồ thị phân bố tỷ lệ $\text{H}_2/\text{CO}$ theo tỷ lệ nạp liệu $\text{H}_2\text{O}/\text{CH}_4$, kết hợp cùng biểu đồ so sánh chi phí vận hành (OPEX) và chi phí đầu tư (CAPEX) giữa các hệ thống phân tách hấp thụ hóa học đơn thuần, màng tách màng polyme và hệ thống lai ghép. Đồ thị sẽ phản ánh rõ nét bước nhảy hiệu suất khi nồng độ CO2 vượt ngưỡng 30% thể tích dòng khí đầu vào.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá kỹ thuật và mô phỏng quá trình, luận văn đề xuất bốn nhóm giải pháp hành động cụ thể nhằm khai thác hiệu quả các mỏ khí CO2 cao tại Việt Nam:

1. Quy hoạch và xây dựng hệ thống đường ống thu gom khí thô nhiều pha và trung tâm xử lý khí trên bờ tại khu vực miền Trung (trọng tâm là khu kinh tế Dung Quất - Chu Lai), thiết kế công suất xử lý đạt từ 5 đến 7 tỷ mét khối khí/năm trong giai đoạn 2021-2025. Đơn vị chủ trì thực hiện là Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) cùng các nhà điều hành dự án Lô 118.
2. Áp dụng công nghệ phân tách khí màng lai amin (Hybrid Membrane-Amine) tại các trạm xử lý khí tiếp bờ, mục tiêu đảm bảo hiệu suất thu hồi methane đạt trên 98% và độ tinh khiết dòng CO2 tách ra đạt trên 99% phục vụ cho các quy trình tổng hợp hóa chất tiếp theo. Thời gian triển khai thiết kế cơ sở và mua sắm công nghệ từ năm 2022 đến 2026, giao cho PVEP và Tổng công ty Khí Việt Nam (PV GAS) trực tiếp quản lý.
3. Đầu tư xây dựng tổ hợp công nghiệp hóa dầu sản xuất Methanol và dẫn xuất hữu cơ (như Dimethyl Carbonate, Axit Formic) sử dụng công nghệ Reforming kết hợp, hướng đến mục tiêu chuyển đổi trực tiếp ít nhất 1,5 đến 2,0 triệu tấn CO2/năm thành các sản phẩm thương phẩm có giá trị gia tăng cao trước năm 2030. Đơn vị chịu trách nhiệm là các doanh nghiệp chế biến hóa dầu trực thuộc PVN phối hợp cùng các đối tác quốc tế.
4. Triển khai dự án thử nghiệm bơm ép CO2 nâng cao hệ số thu hồi dầu (EOR) tại các mỏ dầu đang trong giai đoạn suy kiệt thuộc bể Cửu Long (như mỏ Bạch Hổ và Rạng Đông), đặt mục tiêu gia tăng hệ số thu hồi dầu thêm 5% đến 10% và lưu giữ địa chất an toàn từ 2 đến 3 triệu tấn CO2/năm trong giai đoạn 2025-2030, do Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) chủ trì nghiên cứu và giám sát kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu và giải pháp công nghệ giá trị cho bốn nhóm đối tượng chính:

1. Kỹ sư công nghệ hóa dầu và chuyên gia thiết kế quá trình: Nghiên cứu cung cấp tài liệu tham khảo chuyên sâu về việc thiết lập thông số mô phỏng nhiệt động trên Aspen HYSYS, cấu hình cân bằng vật chất - năng lượng cho hệ thống Reforming kết hợp và dây chuyền sản xuất hóa chất từ CO2.
2. Ban lãnh đạo, nhà quản lý dự án tại PVN, PV GAS và PVEP: Luận văn mang lại bức tranh toàn cảnh về tiềm năng trữ lượng khí CO2 cao tại bể Sông Hồng và Malay - Thổ Chu, làm căn cứ kỹ thuật quan trọng để ra quyết định đầu tư cơ sở hạ tầng tiếp bờ và lựa chọn công nghệ làm ngọt khí tối ưu chi phí.
3. Cán bộ hoạch định chính sách môi trường và năng lượng: Cung cấp số liệu phát thải, phân tích định lượng về tiềm năng cắt giảm khí nhà kính thông qua công nghệ CCU, hỗ trợ quá trình xây dựng chính sách giảm nhẹ phát thải khí nhà kính (NAMA), phát triển thị trường tín chỉ carbon và hiện thực hóa cam kết giảm 10% - 20% phát thải quốc gia.
4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Năng lượng và Môi trường: Tài liệu cung cấp hệ thống lý thuyết chuẩn mực về nhiệt động học phản ứng khí tổng hợp, các phương trình cân bằng hóa học và phương pháp đánh giá tính khả thi kinh tế - kỹ thuật của các dự án năng lượng mới.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao việc tận dụng nguồn khí CO2 cao tại thềm lục địa Việt Nam lại có tính cấp thiết chiến lược? Nguồn cung khí sạch truyền thống từ bể Cửu Long và Nam Côn Sơn đang trên đà suy giảm tự nhiên xuống dưới 0,5 tỷ mét khối/năm sau năm 2020. Trong khi đó, các mỏ khí quy mô lớn chưa khai thác tại miền Trung như Cá Voi Xanh (489,6 tỷ mét khối) hay cấu tạo 115A (820,7 tỷ mét khối) đều chứa từ 75% đến 93% CO2. Việc làm chủ công nghệ xử lý và tái sử dụng CO2 là điều kiện tiên quyết để mở vỉa khai thác các nguồn tài nguyên này, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Công nghệ phân tách CO2 nào phù hợp nhất cho các mỏ khí ngoài khơi Việt Nam? Hệ thống lai màng - amin (Hybrid Membrane-Amine) được đánh giá là tối ưu nhất. Màng tách polyme xử lý nhanh dòng khí ở áp suất cao từ 27 đến 100 bar, tách sơ bộ 50% đến 70% lượng CO2 mà không tiêu tốn nhiệt năng tái sinh. Dòng khí sau đó qua tháp hấp thụ amin để làm sạch sâu, giúp giảm hơn 40% diện tích chiếm chỗ và tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành so với tháp amin truyền thống.

Phương án đưa khí thô về bờ rồi phân tách có những ưu thế nổi trội nào? Vận chuyển dòng khí thô nhiều pha về bờ giúp cắt giảm 30% đến 45% chi phí đầu tư giàn ngoài khơi (CAPEX), loại bỏ rủi ro bảo trì thiết bị phức tạp tại vùng biển sâu từ 60 m đến 260 m. Khi đặt nhà máy trên bờ, nguồn CO2 tách ra có thể kết nối trực tiếp với các nhà máy sản xuất phân bón, hóa chất lân cận hoặc các mạng lưới công nghiệp tiêu thụ mà không phát sinh thêm chi phí nén và vận chuyển biển.

Reforming kết hợp (Combined Reforming) đem lại lợi thế gì so với Reforming hơi nước truyền thống? Reforming kết hợp tận dụng đồng thời hơi nước và CO2 phản ứng với methane để tạo ra khí tổng hợp có tỷ lệ stoichiometric H2/CO đạt xấp xỉ 2,05 – mức lý tưởng tuyệt đối để sản xuất Methanol mà không cần công đoạn tách bớt hydro. Quá trình này giúp tái sử dụng hàng trăm nghìn tấn CO2 nguyên liệu mỗi năm, giảm nguy cơ tạo muội than và tiết kiệm khoảng 18% năng lượng tiêu thụ toàn hệ thống.

Triển vọng thương mại hóa dòng khí CO2 thu hồi tại thị trường Việt Nam ra sao? Thị trường CO2 thế giới hiện giao dịch với mức giá từ 5 đến 40 USD/tấn tùy thuộc vào độ sạch của khí. Tại Việt Nam, nguồn CO2 thu hồi có tiềm năng thương mại hóa rất lớn khi phục vụ làm nguyên liệu sản xuất phân đạm Urê (nhu cầu tiêu thụ 0,73 tấn CO2/tấn urê), sản xuất hóa chất công nghiệp, đồ uống có ga, và đặc biệt là cung cấp cho các dự án bơm ép vỉa EOR nhằm gia tăng 5% đến 10% sản lượng khai thác dầu thô.

Kết luận

• Luận văn đã định vị và đánh giá toàn diện tiềm năng hơn 1.500 tỷ mét khối khí tự nhiên có hàm lượng CO2 cao (từ 20% đến 93%) phân bố tại các bể trầm tích Sông Hồng và Malay - Thổ Chu.
• Xác lập cơ sở khoa học khẳng định phương án đưa khí thô về bờ kết hợp công nghệ màng lai amin là giải pháp tối ưu giúp tiết kiệm 30% - 45% chi phí đầu tư và vận hành an toàn.
• Chứng minh tính khả thi công nghệ và hiệu quả nhiệt động của quá trình Reforming kết hợp trên Aspen HYSYS, tạo ra dòng khí tổng hợp tối ưu cho tổng hợp Methanol với mức tiết kiệm năng lượng 18%.
• Khẳng định vai trò đóng góp cốt lõi của công nghệ tận dụng CO2 (CCU) trong việc hiện thực hóa cam kết giảm 10% đến 20% phát thải khí nhà kính của ngành năng lượng Việt Nam.
• Đề xuất lộ trình công nghệ tích hợp hóa dầu - phân đạm - EOR khả thi, tạo tiền đề chuyển đổi các nguồn khí cận biên thành động lực phát triển kinh tế bền vững giai đoạn 2021-2030.

Công trình là tài liệu tham khảo học thuật và ứng dụng thực tiễn giá trị cho các nhà hoạch định chiến lược, kỹ sư vận hành và nhà nghiên cứu trong ngành dầu khí, năng lượng và bảo vệ môi trường. Quý độc giả và các đơn vị nghiên cứu quan tâm có thể tiếp tục khai thác các mô hình mô phỏng chuyên sâu để triển khai thử nghiệm thực tế tại các dự án phát triển mỏ khí của Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1. Hiện trạng phát thải CO2 trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay 1. Hiện trạng phát thải CO2 trên thế giới Carbon dioxide (CO2) được biết đến như là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu do tác động hiệu ứng nhà kính bởi sự tích tụ ngày càng tăng của nó trong khí quyển. Theo báo cáo của tổ chức chống biến đổi khí hậu thế giới, nồng độ CO2 trong khí quyển đã tăng từ 280ppm lên 295ppm trong giai đoạn từ năm 1000 đến năm 1990, 315ppm trong năm 1958 và tăng vọt lên mức 377ppm vào năm 2004.

Theo dự đoán của tổ chức này thì với tình hình phát thải CO2 hiện nay, nồng độ CO2 trong khí quyển sẽ đạt mức 570ppm vào năm 2100 khiến cho nhiệt độ toàn cầu tăng lên ~2oC [3].1: Nồng độ CO2 trong khí quyển giai đoạn 1000-2004 và 1958-2004 [3]. Trang 1 Luận văn thạc sĩ HVCH: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa Mức phát thải CO2 hằng năm trên toàn thế giới ~ 35,3Gt (2014) [1]. Nguyên nhân chủ yếu của việc gia tăng phát thải cũng như tích tụ CO2 trong khí quyển chủ yếu đến từ quá trình sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các hoạt động của con người. Lượng phát thải CO2 do quá trình sử dụng nhiên liệu hóa thạch chiếm đến 91% trong tổng số CO2 phát thải hằng năm trên toàn thế giới.

Thêm vào đó, nhiên liệu hóa thạch chiếm từ 80-85% nguồn năng lượng hiện nay trên thế giới và điều này sẽ còn diễn ra trong tương lai gần, do đó một lượng lớn CO2 sẽ tiếp tục được phát thải vào bầu khí quyển trái đất. Hiện nay, các nền kinh tế mới nổi có tốc độ phát triển mạnh mẽ như Trung Quốc, Ấn Độ đang sử dụng một lượng năng lượng hóa thạch khổng lồ và không ngừng gia tăng qua từng năm. Ước tính mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch của hai nền kinh tế này sẽ gia tăng từ 50-100% so với hiện nay vào năm 2030. Nhóm các nước phát triển có mức độ gia tăng tiêu thụ năng lượng trung bình hằng năm hiện nay vào khoảng 0,7%/năm trong khi con số này ở các nước đang phát triển là 2,5%/năm.

Điển hình là Trung Quốc và Ấn Độ với mức tiêu thụ năng lượng tăng từ 8% vào năm 1980 lên đến 18% vào năm 2005 trong cơ cấu tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới [1]. Hiện nay Trung Quốc đã vượt qua Mỹ để trở thành nước tiêu thụ năng lượng nhiều nhất thế giới và đi đôi với nó cũng là mức phát thải CO2 hằng năm cao nhất thế giới (chiếm 58% lượng gia tăng phát thải CO2 hằng năm trên toàn thế giới). Hiện trạng phát thải CO2 tại Việt Nam Mặc dù chưa có nghĩa vụ phải cắt giảm phát thải khí nhà kính nhưng lượng khí nhà kính của Việt Nam cũng đang liên tục tăng, từ mức trên 21 triệu tấn CO2 trong năm 1990 lên 150 triệu tấn năm 2000. Dự tính lượng CO2 này sẽ tăng lên 300 triệu tấn vào năm 2020.

Trong đó lĩnh vực năng lượng phát thải khí nhà kính nhiều nhất với 141,17 triệu tấn chiếm 53,1% tổng phát thải, tiếp theo là lĩnh vực nông nghiệp với 88,35 triệu tấn chiếm 33,2% tổng phát thải. Phát thải CO2 từ hoạt động giao thông cũng tăng từ 14% lên 25%. Theo kịch bản trung bình, Bộ Tài Nguyên & Môi trường Việt Nam ước tính phát thải Trang 2 Luận văn thạc sĩ HVCH: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa khí nhà kính từ ngành năng lượng đến năm 2020 là 224 triệu tấn CO2. Các ngành công nghiệp chủ yếu khác đóng góp khoảng 10 triệu tấn phát thải CO2/năm [2].

Ba nhân tố phát triển kinh tế, tăng trưởng dân số và cường độ sử dụng năng lượng trong giao thông là những yếu tố chính làm gia tăng lượng CO2 phát thải tại Việt Nam.1: Phát thải CO2 trong lĩnh vực năng lượng tại Việt Nam năm 2010 (đơn vị: nghìn tấn CO2) Nguồn phát thải Tổng Tỷ lệ (%) Đốt nhiên liệu 124.257,0 88,03 Công nghiệp năng lượng 41.057,9 29,08 Công nghiệp sản xuất và Xây dựng 38.077,6 26,97 Giao thông vận tải 31.817,9 22,54 Thương mại/Dịch vụ 3.097,6 5,03 Nông nghiệp, Lâm nghiệp và Thủy sản 1.630,8 1,16 Các ngành khác không sử dụng năng lượng 1.895,8 11,97 Khai thác than 2.243,1 1,59 Dầu và khí đốt tự nhiên 14.170,8 100 (Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường) Tại Hội nghị Thượng đỉnh thế giới về biến đổi khí hậu tháng 9/2014, Việt Nam thông báo đặt mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trong các hoạt động năng lượng từ 10% - 20% so với kịch bản thông thường. Để hạn chế lượng khí phát thải, Bộ Công Thương đang đẩy mạnh triển khai chiến lược tăng trưởng xanh trong đó nổi bật nhất là chương trình mục tiêu quốc gia về “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả”; đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2055”; dự án “Nâng cao năng lực cho các ngành công nghiệp và thương mại Trang 3 Luận văn thạc sĩ HVCH: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa Việt Nam nhằm kiểm soát phát thải khí nhà kính và tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu”,. Trong Diễn đàn Nông nghiệp giảm phát thải khí nhà kính, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã đặt mục tiêu đến 2020, ngành trồng trọt sẽ giảm 5,7 triệu tấn CO2, tương đương khoảng 10% lượng khí nhà kính trong lĩnh vực trồng trọt. Theo Ủy ban Quốc gia về biến đổi khí hậu, trong giai đoạn từ nay đến năm 2020, Việt Nam sẽ đẩy mạnh việc giảm phát thải khí nhà kính, thúc đẩy xây dựng thị trường carbon trong nước, đẩy mạnh sản xuất xanh, tiêu dùng bền vững để thực hiện hiệu quả nội dung, nhiệm vụ ứng phó với biến đổi khí hậu, thúc đẩy tăng trưởng xanh đã đề ra trong Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu và thực hiện nhiệm vụ của một quốc gia với tư cách là thành viên của Công ước Khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC), tham gia triển khai các cơ chế mới theo Thỏa thuận chung toàn cầu về biến đổi khí hậu.

Ngoài ra, Việt Nam sẽ đưa mức cam kết giảm phát thải khí nhà kính vào khung chính sách phát triển kinh tế xã hội, ứng phó biến đổi khí hậu. Trước đó, tháng 6/2014, Việt Nam và Đức đã ký thoả thuận thực hiện dự án “Hỗ trợ các hành động giảm nhẹ phát thải khí nhà kính phù hợp với điều kiện quốc gia (NAMA) trị giá 4 triệu Euro, thực hiện từ 2014-2018. Dự án sẽ giúp Bộ Tài nguyên và Môi trường nâng cao năng lực trong công tác điều phối và hướng dẫn các Bộ, Ngành khác trong việc xây dựng và thực hiện các hành động giảm nhẹ biến đổi khí hậu. Đồng thời góp phần giúp Chính phủ Việt Nam thực hiện các mục tiêu giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, đã được nêu rõ trong Chiến lược Tăng trưởng Xanh.

Sự tích tụ CO2 trong khí quyển và hậu quả Sự tăng nhanh về phát thải khí nhà kính đã góp phần không nhỏ đến việc làm trầm trọng hơn thời tiết cực đoan của Việt Nam. Thống kê cho thấy, trong vòng 10 năm trở lại đây, các loại thiên tai như: bão, lũ lụt, lũ quét, sạt lở đất, ngập úng, hạn hán, xâm nhập mặn Trang 4 Luận văn thạc sĩ HVCH: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa và các thiên tai khác đã làm chết và mất tích hơn 9.000 người, giá trị thiệt hại về tài sản ước chiếm khoảng 1,5% GDP/năm. Ðiều đáng lo ngại, những biến động bất thường của thời tiết, khí hậu đã đe dọa nghiêm trọng đến an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp do bị thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, cũng như tác động lớn đến sinh trưởng, năng suất cây trồng, thời vụ gieo trồng,. Ðồng thời, biến đổi khí hậu khiến tài nguyên nước suy giảm, hạn hán ngày một tăng ở một số vùng, miền, ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp, ảnh hưởng đến việc cấp nước ở các vùng nông thôn, thành thị, cũng như các nhà máy thủy điện.

Trong vòng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình của trái đất đã tăng 0,5oC và mực nước biển dâng cao thêm 20cm. Theo ước tính, tại Việt Nam mỗi năm thiên tai đã “cướp” đi khoảng 500 người, thiệt hại vào khoảng 1,5% GDP. Với diễn biến gia tăng lượng phát thải và các diễn biến bất thường của khí hậu, theo dự báo đến năm 2100, nhiệt độ trung bình của trái đất sẽ tiếp tục tăng 2 – 4oC, mực nước biển dâng thêm 100cm. Nguy cơ này có thể sẽ gây ngập 40% diện tích Đồng bằng Sông Cửu Long và ảnh hưởng trực tiếp đến 20 triệu dân của Việt Nam.

Tiềm năng nguồn CO2 trong các mỏ khí có hàm lượng CO2 cao tại Việt Nam 1. Tổng quan phân bố khí thiên nhiên tại Việt Nam Nguồn khí Việt Nam tập trung chủ yếu tại các mỏ khí của 6 bể chính gồm: bể sông Hồng, bể Cửu Long, bể Nam Côn Sơn, bể Malay – Thổ Chu, bể Phú Khánh và bể Tư Chính – Vũng Mây. Riêng đối với các bể Hoàng Sa và Trường Sa thì ngay cả Cơ quan Năng lượng quốc tế (EIA) cũng thừa nhận rằng việc đưa ra một ước tính chính xác về tiềm năng dầu khí khu vực này là rất khó. Ở đây hiện chưa được thực hiện thăm dò đầy đủ, có rất ít thông tin Trang 5 Luận văn thạc sĩ HVCH: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa và tình trạng tranh chấp lãnh thổ kéo dài nên đối với hai bể này, các con số đều chỉ mang tính phác họa.

Phân bố các bể khí chính của Việt Nam được minh họa như Hình 1.2: Các bể khí chính của Việt Nam Trang 6 Luận văn thạc sĩ HVCH: Nguyễn Phú Hiếu Nghĩa Trữ lượng khí xác minh và tình hình khai thác khí của Việt Nam theo thống kê của BP qua các năm như sau: Bảng 1.2: Trữ lượng khí xác minh của Việt Nam Năm 1993 2003 2012 2013 3 0,1 0,2 0,6 0,6 Nghìn tỷ m (Nguồn: Viện Dầu khí Việt Nam) Tình hình khai thác khí của Việt Nam theo thống kê của BP qua các năm như sau: Bảng 1.3: Tình hình khai thác khí của Việt Nam Năm 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 3 6,4 7,0 7,1 7,5 8,0 9,4 8,5 9,4 9,8 Tỷ m (Nguồn: Viện Dầu khí Việt Nam) Tổng sản lượng khai thác khí thiên nhiên tại Việt Nam đã đạt mốc 10 tỷ m3 vào năm 2014 và dự kiến tăng lên khoảng 19 tỷ m3 vào năm 2020. Như vậy, với tổng sản lượng khai thác như hiện nay, lượng khí thiên nhiên Việt Nam có thể sử dụng được khoảng 60 năm.