MỞ ĐẦU Sự gia tăng dân số cùng với việc phát triển không ngừng của các ngành công nghiệp, phương tiện giao thông cũng như tiêu chuẩn sống đã làm gia tăng nhu cầu năng lượng toàn cầu. Theo đánh giá của IEA, Việt Nam hiện đang nằm trong 10 nước đứng đầu về tổng số các nhà máy điện than với mức phát thải khí nhà kính rất lớn. Trong vòng hai thập kỷ gần đây, Việt Nam đã nhanh chóng chuyển từ nước xuất khẩu sang nước nhập khẩu than với trữ lượng dự kiến là ~50% vào năm 2025. Thực trạng này đưa Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức về an ninh năng lượng cũng như ô nhiễm môi trường trong tương lai nếu không có một cách tiếp cận mới phù hợp với tài nguyên than sẵn có.
Bể than Sông Hồng, nằm ở phía Đông Bắc Việt Nam, là bể than lớn nhất nước ta với trữ lượng ước tính lên tới hàng trăm tỷ tấn. Mới đây nhất đề án: “Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng”, do Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam thực hiện từ năm 2012 – 2020, đã tiến hành điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng trên diện tích 2.765 km2, trong đó đánh giá tài nguyên than cấp 333 trên diện tích 265 km2 ở Đông Hưng - Kiến Xương - Tiền Hải, tỉnh Thái Bình và Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Kết quả tính được tổng tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng là 212. Trong đó, khu Bình Minh - Khoái Châu với diện tích đánh giá 265 km2 (khu vực Đông Hưng - Tiền Hải tỉnh Thái Bình và Giao Thủy tỉnh Nam Định) là 5.218 ngàn tấn, dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải là 24.
Đây là nguồn tài nguyên khổng lồ, nếu được quản lý và khai thác hiệu quả sẽ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng phục vụ kinh tế xã hội của Việt Nam. Tuy nhiên, với điều kiện địa chất phức tạp, các vỉa than sâu cũng như nằm dưới khu vực đông dân cư và khu vực canh tác nông nghiệp. Do vậy, việc khai thác than hiệu quả, an toàn và hài hòa với môi trường sinh thái đang là bài toán khó đặt ra đối với các nhà khoa học và các nhà quản lý khi các phương thức khai thác truyền thống (khai thác lộ thiên và khai thác hầm lò) không khả thi trên các khía cạnh này. Để giải quyết bài toán trên, một giải pháp thay thế dựa trên việc khí hóa than ngầm nhờ sự chuyển hóa của vi sinh vật đã và đang được quan tâm nghiên cứu và triển khai rộng rãi tại nhiều bể than trên thế giới.
Đây là cách tiếp cận khai thác nguồn năng lượng ngay tại nơi có các vỉa than tồn tại. Thông qua quá trình khí hóa, than được chuyển hóa ngay tại chỗ trong các vỉa nguyên trạng một cách hiệu quả thành hỗn hợp khí với thành phần chủ yếu là khí methane. So với than, khí methane nhận được nhiều sự quan tâm cả dưới góc độ phát triển năng lượng bền vững và bảo vệ môi trường. Về phương diện phát triển năng lượng bền vững, việc khai thác và sử dụng khí methane có nguồn gốc sinh học cho phép (1) tiếp tục duy trì khả năng khai thác khí than (coalbed methane – CBM) vốn được xem là có thời gian thu hồi ngắn, (2) tận thu nguồn năng lượng từ phế thải than và phần than còn lại tại các mỏ than đã qua khai thác, vốn chiếm tỷ lệ khá cao trong các phương pháp khai thác truyền thống (trung bình khoảng 30%) và (3) quan trọng nhất là cho phép tiếp cận nguồn năng lượng than phong phú chưa thể khai thác, chiếm 90,7 % tổng sản lượng than.
Phần lớn là do các mỏ than nằm than nằm quá sâu (> 500 m) thường khó hoặc hầu như không có khả năng tiếp cận một cách an toàn bằng các phương pháp khai thác truyền thống với hiệu suất thu hồi khả thi. Về phương diện bảo vệ môi trường, `1 luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep việc chuyển đổi đối tượng tận thu năng lượng từ than sang khí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu hiệu ứng khí nhà kính. Hiệu quả của quá trình khí hóa các bể than ngầm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố thủy-địa-hóa-sinh, trong đó đặc tính của than và quần thể vi sinh vật bản địa tại bể than đóng vai trò then chốt đến hiệu suất khí hóa. Do vậy việc khảo sát sự có mặt của quần xã vi sinh vật bản địa tại bể than Sông Hồng cũng như đánh giá được khả năng chuyển hóa than thành khí và các điều kiện địa sinh học phù hợp để áp dụng/xây dựng quy trình công nghệ khí hóa sinh học than ngầm (MECoM – Microbial enhanced coal bed methane) là vô cùng cấp thiết.
Đề tài nghiên cứu sinh “Nghiên cứu khả năng khí hóa than của hệ vi sinh vật từ bể than Sông Hồng” được thực hiện trong khuôn khổ đề án “Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng” góp phần quan trọng trong việc khởi đầu công nghệ khai thác than ngầm tại chỗ đáp ứng yêu cầu cấp thiết từ thực tế than Việt Nam trong chiến lược an ninh năng lượng Quốc gia. Luận án này tập trung vào các mục tiêu nghiên cứu chính dưới đây: 1. Nghiên cứu và đánh giá được các đặc tính địa sinh học của bể than Sông Hồng, nhằm kiểm tra tính khả dụng sinh học phục vụ triển khai công nghệ khí hóa than ngầm bằng vi sinh vật. Nghiên cứu, xác nhận được sự tồn tại của hệ vi sinh vật bản địa trong bể than Sông Hồng cùng khả năng chuyển hóa than thành khí của hệ thống này theo chiều sâu của các vỉa than.
Đối tượng được xác định để nghiên cứu trong Luận án: (1) hệ vi sinh vật bản địa trong bể than Sông Hồng; (2) nguồn cơ chất than tại các vỉa than theo chiều sâu tồn tại cũng như nước ngầm liên kết bể than. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại khu vực thử nghiệm huyện Giao Thủy, Nam Định và huyện Tiền Hải, Thái Bình. Than được lấy liên tục theo chiều sâu vỉa từ 300 m đến 1000 m. Nước ngầm liên kết bể than được lấy với quy trình bảo quản đặc biệt tại các tầng chứa nước.
Những mẫu than và nước ngầm này sẽ được phân tích về thành phần hóa học, thành phần thạch học và cấu trúc than nhằm xác định các thông số phù hợp cho sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật. Sự tồn tại của quần xã vi sinh vật bản địa được xác định trên cả mẫu than và nước nguyên trạng cũng như sau quá trình nuôi cấy bổ sung dinh dưỡng trong quy mô phòng thí nghiệm. Đây là nghiên cứu đầu tiên đánh giá sự tồn tại cũng như khả năng chuyển hóa than thành khí của quần xã vi sinh vật bản địa tại bể than Sông Hồng. Bên cạnh đó Luận án đã đánh giá được mối liên quan giữa các đặc tính địa sinh học để phân tích tính khả dụng sinh học phục vụ triển khai công nghệ khí hóa than bằng vi sinh vật tại bể than Sông Hồng.
Đây cũng là lần đầu tiên xác định được giới hạn hiệu quả theo chiều sâu ứng dụng công nghệ khí hóa than bằng vi sinh vật tại bể than Sông Hồng. Giải pháp khí hóa sinh học than ngầm đối với bể than Sông Hồng không chỉ là một giải pháp khai thác than an toàn, hiệu quả mà còn là giải pháp khai thác bền vững nguồn tài nguyên không tái tạo, giảm thiểu tác động môi trường và góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia lâu dài. 2 luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep Các kết quả mới của Luận án đã đạt được: 1. Lần đầu tiên phát hiện quần xã vi sinh vật bản địa chuyển hóa than thành khí tại bể than Sông Hồng.
Lần đầu tiên xác định được các điều kiện địa sinh học thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật trên nguồn cơ chất than Sông Hồng theo chiều sâu tồn tại. Luận án được chia làm ba chương. Trong đó, hai chương đầu cung cấp thông tin và nền tảng để tiến hành triển khai nghiên cứu và tổng quan tài liệu. Chương 3 là các nghiên cứu độc lập, luận giải các kết quả để hướng đến giải quyết các mục tiêu của Luận án đề ra.
Chương 1 Tổng quan về quá trình khí hóa than bằng vi sinh vật.