Luận văn nghiên cứu xây dựng phương pháp luận và tính toán dấu vết các bon cho sản phẩm lúa gạo tại vùng đồng bằng sông hồng

Phương pháp luận và tính toán dấu vết carbon cho lúa gạo vùng Đồng bằng sông Hồng giúp đánh giá tác động môi trường, hỗ trợ phát triển nông nghiệp bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Văn A
• Người hướng dẫn: PTS. Nguyễn Văn D
• Trường học: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Nông nghiệp
• Đề tài: Phương pháp luận và tính toán dấu vết carbon cho lúa gạo vùng Đồng bằng sông Hồng
• Loại tài liệu: Luận án
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DẤU VẾT CÁC-BON CỦA SẢN PHẨM LÚA GẠO VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về dấu vết các-bon của sản phẩm
• 1.1.1. Khái niệm “dấu vết các-bon”
• 1.1.2. Phạm vi dấu vết các-bon của sản phẩm
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về dấu vết carbon trong sản xuất lúa gạo

Dấu vết carbon là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá tác động của sản xuất lúa gạo đến biến đổi khí hậu. Theo định nghĩa, dấu vết carbon là tổng lượng khí nhà kính (KNK) phát thải trong vòng đời của sản phẩm, được thể hiện dưới dạng CO2 tương đương. Việc tính toán dấu vết carbon cho sản phẩm lúa gạo không chỉ giúp xác định lượng phát thải mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các giải pháp giảm nhẹ khí nhà kính. Đặc biệt, trong bối cảnh Việt Nam, nơi mà sản xuất lúa gạo đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, việc xây dựng phương pháp luận và tính toán dấu vết carbon là cần thiết để đáp ứng các cam kết quốc tế về giảm phát thải KNK. "Việc thực hiện các giải pháp giảm nhẹ KNK trong lĩnh vực canh tác lúa đóng vai trò quan trọng để Việt Nam có thể đạt được các mục tiêu đặt ra trong NDC."

1.1. Tầm quan trọng của việc tính toán dấu vết carbon

Tính toán dấu vết carbon giúp xác định các hoạt động phát thải chính trong vòng đời sản phẩm lúa gạo. Điều này không chỉ hỗ trợ trong việc quản lý phát thải mà còn tạo cơ sở cho việc phát triển các chính sách nông nghiệp bền vững. "Việc gia tăng giá trị xuất khẩu của hạt gạo Việt Nam, bao gồm dán nhãn dấu vết các-bon thấp, là hết sức cần thiết, để có thể vượt qua các rào cản thương mại trong tương lai." Việc áp dụng các phương pháp tính toán chính xác sẽ giúp Việt Nam nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.

II. Phương pháp luận và quy trình tính toán dấu vết carbon

Phương pháp luận được xây dựng dựa trên quy trình Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) và Hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính quốc gia của IPCC. Việc kết hợp này cho phép tính toán chính xác lượng phát thải KNK từ các hoạt động trong vòng đời sản phẩm lúa gạo. "Luận án đã xây dựng được phương pháp luận tính toán dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo tại vùng đồng bằng sông Hồng, trong đó, sử dụng kết hợp LCA của ISO chủ yếu với GL 2006 của IPCC." Phương pháp này không chỉ giúp xác định lượng phát thải mà còn đánh giá độ không chắc chắn của các số liệu, từ đó cải thiện chất lượng tính toán dấu vết carbon trong tương lai.

2.1. Các bước trong quy trình tính toán

Quy trình tính toán dấu vết carbon bao gồm các bước: xác định các hoạt động phát thải, thu thập dữ liệu, tính toán phát thải từ các nguồn khác nhau và đánh giá kết quả. "Nghiên cứu lựa chọn tính toán phát thải KNK từ các hoạt động chủ yếu có thể tính toán được dựa theo các công thức đã được xây dựng và có khả năng thu thập số liệu." Việc thực hiện các bước này một cách hệ thống sẽ giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả tính toán, từ đó hỗ trợ cho việc xây dựng các chính sách giảm phát thải hiệu quả.

III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng phát thải KNK từ sản xuất lúa gạo tại vùng đồng bằng sông Hồng có xu hướng tăng, với phát thải từ canh tác lúa chiếm tỷ trọng lớn nhất. "Lượng phát thải CH4 từ canh tác lúa chiếm tỷ trọng lớn nhất. Lượng phát thải từ việc sản xuất điện và sử dụng năng lượng cho vận hành các máy móc nông nghiệp cũng chiếm tỷ trọng lớn sau lượng phát thải từ canh tác lúa." Điều này cho thấy cần thiết phải áp dụng các biện pháp giảm nhẹ phát thải trong sản xuất lúa gạo để đạt được các mục tiêu trong NDC.

3.1. Đề xuất giải pháp giảm nhẹ khí nhà kính

Nghiên cứu đã đề xuất một số giải pháp nhằm giảm nhẹ khí nhà kính từ sản xuất lúa gạo, bao gồm việc áp dụng các phương thức canh tác bền vững và cải tiến quy trình sản xuất. "Việc mở rộng áp dụng phương thức canh tác hàng rộng hàng hẹp tại xã Phú Lương là phương án có tiềm năng giảm phát thải KNK lớn đồng thời mang lại lợi ích kinh tế." Những giải pháp này không chỉ giúp giảm phát thải mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế cho nông dân, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp Việt Nam.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc xây dựng phương pháp luận tính toán dấu vết carbon cho sản phẩm lúa gạo sẽ tạo cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này. "Luận án đã phân tích, đánh giá được các ưu, nhược điểm của các nghiên cứu hiện nay về dấu vết các-bon của sản phẩm nói chung và sản phẩm nông nghiệp nói riêng." Điều này sẽ giúp cải thiện chất lượng nghiên cứu và hỗ trợ cho việc xây dựng các chính sách giảm phát thải hiệu quả.

4.1. Ứng dụng phương pháp luận trong thực tiễn

Phương pháp luận được xây dựng có thể áp dụng cho các xã, huyện và tỉnh khác tại Việt Nam, từ đó xác định các giải pháp giảm phát thải KNK thích hợp. "Dựa trên kinh nghiệm tính toán tại khu vực thí điểm, có thể áp dụng phương pháp luận để tính toán dấu vết các-bon của lúa gạo tại các xã, huyện, và tỉnh khác tại Việt Nam." Việc này không chỉ hỗ trợ cho việc thực hiện NDC mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang là thách thức môi trường nghiêm trọng. Vào tháng 12 năm 2015, tại Hội nghị lần thứ 21 (COP21), các Bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) đã thông qua Thỏa thuận Paris với mục tiêu giữ nhiệt độ trung bình toàn cầu vào cuối thế kỷ XXI tăng dưới 2°C so với thời kỳ tiền công nghiệp. Để hiện thực hóa cam kết này, các quốc gia thực hiện trách nhiệm thông qua Đóng góp do quốc gia tự quyết định (NDC). Việt Nam đã nộp Báo cáo Đóng góp dự kiến do quốc gia tự quyết định (INDC) vào tháng 9 năm 2015, đặt mục tiêu đến năm 2030 giảm 8% tổng lượng phát thải khí nhà kính (KNK) so với kịch bản phát triển thông thường (BAU) bằng nguồn lực trong nước, và có thể tăng lên 25% khi nhận được hỗ trợ quốc tế.

Dữ liệu kiểm kê KNK quốc gia của Việt Nam qua các năm 1994, 2000, 2005, 2010, 2013 và 2014 phản ánh xu hướng phát thải gia tăng, trong đó hai lĩnh vực năng lượng và nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất. Riêng trong nông nghiệp, phát thải khí mê-tan ($CH_4$) từ canh tác lúa chiếm 48–62% và phát thải nitơ oxit ($N_2O$) từ đất nông nghiệp chiếm 15–26%. Theo kết quả kiểm kê năm 2014, phát thải $CH_4$ từ canh tác lúa đạt 44,2 triệu tấn $CO_2$ tương đương ($CO_2tđ$), chiếm 48% tổng phát thải nông nghiệp; phát thải $N_2O$ từ đất đạt 23,9 triệu tấn $CO_2tđ$, chiếm 26%. Trong bối cảnh thương mại quốc tế thời kỳ hậu Thỏa thuận Paris, các nước nhập khẩu có thể áp dụng các hàng rào kỹ thuật và thuế các-bon đối với sản phẩm có dấu vết các-bon cao. Lúa gạo là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, việc xác lập phương pháp tính toán và dán nhãn dấu vết các-bon thấp là yêu cầu cấp thiết để vượt qua các rào cản thương mại và gia tăng giá trị xuất khẩu.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định là: các nghiên cứu về dấu vết các-bon lúa gạo tại Việt Nam còn hạn chế về quy mô vòng đời, chủ yếu dừng lại ở việc áp dụng đơn lẻ phương pháp đánh giá vòng đời (LCA) hoặc đo đạc cục bộ, chưa tích hợp đầy đủ Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia năm 2006 của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC GL 2006). Đồng thời, các nghiên cứu trước đây thường bỏ qua phát thải gián tiếp cấp 3 (như sản xuất phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, vôi), chưa tính toán phát thải từ đốt phế phụ phẩm sau thu hoạch và thiếu bước đánh giá độ không chắc chắn của dữ liệu.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án:

• (1) Xây dựng được phương pháp luận tính toán dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo tại vùng đồng bằng sông Hồng;
• (2) Tính toán thí điểm được dấu vết các-bon của sản phẩm lúa gạo tại xã Phú Lương, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình;
• (3) Đề xuất được các giải pháp nhằm giảm nhẹ KNK từ các hoạt động trong vòng đời lúa gạo tại khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Lượng phát thải KNK trong vòng đời lúa gạo vào vụ xuân và vụ mùa theo 3 phương thức canh tác: truyền thống (TT), hàng rộng – hàng hẹp (HRHH) và thâm canh lúa cải tiến (SRI) tại vùng đồng bằng sông Hồng.
• Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực hiện thí điểm tại xã Phú Lương, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình (gồm 5 thôn: Duyên Tục, Duyên Giang, Duyên Phú, Duyên Trang Đông, Duyên Trang Tây) – địa bàn điển hình đại diện cho hoạt động canh tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng.
• Phạm vi thời gian và mốc số liệu: Luận án lựa chọn năm 2017 để tính toán dựa trên hệ số phát thải lưới điện quốc gia theo Quyết định số 330/BĐKH-GNPT ngày 29 tháng 3 năm 2019 của Cục Biến đổi khí hậu. Dữ liệu thực nghiệm kế thừa kết quả quan trắc phát thải $CH_4$ và $N_2O$ năm 2016 của Viện Môi trường Nông nghiệp.
• Phạm vi hoạt động và các cấp phát thải: Bao gồm phát thải Cấp 1 (trực tiếp tại ruộng), Cấp 2 (gián tiếp do tiêu thụ điện) và Cấp 3 (gián tiếp từ sản xuất vật tư đầu vào), trải dài qua 3 giai đoạn: trước sản xuất, sản xuất và sau sản xuất lúa gạo. Luận án loại trừ phát thải từ sản xuất hạt giống, sản xuất/khấu hao máy móc và vận chuyển vật tư đến ruộng do chiếm tỷ lệ nhỏ và thiếu dữ liệu đầu vào.

Quá trình vòng đời	Hoạt động tính toán	Cấp phát thải	Loại KNK chính
Trước sản xuất lúa gạo	- Sản xuất điện cho bơm tưới, quạt rê thóc, máy xát	Cấp 2	$CO_2$
	- Sản xuất phân bón (N, $P_2O_5$, $K_2O$, NPK)	Cấp 3	$CO_2$
	- Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật	Cấp 3	$CO_2$
	- Sản xuất vôi nông nghiệp	Cấp 3	$CO_2$
Sản xuất lúa gạo	- Sử dụng phân đạm (urê) và phân NPK	Cấp 1	$CO_2$
	- Canh tác lúa ngập nước	Cấp 1	$CH_4$
	- Quá trình sinh học trong đất nông nghiệp	Cấp 1	$N_2O$
	- Bón vôi khử chua cho đất	Cấp 1	$CO_2$
	- Tiêu thụ dầu diesel cho máy móc đồng ruộng	Cấp 1	$CO_2, N_2O$
Sau sản xuất lúa gạo	- Vận chuyển thóc từ ruộng về nhà bằng xe máy	Cấp 1	$CO_2$
	- Đốt rơm rạ và trấu ngoài đồng ruộng	Cấp 1	$CH_4, N_2O$

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Thuật ngữ "dấu vết các-bon" có nguồn gốc từ "dấu vết sinh thái" do Wackernagel và Rees đề xuất, ban đầu biểu thị diện tích đất và biển cần thiết để hấp thụ lượng $CO_2$ do con người thải ra. Theo Wiedmann và Minx, dấu vết các-bon là phép đo trực tiếp và gián tiếp lượng phát thải $CO_2$ tích lũy qua các giai đoạn vòng đời sản phẩm. Khi tính toán cho tất cả các KNK quy định trong Nghị định thư Kyoto, chỉ số được quy đổi về $CO_2$ tương đương ($CO_2tđ$) theo tiềm năng ấm lên toàn cầu. Tiêu chuẩn ISO 14040 định nghĩa dấu vết các-bon là tổng lượng $CO_2$ và các KNK khác phát thải trong vòng đời sản phẩm, cấu thành một phần của Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA).

Nhiều công trình trên thế giới đã định lượng dấu vết các-bon của các sản phẩm và hoạt động: Suh tính toán cho các sản phẩm tại Mỹ và chỉ ra sản xuất vôi có mức phát thải lớn nhất ($22,1\text{ kg }CO_2tđ/$$), tiếp theo là hóa chất, phân bón và sản xuất thịt; Hoefnagels và cộng sự xác định sản xuất nhiên liệu sinh học phát thải $17–140\text{ g }CO_2tđ/\text{MJ}$; Gemechu và cộng sự tính toán dấu vết các-bon bột giấy gói hàng là $0,32\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$; GAP và cộng sự ước tính các trường học tại Anh năm 2001 phát thải $9,2 \times 10^9\text{ kg }CO_2tđ$, trong khi Đại học British Columbia phát thải $8,28 \times 10^7\text{ kg }CO_2tđ$ và Đại học Pennsylvania là $3,0 \times 10^8\text{ kg }CO_2tđ$; Edgar và Peters cùng báo cáo của UNDP sử dụng dấu vết các-bon bình quân đầu người để so sánh trách nhiệm khí hậu giữa các quốc gia.

Về mặt tiêu chuẩn tính toán dấu vết các-bon sản phẩm (PCF), thế giới hiện có 3 hệ thống tiêu chuẩn chính được chấp nhận rộng rãi:

• Tiêu chuẩn KNK của WRI/WBCSD: Khởi xướng từ năm 2001, bao gồm Tiêu chuẩn Doanh nghiệp (2004), Tiêu chuẩn Dự án (2005), Chuỗi giá trị Doanh nghiệp (2011), Tiêu chuẩn Vòng đời Sản phẩm (2011) và Tiêu chuẩn KNK Nông nghiệp cho Doanh nghiệp (2013).
• Bộ tiêu chuẩn ISO về LCA và PCF: Gồm ISO 14040:2006, ISO 14044:2006, ISO/TR 14047:2003, ISO/TS 14048:2002 và tiêu chuẩn chuyên biệt ISO/TS 14067:2013 (gồm phần 1 về định lượng và phần 2 về truyền thông thông tin).
• Tiêu chuẩn PAS 2050 của BSI: Ban hành năm 2008, sửa đổi năm 2011 và phiên bản PAS 2050-1:2012 chuyên biệt cho sản phẩm làm vườn.
• Các nghiên cứu của Dias và Arroja, Garcia và Freire, Soode và cộng sự kết luận rằng kết quả tính toán PCF khi áp dụng ISO 14067, PAS 2050 hay Tiêu chuẩn KNK của WRI/WBCSD tương đối đồng nhất; sự sai khác chủ yếu bắt nguồn từ các giả định phân định ranh giới hệ thống và đơn vị hàm.

Nghiên cứu	Địa bàn / Đối tượng	Phương pháp	Cấp phát thải	Kết quả dấu vết các-bon
Blengini và Busto	Lúa nước (Ý)	LCA theo ISO	Cấp 1, 2, 3	$2,90\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$
Farag và nnk	Lúa nước (Ai Cập)	ISO LCA kết hợp IPCC	Cấp 1, 2, 3	$1,90\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$ ($CH_4$ chiếm $53,25%$, đốt rơm rạ $35,82%$, phân đạm $9,92%$, máy móc $1%$)
Gan và nnk	Lúa mì cứng (Canada)	LCA theo ISO	Cấp 1, 2, 3	$0,383–0,533\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$
Gan và nnk	Lúa mạch xuân (Canada)	LCA theo ISO	Cấp 1, 2, 3	$0,357–0,140\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$ (Phân bón đóng góp $45–85%$ phát thải)
Kasmaprapruet và nnk	Lúa nước (Thái Lan)	LCA theo ISO	Cấp 1, 2, 3	$2,9269 \times 10^3\text{ g }CO_2tđ/\text{kg}$ ($2,93\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$)
Yan và nnk	Lúa gạo (Trung Quốc)	PAS 2050	Cấp 1, 2, 3	$0,80 \pm 0,02\text{ tấn }CO_2tđ/\text{ha}$
Yoshikawa và nnk	Lúa nước (Otsu, Nhật Bản)	Mô hình DNDC-Rice	Cấp 1, 2, 3	- Giảm phân hóa học: $2,25\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$ - Dùng phân xanh: $4,89\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$ ($CH_4$ chiếm $80%$)
Xu và nnk	5 tỉnh tại Trung Quốc	LCA theo ISO	Cấp 1, 2, 3	Quảng Đông: 2,54; Hồ Nam: 2,326; Hắc Long Giang: 1,889; Tứ Xuyên: 1,538; Giang Tô: $1,538\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$
Yodkhum & Sampattagul	Lúa nước (Thái Lan)	ISO LCA và IPCC 2006	Cấp 1, 2, 3	Chiang Mai: 2,39–3,57; Nong Khai: 1,52–2,58; Phatthalung: $1,34–2,29\text{ kg }CO_2tđ/\text{kg}$
Gathorne-Hardy và nnk	Canh tác lúa (Ấn Độ)	ISO 14040, PAS 2050, ILCD	Cấp 1, 2, 3	Canh tác SRI nâng năng suất từ 4,8 lên 7,6 tấn/ha (tăng $58%$), cắt giảm đáng kể $CH_4$ và điện bơm nước

Tại Việt Nam, các nghiên cứu kiểm kê KNK quốc gia do Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện (1994, 2000, 2005, 2010, 2013, 2014) dựa trên hướng dẫn của IPCC chỉ tính toán phát thải ở cấp vĩ mô. Các nghiên cứu tiếp cận LCA lúa gạo gồm có:

• Lê Thanh Phong và Phạm Thành Lợi đánh giá sản xuất 1 kg gạo truyền thống tại đồng bằng sông Cửu Long gây phát thải $0,6–0,9\text{ kg }CO_2tđ$, tác động chua hóa $4,7–6,0\text{ g }SO_2tđ$ và phú dưỡng hóa $21,0–47,9\text{ g }NO_3tđ$.
• Lê Thanh Phong và Hà Minh Tâm so sánh các mô hình canh tác tại Cần Thơ, An Giang và Sóc Trăng, ghi nhận mô hình GAP ($1.009,13\text{ g }CO_2tđ$) và Cánh đồng mẫu lớn ($1.008,56\text{ g }CO_2tđ$) có phát thải thấp hơn canh tác truyền thống, trong đó $CH_4$ từ đất chiếm $75,3–77,5%$ và phân đạm chiếm $12,1–16,1%$.
• Về quan trắc thực nghiệm: Nguyễn Việt Anh (2010) xác định động thái phát thải $CH_4$ trên đất phù sa trung tính đồng bằng sông Hồng đạt đỉnh ở giai đoạn đứng cái – làm đòng ($51,5–53\text{ mg}/m^2/\text{giờ}$ trong vụ mùa và $37,52\text{ mg}/m^2/\text{giờ}$ trong vụ xuân); Nguyễn Hữu Thành và cộng sự đo đạc tại 5 tỉnh đồng bằng sông Hồng ghi nhận tốc độ phát thải $CH_4$ thấp nhất tại Thái Bình ($39,5\text{ mg}/m^2/\text{giờ}$) và cao nhất tại Nam Định ($61,3\text{ mg}/m^2/\text{giờ}$); Phạm Quang Hà và cộng sự đo đạc trên đất phù sa và đất xám bạc màu; Viện Môi trường Nông nghiệp (2016) đo đạc thực nghiệm tại Thái Bình bằng phương pháp hộp kín cho 3 công thức canh tác SRI, HRHH và TT; Nguyễn Mậu Dũng ước tính lượng phát thải do đốt rơm rạ tại đồng bằng sông Hồng phát sinh $1,2–4,7\text{ triệu tấn }CO_2/\text{năm}$, $1,0–3,9\text{ ngàn tấn }CH_4/\text{năm}$ và $28,3–113,2\text{ ngàn tấn }CO/\text{năm}$; Mai Văn Trịnh và cộng sự sử dụng mô hình DNDC chỉ ra tiềm năng giảm phát thải từ ủ compost rơm rạ đạt $7,3–9,1\text{ triệu tấn }CO_2tđ$.

Vị trí của luận án: Luận án khắc phục các khoảng trống nghiên cứu bằng cách xây dựng một phương pháp luận tích hợp giữa quy trình LCA của ISO và Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia GL 2006 của IPCC, tính toán đầy đủ phát thải trực tiếp và gián tiếp (Cấp 1, Cấp 2, Cấp 3), kế thừa dữ liệu quan trắc thực nghiệm tại Thái Bình năm 2016 để tính toán hệ số phát thải bậc 2, đồng thời tích hợp quy trình đánh giá độ không chắc chắn theo GL 2006.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các cơ sở lý thuyết và khung phân tích chuẩn hóa quốc tế:

• Lý thuyết Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA): Tuân thủ khung hướng dẫn của ISO 14040:2006 và ISO 14044:2006 gồm 4 pha: (1) Xác định mục tiêu và phạm vi; (2) Kiểm kê vòng đời (LCI); (3) Đánh giá tác động vòng đời (LCIA); (4) Giải thích vòng đời.
• Khung phương pháp kiểm kê khí nhà kính của IPCC (GL 2006): Áp dụng các công thức tính toán và hướng dẫn xác định hệ số phát thải theo bậc (Tier 1 và Tier 2) cho các nguồn phát thải nông nghiệp và năng lượng.
• Cơ chế phát sinh KNK trong các quá trình:
  • $CH_4$ sinh ra từ quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ trong đất ngập nước, thoát vào khí quyển chủ yếu qua hệ thống mao quản của rễ, thân và khí khổng của lá lúa.
  • $N_2O$ hình thành qua quá trình nitrat hóa và khử nitơ sinh học trong đất từ nguồn nitơ bổ sung (phân bón, tàn dư thực vật).
  • $CO_2$ phát sinh từ: (i) sự phân giải urê $[CO(NH_2)_2]$ trong đất thành amoni, ion hydroxyl và bicarbonate rồi chuyển hóa thành $CO_2$; (ii) bón vôi $(CaCO_3, CaMg(CO_3)_2)$ phân rã giải phóng $CO_2$; (iii) quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch (diesel máy kéo, máy gặt; than/khí đốt sản xuất điện); (iv) sản xuất công nghiệp phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, vôi.
  • Khí thải sau thu hoạch: Đốt rơm rạ phát sinh $CH_4, N_2O, CO, NO_x, NMVOC, PM_{2.5}, PM_{10}$ (không tính $CO_2$ do được chu trình sinh khối tái hấp thụ).

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

• Phương pháp kiểm kê vòng đời kết hợp: Tích hợp quy trình LCA của ISO với công thức toán học của IPCC GL 2006 để lượng hóa phát thải theo 3 cấp độ:
  • Cấp 1 (Trực tiếp): Tính toán lượng $CH_4$ ruộng lúa (bậc 2 dựa trên quan trắc thực nghiệm theo ngày), $N_2O$ trực tiếp và gián tiếp từ đất, $CO_2$ từ phân urê và NPK, $CO_2$ từ bón vôi, $CO_2$ và $N_2O$ từ dầu diesel máy nông nghiệp, phát thải từ xăng xe máy chở thóc và đốt rơm rạ ngoài đồng.
  • Cấp 2 (Gián tiếp qua năng lượng): Tính lượng điện tiêu thụ cho trạm bơm tưới tiêu, quạt điện rê thóc và máy xát gạo nhân với hệ số phát thải lưới điện quốc gia năm 2017 ($0,9185\text{ kg }CO_2/\text{kWh}$ theo Quyết định 330/BĐKH-GNPT).
  • Cấp 3 (Gián tiếp ngoài năng lượng): Tính toán lượng KNK phát sinh trong quá trình sản xuất công nghiệp các vật tư nhập khẩu và nội địa gồm phân đạm (N), lân ($P_2O_5$), kali ($K_2O$), NPK, thuốc bảo vệ thực vật và vôi nông nghiệp.
• Phương pháp điều tra xã hội học và thu thập số liệu hoạt động: Thiết kế phiếu điều tra bảng hỏi cấu trúc để thu thập dữ liệu sơ cấp từ các hộ nông dân tại xã Phú Lương về định mức tiêu thụ phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, vôi, nhiên liệu, điện năng, năng suất lúa và tập quán xử lý rơm rạ.
• Phương pháp thực nghiệm và kế thừa dữ liệu đo đạc: Kế thừa chuỗi số liệu quan trắc thực nghiệm bằng phương pháp buồng đo hộp kín của Viện Môi trường Nông nghiệp thực hiện năm 2016 tại xã Phú Lương trên 3 công thức canh tác (TT, HRHH, SRI) trong cả vụ xuân và vụ mùa.
• Phương pháp đánh giá độ không chắc chắn: Vận dụng phương pháp lan truyền sai số bậc 1 theo Hướng dẫn IPCC GL 2006 để xác định khoảng tin cậy và độ không chắc chắn của số liệu hoạt động, hệ số phát thải và tổng dấu vết các-bon.

Chỉ tiêu quan trắc thực nghiệm (Năm 2016)	Vụ xuân: SRI	Vụ xuân: HRHH	Vụ xuân: TT	Vụ mùa: SRI	Vụ mùa: HRHH	Vụ mùa: TT
Phát thải $CH_4$ ($\text{kg }CH_4/\text{ha/vụ}$)	228,67	218,36	338,37	371,31	323,34	404,32
Phát thải $N_2O$ ($\text{kg }N/\text{ha/vụ}$)	0,712	0,798	0,832	0,644	0,717	0,879

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan các nghiên cứu về dấu vết các-bon của sản phẩm lúa gạo và khu vực nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về dấu vết các-bon, phân tích so sánh các bộ tiêu chuẩn quốc tế (ISO 14040/44, ISO 14067, PAS 2050, Tiêu chuẩn KNK của WRI/WBCSD, GL 2006 của IPCC) và các công cụ mô hình hóa nông nghiệp (COMET-Farm, Cool Farm Tool, DNDC). Chương này làm rõ bản chất các nguồn phát thải KNK trong vòng đời lúa gạo phân theo nguồn cơ giới và phi cơ giới; phân tích động thái phát thải $CH_4$ tăng cao nhất ở giai đoạn đứng cái – làm đòng theo nghiên cứu của Nguyễn Việt Anh.

Chương 1 tổng quan các nghiên cứu thực nghiệm và LCA lúa gạo trên thế giới và tại Việt Nam, đồng thời phân tích đặc điểm địa bàn nghiên cứu: Vùng đồng bằng sông Hồng có 10 tỉnh/thành phố, diện tích đất nông nghiệp đạt trên 1,03 triệu ha (chiếm 82,48% diện tích tự nhiên vùng), diện tích gieo cấy lúa chiếm 94,07% diện tích cây lương thực có hạt. Mức độ cơ giới hóa của vùng đạt 2,4 HP/ha, thấp hơn Thái Lan (4 HP/ha), Trung Quốc (8 HP/ha), Hàn Quốc (10 HP/ha), nhưng một số tỉnh như Thái Bình, Nam Định có mức độ cơ giới hóa khâu làm đất đạt gần 100%. Tỉnh Thái Bình năm 2017 có diện tích cấy lúa đạt 158,7 nghìn ha, sản lượng 942,6 nghìn tấn, năng suất trung bình 65,9 tạ/ha. Địa bàn thí điểm – xã Phú Lương (huyện Đông Hưng) có 5 thôn với điều kiện tự nhiên, tập quán thâm canh lúa 2 vụ (vụ xuân và vụ mùa) đại diện cho vùng đồng bằng sông Hồng.

Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết phương pháp luận xây dựng quy trình tính toán dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo tại vùng đồng bằng sông Hồng thông qua sơ đồ tiếp cận 5 bước:

• Bước 1: Xác định mục tiêu, ranh giới hệ thống (từ nôi đến cổng trang trại và chế biến sơ cấp) và đơn vị hàm (1 kg thóc và 1 kg gạo xuất xưởng).
• Bước 2: Thiết kế công cụ thu thập và kiểm kê dữ liệu phát thải Cấp 1, Cấp 2, Cấp 3 tương ứng với 3 giai đoạn: trước sản xuất, sản xuất và sau sản xuất.
• Bước 3: Lựa chọn và chuẩn hóa các công thức tính toán phát thải KNK theo GL 2006 của IPCC kết hợp hệ số phát thải lưới điện quốc gia năm 2017 và hệ số phát thải vật tư nông nghiệp quốc tế.
• Bước 4: Tích hợp chuỗi số liệu quan trắc thực nghiệm năm 2016 của Viện Môi trường Nông nghiệp tại xã Phú Lương để tính toán phát thải $CH_4$ và $N_2O$ theo phương pháp bậc 2 cho 3 kỹ thuật canh tác: Truyền thống (TT), Hàng rộng – hàng hẹp (HRHH) và Thâm canh lúa cải tiến (SRI).
• Bước 5: Thiết lập thuật toán đánh giá độ không chắc chắn cho số liệu hoạt động, hệ số phát thải và kết quả tính toán cuối cùng theo hướng dẫn của IPCC GL 2006.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày kết quả định lượng dấu vết các-bon của lúa gạo tại xã Phú Lương, phân tích đóng góp của từng nguồn phát thải và thảo luận sự khác biệt giữa các phương thức canh tác:

• Trong toàn bộ vòng đời lúa gạo, phát thải $CH_4$ từ quá trình canh tác lúa ngập nước chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng dấu vết các-bon ở cả hai vụ gieo cấy.
• Phát thải gián tiếp Cấp 2 từ tiêu thụ điện (bơm nước tưới tiêu, quạt điện rê thóc, xát gạo) và phát thải Cấp 1 từ sử dụng nhiên liệu diesel cho cơ giới hóa nông nghiệp chiếm tỷ trọng đáng kể thứ hai.
• Phát thải Cấp 3 từ sản xuất phân bón hóa học (đặc biệt là phân đạm N), thuốc bảo vệ thực vật và vôi đóng góp tỷ phần quan trọng vào lượng phát thải trước sản xuất.
• So sánh giữa 3 phương thức canh tác cho thấy phương thức hàng rộng – hàng hẹp (HRHH) và SRI giúp cắt giảm lượng phát thải $CH_4$ và $N_2O$ đáng kể so với canh tác truyền thống (TT) ở cả vụ xuân và vụ mùa. Phương thức HRHH thể hiện ưu thế vượt trội về khả năng giảm nhẹ KNK đồng thời duy trì năng suất lúa và hiệu quả kinh tế cao cho nông dân.
• Đánh giá độ không chắc chắn chỉ ra độ tin cậy của kết quả tính toán phụ thuộc lớn vào độ chính xác của hệ số phát thải $CH_4$ thực nghiệm và số liệu định mức tiêu hao điện, phân bón. Trên cơ sở đó, chương 3 đề xuất danh mục các giải pháp giảm nhẹ KNK ưu tiên cho vòng đời lúa gạo tại địa phương.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học:

• Luận án đã xây dựng phương pháp luận tính toán dấu vết các-bon chuyên biệt cho sản phẩm lúa gạo tại vùng đồng bằng sông Hồng, tích hợp quy trình LCA của ISO với Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia GL 2006 của IPCC và các cơ sở dữ liệu chuyên ngành.
• Luận án đã khắc phục các hạn chế của các nghiên cứu trước đây bằng việc bao quát đầy đủ phát thải gián tiếp Cấp 3 (sản xuất phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, vôi nông nghiệp) và phát thải từ khâu vận chuyển, đốt phế phụ phẩm sau thu hoạch.
• Luận án đã tích hợp thành công quy trình đánh giá độ không chắc chắn của số liệu hoạt động, hệ số phát thải và kết quả tính toán theo hướng dẫn IPCC GL 2006 – bước mà các tiêu chuẩn PCF hiện hành (như ISO 14067) chưa bắt buộc hoặc chưa hướng dẫn chi tiết cho sản phẩm nông nghiệp.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn và ứng dụng:

• Luận án đã ứng dụng phương pháp luận tính toán thí điểm thành công cho xã Phú Lương, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình; trong đó áp dụng GL 2006 tính toán đến bậc 2 (Tier 2) cho các nguồn phát thải sinh học chính ($CH_4, N_2O$) dựa trên số liệu quan trắc thực nghiệm đo đạc năm 2016.
• Cung cấp tài liệu tham khảo và phương pháp luận hỗ trợ các nhà quản lý, chuyên gia kiểm kê KNK quốc gia của Việt Nam chuẩn bị thực hiện chuyển đổi áp dụng IPCC GL 2006 theo quyết định của Hội nghị COP24.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm nhẹ KNK ưu tiên trong vòng đời lúa gạo (đặc biệt là nhân rộng phương thức canh tác hàng rộng – hàng hẹp HRHH), cung cấp cơ sở khoa học phục vụ rà soát, cập nhật Đóng góp do quốc gia tự quyết định (NDC) và Kế hoạch thực hiện Thỏa thuận Paris của Việt Nam.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất:

• Ưu tiên mở rộng áp dụng phương thức canh tác hàng rộng – hàng hẹp (HRHH) tại xã Phú Lương và các địa phương có điều kiện tương đồng tại đồng bằng sông Hồng nhằm giảm phát thải $CH_4$ và gia tăng hiệu quả kinh tế.
• Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng điện trong các trạm bơm tưới tiêu thủy nông và khâu xay xát chế biến; tăng cường hiệu quả sử dụng nhiên liệu diesel trong cơ giới hóa làm đất, thu hoạch.
• Điều chỉnh chế độ bón phân hợp lý, cân đối giữa phân hóa học và phân chuồng, hạn chế bón thừa đạm; quản lý và tái sử dụng phế phụ phẩm rơm rạ bằng phương pháp vùi đất hoặc ủ compost, hạn chế đốt ngoài đồng ruộng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế của luận án:

• Do giới hạn về thời gian và khả năng tiếp cận dữ liệu, luận án chưa tính toán phát thải KNK từ khâu sản xuất hạt giống lúa giống.
• Chưa lượng hóa được phát thải gián tiếp từ quá trình sản xuất, khấu hao và bảo dưỡng các máy móc, thiết bị cơ giới nông nghiệp.
• Chưa đưa vào tính toán phát thải từ quá trình vận chuyển nguyên vật liệu, vật tư nông nghiệp từ nơi sản xuất/đại lý đến đồng ruộng.
• Chưa tính toán phát thải và hấp thụ KNK từ thay đổi mục đích sử dụng đất và biến động trữ lượng các-bon trong đất do diện tích đất lúa tại địa bàn nghiên cứu đã canh tác ổn định trên 20 năm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Tiếp tục khảo sát, thu thập dữ liệu bổ sung để hoàn thiện tính toán các nguồn phát thải còn thiếu (hạt giống, khấu hao máy móc, vận chuyển vật tư) nhằm làm giàu thêm tập dữ liệu kiểm kê vòng đời lúa gạo.
• Điều chỉnh, chuẩn hóa và nhân rộng phương pháp luận tính toán dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo tại các vùng sinh thái nông nghiệp khác của Việt Nam, trọng tâm là vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Cục Biến đổi khí hậu, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn có thể sử dụng phương pháp luận và dữ liệu của luận án để phục vụ công tác kiểm kê KNK quốc gia theo IPCC GL 2006, xây dựng báo cáo cập nhật NDC và hoạch định các chính sách giảm phát thải ngành trồng trọt.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành: Là tài liệu học thuật giá trị cho các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Biến đổi khí hậu, Quản lý Đất đai và Nông học; đặc biệt là phương pháp tích hợp LCA và IPCC, kỹ thuật tính toán phát thải bậc 2 từ dữ liệu buồng đo hộp kín và quy trình đánh giá độ không chắc chắn.
• Doanh nghiệp sản xuất, chế biến và xuất khẩu lúa gạo: Cung cấp cơ sở khoa học và quy trình kỹ thuật để tính toán dấu vết các-bon của sản phẩm gạo, phục vụ việc đăng ký dán nhãn các-bon thấp, đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường và vượt qua các rào cản thương mại xanh của thị trường quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao việc tính toán dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo tại Việt Nam mang tính cấp thiết về mặt thương mại quốc tế sau năm 2020?
Trả lời: Sau khi Thỏa thuận Paris có hiệu lực, các cơ chế ràng buộc giảm phát thải KNK được triển khai toàn cầu. Các nước nhập khẩu có xu hướng áp dụng các rào cản thương mại hoặc thuế các-bon đối với các mặt hàng có dấu vết các-bon cao. Gạo là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, việc xác định dấu vết các-bon và dán nhãn các-bon thấp là điều kiện cần thiết để nông sản Việt Nam vượt qua các rào cản kỹ thuật và duy trì năng lực cạnh tranh trên thị trường thế giới.

2. Ba phương thức canh tác lúa được so sánh trong luận án là gì và lượng phát thải $CH_4$ thực nghiệm tại Thái Bình giữa các phương thức này chênh lệch như thế nào?
Trả lời: Ba phương thức canh tác gồm: Truyền thống (TT), Hàng rộng – hàng hẹp (HRHH) và Thâm canh lúa cải tiến (SRI). Theo số liệu quan trắc thực nghiệm năm 2016 của Viện Môi trường Nông nghiệp tại Thái Bình:

• Vụ xuân: Phát thải $CH_4$ của SRI là $228,67\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$, HRHH là $218,36\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$, trong khi TT cao nhất đạt $338,37\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$.
• Vụ mùa: Phát thải $CH_4$ của SRI là $371,31\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$, HRHH là $323,34\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$, trong khi TT cao nhất đạt $404,32\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$.

3. Luận án đã tích hợp những bộ tiêu chuẩn và hướng dẫn quốc tế nào để xây dựng phương pháp luận?
Trả lời: Luận án đã kết hợp quy trình Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) theo tiêu chuẩn ISO 14040/ISO 14044 của Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế với Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia năm 2006 (GL 2006) của IPCC, đồng thời tham khảo Tiêu chuẩn KNK của WRI/WBCSD, Tiêu chuẩn PAS 2050 của Viện Tiêu chuẩn Anh (BSI) và phương pháp đánh giá của FAO.

4. Khung tính toán phát thải của luận án bao gồm những cấp độ phát thải nào và loại trừ những hoạt động nào?
Trả lời: Luận án bao gồm: Phát thải Cấp 1 (trực tiếp từ $CH_4$ đất lúa, $N_2O$ đất, bón phân đạm/NPK, bón vôi, dầu diesel máy móc, xăng xe chở thóc, đốt rơm rạ); Phát thải Cấp 2 (gián tiếp từ tiêu thụ điện bơm nước, rê thóc, xát gạo); Phát thải Cấp 3 (gián tiếp từ sản xuất phân bón N, P, K, NPK, thuốc BVTV, vôi). Luận án loại trừ phát thải từ sản xuất hạt giống, sản xuất/khấu hao/bảo dưỡng máy móc nông nghiệp và vận chuyển nguyên liệu đến ruộng do thiếu dữ liệu và tỷ trọng phát thải không đáng kể.

5. Vì sao tác giả luận án kết luận nên ưu tiên mở rộng phương thức canh tác hàng rộng – hàng hẹp (HRHH) tại xã Phú Lương?
Trả lời: Vì phương thức canh tác HRHH ghi nhận lượng phát thải $CH_4$ thấp nhất trong cả hai vụ gieo cấy ($218,36\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$ trong vụ xuân và $323,34\text{ kg }CH_4/\text{ha/vụ}$ trong vụ mùa), giúp cắt giảm KNK đáng kể so với tập quán truyền thống, đồng thời đảm bảo năng suất lúa và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nông dân.

Kết luận

Luận án đã hoàn thành việc xây dựng phương pháp luận tính toán dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo tại vùng đồng bằng sông Hồng trên cơ sở tích hợp chuẩn mực Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) của ISO và Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia IPCC GL 2006. Kết quả tính toán thí điểm tại xã Phú Lương, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình đã lượng hóa chi tiết mức độ phát thải qua các công đoạn từ trước sản xuất, sản xuất đến sau sản xuất, đồng thời chứng minh tiềm năng giảm thiểu KNK vượt trội của phương thức canh tác hàng rộng – hàng hẹp (HRHH). Công trình đóng góp cơ sở dữ liệu thực nghiệm và phương pháp tính toán bậc 2 phục vụ tiến trình áp dụng IPCC GL 2006 tại Việt Nam, hỗ trợ thực hiện các cam kết trong NDC và cung cấp căn cứ khoa học giúp ngành lúa gạo Việt Nam vượt qua các rào cản thương mại các-bon quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan các nghiên cứu về dấu vết các-bon của sản phẩm lúa gạo và khu vực nghiên cứu Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận Bên cạnh đó, Luận án còn bao gồm phần Phụ lục bao gồm các mẫu phiếu điều tra bảng hỏi, các kết quả tính toán trung gian và hình ảnh minh họa tại khu vực nghiên cứu.

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DẤU VẾT CÁC-BON CỦA SẢN PHẨM LÚA GẠO VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về dấu vết các-bon của sản phẩm 1. Khái niệm “dấu vết các-bon” Thuật ngữ “dấu vết các-bon” có nguồn gốc là một bộ phận cấu thành của “dấu vết sinh thái” - thuật ngữ được đưa ra bởi Wackernagel và Rees [103]. Dấu vết sinh thái là diện tích đất và biển có hệ sinh thái cần thiết để duy trì cuộc sống của một số dân nhất định.

Theo định nghĩa này, “dấu vết các-bon” là diện tích đất sẽ hấp thụ được lượng CO2 phát thải trong cuộc đời của một người hoặc tổng dân số toàn cầu. Việc tính toán “dấu vết các-bon” trong “dấu vết sinh thái” là rất phức tạp. Tuy nhiên, khi BĐKH dần trở thành thách thức toàn cầu, khái niệm “dấu vết các-bon” đã phát triển độc lập và dưới một hình thức khác với nguồn gốc ban đầu của khái niệm này [41]. Hiện tại, khái niệm “dấu vết các-bon” là sự kết hợp từ nguồn gốc từ ''dấu vết sinh thái'' nhưng về bản chất định nghĩa là chỉ số tiềm năng ấm lên toàn cầu.

Tuy nhiên, vẫn còn một vài nghiên cứu vẫn tính toán “dấu vết các-bon” theo đơn vị diện tích dựa trên nguồn gốc của khái niệm này [29], [96]. Wiedmann và Minx [105] thấy rằng định nghĩa “dấu vết các-bon” vẫn còn khác nhau giữa các nghiên cứu và “dấu vết các-bon” chỉ nên phản ánh việc đo đạc phát thải CO2 trực tiếp và gián tiếp gây ra bởi một hoạt động hay được tích lũy qua các giai đoạn của vòng đời sản phẩm. Nếu tất cả các KNK được đưa vào tính toán thì chỉ số ''dấu vết khí hậu'' nên được sử dụng. Do mục đích của chỉ số “dấu vết các-bon” là đánh giá tác động của các hoạt động đến 11 khí hậu toàn cầu, các nghiên cứu và hướng dẫn mới đề nghị bao gồm tất cả các KNK được quy định theo Nghị định thư Kyoto vào trong “dấu vết các- bon” [45], [81].

Do đó, định nghĩa dấu vết các-bon được đề xuất như sau: ''Lượng KNK được thể hiện dưới dạng CO2 tương đương phát thải vào bầu khí quyển của một cá nhân, tổ chức, quy trình, sản phẩm hoặc sự kiện trong phạm vi ranh giới cụ thể'' [97]. Cũng theo ISO 14040 [75], dấu vết các-bon là tổng lượng CO2 và các loại KNK khác (ví dụ như mêtan, nitơ oxit.) phát thải ra trong vòng đời sản phẩm. Dấu vết các-bon là bộ dữ liệu nằm trong một Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA – Life Cycle Assessment) hoàn chỉnh hơn. Các dấu vết các-bon của sản phẩm có thể là tác động hàng năm hoặc trên một đơn vị.

Ví dụ, dấu vết các-bon của một chiếc xe có thể được tính theo năm hoặc trên một kilomet di chuyển. Không nghiên cứu dấu vết các- bon nào là hoàn hảo mà chỉ là “ước tính tốt nhất” lượng phát thải tại một thời điểm cụ thể dựa trên các số liệu sẵn có [31]. Mỗi sản phẩm (hay dịch vụ) đều gây ra các tác động đối với môi trường. Trong một thế giới đối mặt với nhiều cuộc khủng hoảng của sự suy giảm tài nguyên, ô nhiễm không khí, nước và đất, và BĐKH, con người có nhu cầu hướng tới việc giảm bớt những tác động của sản phẩm vì một tương lai bền vững hơn.

Vì vậy, việc đo lường dấu vết các-bon là quan trọng để có thể giảm nhẹ phát thải KNK. Mặc dù khái niệm “dấu vết các-bon” dần trở nên phổ biến, được hiểu là chỉ số đóng góp của một cá nhân/tổ chức/quy trình/sản phẩm đối với hiện tượng ấm lên toàn cầu, tuy nhiên vài năm trước, vẫn có sự nhầm lẫn về định nghĩa của dấu vết các-bon [97], [105] do thiếu một phương pháp tiêu chuẩn để tính toán dấu vết các-bon. Nhận thấy sự quan tâm của cộng đồng đến các nghiên cứu về “dấu vết các-bon” và các giao dịch tài chính ngày một gia tăng trên thị trường các-bon, Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) đã xây dựng tiêu chuẩn về “dấu vết các-bon” và Viện Tiêu chuẩn Anh (BSI) cũng đã xây dựng 12 và cập nhật các hướng dẫn tính toán “dấu vết các-bon”. Các nghiên cứu về “dấu vết các-bon” cũng đang được ngày càng phát triển, vì vậy, các nghiên cứu này hỗ trợ cho việc xây dựng các phương pháp chuẩn cho tính toán “dấu vết các-bon”.

Phạm vi dấu vết các-bon của sản phẩm Các động lực chính của tính toán dấu vết các-bon bao gồm: (i) yêu cầu pháp lý; (ii) buôn bán các-bon; (iii) trách nhiệm xã hội doanh nghiệp; và (iv) phân tích khoa học cho việc xây dựng chính sách hiệu quả để chống lại sự nóng lên toàn cầu [33]. Phạm vi của dấu vết các-bon khá rộng, bao gồm hầu như tất cả các loại sản phẩm, dịch vụ, hoạt động, và quy trình. Dấu vết các-bon của sản phẩm và dịch vụ đã được chứng minh là khá hữu ích không chỉ trong quản lý phát thải hiệu quả hơn trong chuỗi cung ứng, mà còn là một công cụ kinh doanh [83]. Số lượng các công ty tham gia Dự án Công khai Các-bon ngày càng gia tăng do người tiêu dùng bắt đầu ưa thích các sản phẩm với dấu vết các-bon thấp hơn các sản phẩm khác [34].

Vì vậy, quy định dán nhãn các-bon của sản phẩm cũng đã được giới thiệu. Suh [100] đã tính toán dấu vết các-bon cho các vòng đời sản phẩm khác nhau ở Mỹ và đưa ra kết luận rằng, vôi là sản phẩm phát thải lượng các-bon lớn nhất (22,1 kg CO2tđ/$), tiếp theo là hóa chất, phân bón và sản xuất thịt. Các dịch vụ như chăm sóc sức khỏe, cung cấp nước, điện toán và xử lý dữ liệu, vui chơi giải trí để lại dấu vết các-bon nhỏ hơn, dao động từ 42,1- 46,1TgCO2tđ đối với một hộ gia đình trung bình. Hoefnagels và nnk [64] sử dụng dấu vết các-bon của sản phẩm để so sánh các lựa chọn sử dụng năng lượng khác nhau.

Trong điều kiện tối ưu, sản xuất nhiên liệu sinh học phát ra từ 17-140 gCO2tđ/MJ. Dấu vết các-bon của các nhiên liệu khác nhau được tính toán để quyết định về việc nhập khẩu các nhiên liệu xe cộ ở California [36]. Gemechu và nnk [61] cũng ủng hộ việc áp dụng thuế các-bon dựa trên 13 dấu vết các-bon sản phẩm cho sản xuất bột giấy gói hàng, trong đó, việc sử dụng năng lượng là khâu gây ô nhiễm nhất với gần 0,32 kg CO2tđ/kg bột giấy sản xuất. Trong số các dịch vụ, hàng không là lĩnh vực phát thải KNK cao nhất, do đó, việc tính toán dấu vết các-bon cho ngành hàng không đang được thực hiện [91].

Liên minh châu Âu đã đi đầu trong việc xây dựng các ràng buộc pháp lý để giảm lượng phát thải của ngành hàng không. Trường học và các trường đại học cũng thực hiện tính toán dấu vết các-bon. GAP và nnk [58] ước tính rằng, trong năm 2001, dấu vết các-bon của tất cả các trường ở Vương quốc Anh là 9,2 x 109 kg CO2tđ. Ở những nơi khác, trường đại học British Columbia và Đại học Pennsylvania có dấu vết các-bon lần lượt là 8,28 x 107 và 3,0 x 108 kg CO2tđ [49].

Dấu vết các-bon cũng đã được đưa vào trong việc quản lý của các thành phố và các tổ chức để cải thiện các chính sách môi trường [36], [62]. Edgar và Peters [42] và UNDP [102] sử dụng cho dấu vết các-bon trên đầu người của các quốc gia khác nhau để so sánh sự đóng góp của các nước, thành phố và các lĩnh vực đối với hiện tượng nóng lên toàn cầu. Các báo cáo này ghi rõ rằng các nước có thu nhập cao để lại dấu vết các-bon lớn nhất, trong khi các nước đang phát triển có dấu vết các-bon nhỏ hơn. Hiện nay, dấu vết các-bon còn được sử dụng như một chỉ số trong quản lý các sự kiện [88].

Việc tính toán dấu vết các-bon tự nguyện của các tổ chức cũng như cá nhân cũng đang gia tăng với tốc độ nhanh. Tư vấn và tính toán dấu vết các- bon trực tuyến đã đẩy mạnh việc tính toán dấu vết các-bon của cá nhân, đặc biệt là tại các nước phát triển [82], [95]. Các phần mềm tính toán trực tuyến cũng đưa ra các phương án bù trừ các-bon, chủ yếu thông qua hỗ trợ trồng rừng và phát triển năng lượng tái tạo [92]. Theo các báo cáo, thị trường các- bon tự nguyện đã tăng trưởng mạnh mẽ kể năm 1989 [63].

Việc tính toán dấu 14 vết các-bon các hệ thống tự nhiên và bán tự nhiên, có thể giúp so sánh tác động của tự nhiên và con người đối với môi trường [37]. Do đó, có thể thấy rằng việc tính toán dấu vết các-bon có thể được áp dụng đối với hầu hết mọi đối tượng. Phạm vi dấu vết các-bon còn phụ thuộc vào phạm vi các hoạt động sẽ được đưa vào tính toán, bao gồm: cấp 1 (phát thải trực tiếp tại chỗ), cấp 2 (phát thải gián tiếp do mua năng lượng) và cấp 3 (phát thải gián tiếp không bao gồm trong cấp 2) [30], [33], [106]. Việc lựa chọn phát thải trực tiếp và gián tiếp cũng là không tương thích giữa các nghiên cứu khác nhau.

Trong hầu hết các trường hợp, việc bao gồm tất cả phát thải gián tiếp là rất phức tạp; do đó, nhiều nghiên cứu trường hợp về “dấu vết các-bon” chỉ báo cáo phát thải trực tiếp hoặc gián tiếp cấp 2 [33], [105]. Tuy nhiên, lượng phát thải gián tiếp có thể chiếm phần lớn trong dấu vết các-bon của nhiều hoạt động [90]. Các tiêu chuẩn, hướng dẫn tính toán dấu vết các-bon của sản phẩm 1) Các hướng dẫn tính toán dấu vết các-bon sản phẩm nói chung Nhìn chung, việc phân tích dấu vết các-bon (CF–Carbon Footprint) có thể được thực hiện cho sản phẩm hoặc hoạt động của các cá nhân, nhóm hoặc tổ chức. Dấu vết các-bon của hoạt động là các kiểm kê phát thải KNK hàng năm của các cá nhân, nhóm, tổ chức, công ty và chính phủ.

Các kiểm kê quốc gia (cách tiếp cận dựa trên hoạt động) dựa trên phát thải trong phạm vi lãnh thổ quốc gia. Điều đó nghĩa là các hoạt động sản xuất, vận chuyển và các hoạt động khác trong phạm vi quốc gia và vì vậy phát thải KNK từ sản xuất và vận chuyển quốc tế các sản phẩm nhập khẩu sẽ bị loại trừ.