Luận văn thạc sĩ đánh giá tiềm năng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh nam định

Luận văn thạc sĩ phân tích tiềm năng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp tại tỉnh Nam Định, góp phần phát triển bền vững.

• Tác giả: Trần Tuấn Minh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Mạnh Khải
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Tiềm Năng Năng Lượng Sinh Khối Từ Phụ Phẩm Nông Nghiệp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan lịch sử về năng lượng
• 1.2. Các nguồn năng lượng của loài người
• 1.3. Nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) trên thế giới
• 1.4. Nghiên cứu khai thác năng lượng tái tạo ở Việt Nam
• 1.5. Năng lượng bức xạ mặt trời
• 1.6. Năng lượng gió
• 1.7. Thủy điện nhỏ
• 1.8. Năng lượng sinh học
• 1.9. Giới thiệu chung về phụ phẩm nông nghiệp
• 1.10. Khái niệm về phụ phẩm nông nghiệp
• 1.11. Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp hiện nay
• 1.12. Công nghệ tận thu năng lượng từ phụ phẩm nông nghiệp
• 1.13. Những ưu điểm và hạn chế của nhiên liệu sinh khối
• 1.14. Hàm lượng nước và năng suất nhiệt của sinh khối
• 1.15. Hàm lượng nước của sinh khối và lựa chọn quá trình chuyển đổi sinh khối
• 1.16. Năng suất nhiệt của sinh khối
• 1.17. Tiềm năng sinh khối của Việt Nam
• 1.18. Tình hình nghiên cứu và sử dụng sinh khối trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Khu vực và đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu thứ cấp
• 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
• 2.2.3. Phương pháp thống kê, điều tra, khảo sát
• 2.2.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích
• 2.2.5. Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiện trạng chăn nuôi và phương án xử lý chất thải chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Nam Định
• 3.1.1. Hiện trạng chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Nam Định
• 3.1.2. Công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Nam Định
• 3.2. Hiện trạng sản xuất một số cây nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) trên địa bàn tỉnh Nam Định
• 3.2.1. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Nam Định
• 3.2.2. Hiện trạng canh tác một số cây nông nghiệp tại tỉnh Nam Định
• 3.2.3. Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm sau thu hoạch từ canh tác (lúa, ngô, lạc) trên địa bàn tỉnh Nam Định
• 3.3. Tính toán tiềm năng năng lượng sinh khối
• 3.3.1. Giá trị sinh nhiệt của các phụ phẩm cây lúa, ngô, lạc
• 3.3.2. Giá trị sinh nhiệt của các phụ phẩm từ chăn nuôi
• 3.3.3. Ước tính khả năng cung cấp điện từ tiềm năng sinh khối các phụ phẩm cây lúa, ngô, lạc và phụ phẩm từ chăn nuôi tỉnh Nam Định
• 3.4. Lợi ích kinh tế
• 3.5. Lợi ích môi trường – xã hội
• MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tiềm năng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp

Năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp đang trở thành một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng. Với sự gia tăng dân số và nhu cầu năng lượng, việc khai thác nguồn năng lượng này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn mang lại giá trị kinh tế cao. Phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía, và các loại cây trồng khác có thể được chuyển đổi thành năng lượng sinh khối, góp phần vào việc phát triển bền vững.

1.1. Khái niệm về năng lượng sinh khối và phụ phẩm nông nghiệp

Năng lượng sinh khối là năng lượng được sản xuất từ các nguồn hữu cơ, bao gồm cả phụ phẩm nông nghiệp. Phụ phẩm nông nghiệp là những sản phẩm không được sử dụng trong sản xuất thực phẩm, như rơm, bã mía, và thân cây ngô. Việc tận dụng những nguồn này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn tạo ra năng lượng tái tạo.

1.2. Lợi ích của năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp

Năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí năng lượng, và tạo ra việc làm trong ngành nông nghiệp. Hơn nữa, việc sử dụng năng lượng sinh khối giúp giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch.

II. Vấn đề và thách thức trong việc khai thác năng lượng sinh khối

Mặc dù tiềm năng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp rất lớn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc khai thác. Các vấn đề như công nghệ chuyển đổi, chi phí đầu tư, và nhận thức của người dân về năng lượng tái tạo cần được giải quyết để tối ưu hóa việc sử dụng nguồn năng lượng này.

2.1. Công nghệ chuyển đổi sinh khối thành năng lượng

Công nghệ chuyển đổi sinh khối thành năng lượng bao gồm nhiều phương pháp như đốt, lên men, và khí hóa. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn công nghệ phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng.

2.2. Chi phí và đầu tư cho năng lượng sinh khối

Chi phí đầu tư cho các dự án năng lượng sinh khối thường cao, đặc biệt là trong giai đoạn đầu. Cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức để khuyến khích đầu tư vào lĩnh vực này, nhằm giảm thiểu rào cản tài chính.

III. Phương pháp khai thác năng lượng sinh khối hiệu quả

Để khai thác năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp tiên tiến và bền vững. Việc kết hợp giữa công nghệ hiện đại và quản lý tài nguyên hợp lý sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất năng lượng.

3.1. Công nghệ chuyển đổi sinh khối tiên tiến

Công nghệ chuyển đổi sinh khối tiên tiến như khí hóa và lên men có thể tạo ra năng lượng với hiệu suất cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Việc áp dụng công nghệ này sẽ giúp tăng cường khả năng khai thác năng lượng từ phụ phẩm nông nghiệp.

3.2. Quản lý tài nguyên và phụ phẩm nông nghiệp

Quản lý tài nguyên và phụ phẩm nông nghiệp một cách hợp lý là rất quan trọng. Cần có các chiến lược thu gom và xử lý phụ phẩm hiệu quả để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho sản xuất năng lượng sinh khối.

IV. Ứng dụng thực tiễn của năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp

Năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất điện đến cung cấp nhiệt cho các hộ gia đình. Các dự án thành công đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng nguồn năng lượng này.

4.1. Các dự án thành công trong khai thác năng lượng sinh khối

Nhiều dự án khai thác năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp đã được triển khai thành công, tạo ra nguồn năng lượng sạch và bền vững. Những dự án này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra việc làm cho người dân địa phương.

4.2. Tác động đến môi trường và kinh tế

Việc sử dụng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp có tác động tích cực đến môi trường và kinh tế. Nó giúp giảm lượng khí thải carbon, đồng thời tạo ra giá trị kinh tế cho nông dân và cộng đồng.

V. Kết luận và tương lai của năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp có tiềm năng lớn trong việc cung cấp năng lượng bền vững cho tương lai. Cần có các chính sách hỗ trợ và đầu tư vào nghiên cứu để phát triển công nghệ và nâng cao hiệu quả khai thác nguồn năng lượng này.

5.1. Tương lai của năng lượng sinh khối tại Việt Nam

Tương lai của năng lượng sinh khối tại Việt Nam rất hứa hẹn, với nhiều cơ hội phát triển. Việc khai thác nguồn năng lượng này sẽ góp phần vào việc giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

5.2. Các chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng sinh khối

Cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ để khuyến khích đầu tư vào năng lượng sinh khối. Các chương trình đào tạo và nâng cao nhận thức về năng lượng tái tạo cũng rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khủng hoảng năng lượng toàn cầu đang trở thành vấn đề cấp bách khi các nguồn năng lượng truyền thống ngày càng cạn kiệt và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Việt Nam, với đặc điểm là một quốc gia nông nghiệp, sở hữu nguồn phụ phẩm nông nghiệp dồi dào như rơm rạ, trấu, thân lá ngô, vỏ lạc… Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng để phát triển năng lượng sinh khối (NLSK), một dạng năng lượng tái tạo có khả năng giảm thiểu ô nhiễm và góp phần bảo vệ môi trường. Tỉnh Nam Định, vùng trọng điểm nông nghiệp của đồng bằng Bắc Bộ, với diện tích đất trồng lúa khoảng 45.000 ha và sản lượng nông sản lớn, là khu vực nghiên cứu điển hình để đánh giá tiềm năng NLSK từ phụ phẩm nông nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác định thành phần, khối lượng phụ phẩm nông nghiệp tại Nam Định, khảo sát hiện trạng thu gom và sử dụng các phụ phẩm sau thu hoạch, đồng thời dự báo tiềm năng năng lượng sinh khối có thể khai thác. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2017-2018, dựa trên số liệu thu thập từ các cơ quan địa phương và khảo sát thực địa tại các xã trọng điểm của tỉnh. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phụ phẩm nông nghiệp mà còn hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo, giảm chi phí năng lượng và bảo vệ môi trường, phù hợp với chiến lược phát triển bền vững của Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về năng lượng sinh khối và năng lượng tái tạo, bao gồm:

• Lý thuyết năng lượng sinh khối: Sinh khối là nguồn năng lượng tái tạo được tạo ra từ vật chất hữu cơ như phụ phẩm nông nghiệp, có thể chuyển đổi thành nhiệt, điện hoặc nhiên liệu sinh học thông qua các quá trình vật lý, nhiệt hóa và sinh học.
• Mô hình chuyển đổi năng lượng sinh khối: Bao gồm các quá trình đốt trực tiếp, khí hóa, nhiệt phân và lên men sinh học để sản xuất điện, nhiệt và nhiên liệu sinh học.
• Khái niệm phụ phẩm nông nghiệp: Chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất nông nghiệp như rơm rạ, trấu, thân lá ngô, vỏ lạc, phân gia súc, được xem là nguyên liệu tiềm năng cho năng lượng sinh khối.
• Khung lý thuyết về phát triển năng lượng tái tạo bền vững: Tập trung vào việc khai thác hiệu quả nguồn năng lượng tái tạo nhằm giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu thứ cấp từ Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định, các báo cáo quy hoạch và thống kê địa phương. Đồng thời thu thập dữ liệu thực địa qua khảo sát, phỏng vấn 40 hộ dân tại xã Yên Thắng, huyện Ý Yên.
• Phương pháp phân tích: Phân tích định lượng khối lượng phụ phẩm nông nghiệp trên đơn vị diện tích, tính toán tiềm năng năng lượng dựa trên giá trị sinh nhiệt của từng loại phụ phẩm. Phân tích mẫu khí thải (CH4, CO2, CO) bằng sắc ký khí và chuẩn độ để đánh giá tác động môi trường.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành trong năm 2017-2018, bao gồm thu thập tài liệu, khảo sát thực địa, phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khối lượng phụ phẩm nông nghiệp lớn: Tổng khối lượng phụ phẩm từ cây lúa, ngô, lạc tại Nam Định ước tính khoảng hàng trăm nghìn tấn mỗi năm. Ví dụ, rơm rạ chiếm phần lớn với khoảng 60% tổng phụ phẩm, trấu chiếm 18%, thân lá ngô và vỏ lạc chiếm phần còn lại.
2. Giá trị sinh nhiệt của phụ phẩm: Giá trị sinh nhiệt trung bình của rơm rạ và trấu lần lượt là 7,3 và 2,16 triệu toe tương đương với năng lượng lý thuyết tiềm năng khoảng 13,34 Mtoe, có thể đáp ứng tới 28% nhu cầu năng lượng sơ cấp của tỉnh.
3. Hiện trạng thu gom và sử dụng: Khoảng 70% phụ phẩm nông nghiệp hiện nay bị bỏ lại hoặc đốt trực tiếp trên đồng ruộng, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên. Chỉ khoảng 30% được thu gom và sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc nguyên liệu đốt.
4. Tiềm năng phát điện từ sinh khối: Ước tính tiềm năng cung cấp điện từ phụ phẩm nông nghiệp tại Nam Định có thể đạt 3-4 triệu kWh/năm, với chi phí chỉ bằng 10-30% so với nhiên liệu hóa thạch.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc lãng phí phụ phẩm là do thiếu hệ thống thu gom và công nghệ xử lý phù hợp, cũng như nhận thức hạn chế của người dân về lợi ích của năng lượng sinh khối. So với các nghiên cứu trên thế giới, tiềm năng năng lượng sinh khối tại Nam Định tương đối lớn, phù hợp với xu hướng phát triển năng lượng tái tạo toàn cầu. Việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm nguồn năng lượng không chỉ giảm áp lực lên nguồn nhiên liệu hóa thạch mà còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính, cải thiện chất lượng không khí và tạo thêm thu nhập cho người nông dân. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố khối lượng phụ phẩm theo loại cây trồng và bảng so sánh giá trị sinh nhiệt của các loại phụ phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hệ thống thu gom phụ phẩm nông nghiệp tập trung: Tổ chức các điểm thu gom tại các xã trọng điểm, nâng cao tỷ lệ thu gom từ mức hiện tại 30% lên 70% trong vòng 3 năm. Chủ thể thực hiện là chính quyền địa phương phối hợp với các hợp tác xã nông nghiệp.
2. Đầu tư công nghệ chuyển đổi sinh khối hiệu quả: Áp dụng công nghệ đốt trực tiếp kết hợp khí hóa để sản xuất điện và nhiệt, giảm chi phí đầu tư và tăng hiệu suất sử dụng năng lượng. Thời gian triển khai dự kiến 5 năm, do các doanh nghiệp năng lượng và viện nghiên cứu thực hiện.
3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo về lợi ích của năng lượng sinh khối và tác hại của việc đốt phụ phẩm trực tiếp, nhằm thay đổi thói quen và tăng cường sự tham gia của người dân. Chủ thể là các tổ chức xã hội và cơ quan truyền thông địa phương.
4. Chính sách hỗ trợ và ưu đãi đầu tư: Ban hành các chính sách ưu đãi thuế, hỗ trợ vốn cho các dự án năng lượng sinh khối, khuyến khích doanh nghiệp và hộ nông dân đầu tư vào công nghệ xử lý và sử dụng phụ phẩm. Thời gian thực hiện trong 2 năm đầu tiên, do chính quyền tỉnh và Bộ Công Thương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà hoạch định chính sách năng lượng và môi trường: Giúp xây dựng chiến lược phát triển năng lượng tái tạo phù hợp với điều kiện địa phương, giảm thiểu ô nhiễm và đảm bảo an ninh năng lượng.
2. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực năng lượng tái tạo: Cung cấp cơ sở dữ liệu và phân tích tiềm năng để đầu tư hiệu quả vào các dự án năng lượng sinh khối tại vùng nông thôn.
3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường, năng lượng: Là tài liệu tham khảo về phương pháp đánh giá tiềm năng năng lượng sinh khối và ứng dụng công nghệ chuyển đổi năng lượng.
4. Người nông dân và hợp tác xã nông nghiệp: Nâng cao nhận thức về giá trị kinh tế của phụ phẩm nông nghiệp, từ đó cải thiện thu nhập và góp phần bảo vệ môi trường địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Năng lượng sinh khối là gì và tại sao nó quan trọng?
   Năng lượng sinh khối là năng lượng được tạo ra từ vật chất hữu cơ như phụ phẩm nông nghiệp. Nó quan trọng vì là nguồn năng lượng tái tạo, giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải khí nhà kính.

2. Phụ phẩm nông nghiệp gồm những loại nào?
   Phụ phẩm nông nghiệp bao gồm rơm rạ, trấu, thân lá ngô, vỏ lạc, phân gia súc và các chất thải hữu cơ khác phát sinh trong quá trình sản xuất nông nghiệp.

3. Hiện trạng sử dụng phụ phẩm nông nghiệp tại Nam Định ra sao?
   Khoảng 70% phụ phẩm hiện bị bỏ hoặc đốt trực tiếp trên đồng ruộng, gây ô nhiễm môi trường. Chỉ khoảng 30% được thu gom và sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc nguyên liệu đốt.

4. Làm thế nào để chuyển đổi phụ phẩm nông nghiệp thành năng lượng?
   Có thể chuyển đổi qua các quá trình đốt trực tiếp, khí hóa, nhiệt phân hoặc lên men sinh học để tạo ra điện, nhiệt hoặc nhiên liệu sinh học như ethanol.

5. Lợi ích kinh tế và môi trường khi sử dụng năng lượng sinh khối là gì?
   Giúp giảm chi phí năng lượng, tạo việc làm cho nông dân, giảm phát thải khí nhà kính, cải thiện chất lượng không khí và giảm ô nhiễm môi trường do đốt phụ phẩm trực tiếp.

Kết luận

• Phụ phẩm nông nghiệp tại tỉnh Nam Định có tiềm năng năng lượng sinh khối lớn, có thể đáp ứng khoảng 28% nhu cầu năng lượng sơ cấp của địa phương.
• Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm còn hạn chế, phần lớn bị bỏ hoặc đốt gây ô nhiễm môi trường.
• Việc ứng dụng công nghệ chuyển đổi sinh khối hiệu quả sẽ tạo ra nguồn điện và nhiệt sạch, giảm chi phí và bảo vệ môi trường.
• Cần xây dựng hệ thống thu gom, đầu tư công nghệ và nâng cao nhận thức cộng đồng để khai thác tiềm năng này.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai dự án thí điểm, hoàn thiện chính sách hỗ trợ và mở rộng quy mô ứng dụng năng lượng sinh khối tại Nam Định và các tỉnh lân cận.

Hành động ngay hôm nay để tận dụng nguồn năng lượng sinh khối dồi dào, góp phần phát triển bền vững và bảo vệ môi trường cho thế hệ tương lai!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hiện nay, khủng hoảng năng lƣợng không còn mang tính chất quốc gia mà lan rộng toàn cầu. Các nguồn năng lƣợng truyền thống, sẵn có trong tự nhiên đang dần cạn kiệt, suy giảm nghiêm trọng. Nếu con ngƣời không thực sự tỉnh táo để có những thay đổi kịp thời thì trong tƣơng lai không xa nhân loại sẽ rơi vào tình trạng bất ổn về kinh tế, chính trị, xã hội, ô nhiễm môi trƣờng nặng nề hơn. Việc tìm hiểu, nghiên cứu, đƣa ra các phƣơng án ứng dụng năng lƣợng tái tạo vào thực tế cuộc sống con ngƣời đang là nhu cầu bức thiết.

Với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật, các công nghệ mới ra đời đã giúp chúng ta có các hƣớng giải quyết khả thi hơn; một trong các dạng năng lƣợng tái tạo đó là năng lƣợng sinh khối, đặc biệt là chất thải rắn, nếu tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu này làm đầu vào để tạo ra các dạng năng lƣợng hữu ích thì nó vừa mang lại hiệu quả kinh tế lại vừa có ý nghĩa to lớn trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng. Nam Định là tỉnh trọng điểm nông nghiệp của đồng bằng Bắc Bộ. Ngƣời dân Nam Định có truyền thống giỏi trồng lúa từ lâu đời, trong những năm gần đây Nam Đinh ̣ đang dẫn đầu cả nƣớc về chuyển đổi cơ cấu giống lúa và mùa vụ. Đặc biệt là giống lúa lai đã đƣợc gieo cấy ở tất cả 312 hợp tác xã nông nghiệp trong toàn tỉnh.

Các huyện Xuân Trƣờng, Trực Ninh, Ý Yên, Giao Thuỷ, lúa xuân muộn chiếm tới 97% diện tích, lúa lai chiếm tới 50-70% diện tích. Lúa lai đã góp phần quyết định làm cho năng suất lúa Nam Định dẫn đầu cả nƣớc. Việc mở rộng đất trồng lúa của Nam Định rất hạn chế, do đất chƣa sử dụng của tỉnh chủ yếu nằm ven biển, đất đai bị nhiễm mặn, thích hợp cho trồng rừng phòng hộ và nuôi trồng thuỷ sản. Tiềm năng tăng vụ trên đất trồng lúa màu khoảng 45.000 ha Tiềm năng chuyển đổi cơ cấu giống lúa, đặc biệt là giống lúa đặc sản và lúa chất lƣợng cao ở các huyện phía nam của tỉnh khá lớn khoảng 35.

1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tiềm năng đất trồng màu và cây công nghiệp ngắn ngày: đây là loại hình sử dụng đất rất đa dạng, có thể thích nghi trên diện rộng khoảng trên 75. Do đó , lƣơ ̣ng phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p nhƣ rơm ra ̣ , bẹ ngô, thân cây ngô, lạc sau khi đã thu hoạch… thu đƣợc là rất lớn. Nếu chúng ta tận dụng đƣợc lƣợng phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p để tạo ra năng lƣợng hữu ích phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất thì sẽ giảm rất nhiều chi phí và nó cũng mang ý nghĩa to lớn trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng. Vì những lý do trên đã gợi mở cho tác giả thực hiện đề tài: “Đánh giá tiềm năng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định”.

Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu một số vấn đề sau: - Xác định thành phần, tính khối lượng phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định. - Nghiên cứu hiện trạng thu gom và sử dụng các phụ phẩm sau thu hoạch từ các cây nông nghiệp này; - Dự báo tiềm năng năng lượng sinh khố i từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định. 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN 1. Tổng quan lịch sử về năng lƣợng Năng lƣợng là điều kiện tất yếu cho sự tồn tại và tiến hóa của mọi sinh vật.

Năng lƣợng là một dạng tài nguyên quan trọng, cần thiết cho sự phát triển của xã hội loài ngƣời. Trong quá trình phát triển của xã hội loài ngƣời, nguồn năng lƣợng mà con ngƣời sử dụng thƣờng xuyên dịch chuyển từ dạng này sang dạng khác. Dạng năng lƣợng thiên nhiên đầu tiên đƣợc con ngƣời sử dụng là năng lƣợng mặt trời dùng để soi sáng, sƣởi ấm, phơi khô lƣơng thực, thực phẩm, đồ dùng và nhiên liệu gỗ củi. Tiếp đó là năng lƣợng nƣớc, gió, sức kéo của gia súc.

Năng lƣợng khai thác từ than đá ngự trị trong thế kỷ XVIII - XIX. Năng lƣợng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ XX và từng bƣớc chia sẻ vai trò của mình với năng lƣợng hạt nhân. Các dạng năng lƣợng mới ít ô nhiễm nhƣ năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng gió, năng lƣợng hạt nhân, năng lƣợng địa nhiệt, năng lƣợng sinh khối….thu nhận đƣợc với những phƣơng pháp và phƣơng tiện công nghệ tiên tiến đang mở rộng phạm vi hoạt động của mình [2]. Nhu cầu năng lƣợng của con ngƣời tăng lên nhanh chóng trong quá trình phát triển.

100000 năm trƣớc công nguyên, mỗi ngày một ngƣời tiêu thụ khoảng 4000 đến 5000 Kcal. 500 năm trƣớc công nguyên tăng lên 12000 Kcal. Đầu thế kỷ XV lên tới 26000 Kcal, giữa thế kỷ XIX là 70000 Kcal và hiện nay trên 200000 Kcal. Tỷ lệ năng lƣợng đƣợc khai thác theo các nguồn khác nhau thay đổi theo từng loại quốc gia.

Tại các nƣớc công nghiệp phát triển các nguồn năng lƣợng thƣơng mại chiếm phần lớn. Ngƣợc lại, tại các nƣớc đang phát triển, các nguồn năng lƣợng phi thƣơng mại (gỗ, củi, phế thải nông nghiệp) lại chiếm phần chính. Nhìn chung mỗi loại nguồn năng lƣợng đều có ƣu, nhƣợc điểm riêng của mình. Do đó mỗi quốc gia cần có một hệ thống các nguồn năng lƣợng hoạt động kết hợp và bổ sung cho nhau, tạo nên một cơ 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] cấu hợp lý về năng lƣợng.

Tỷ lệ các nguồn năng lƣợng ở các quốc gia có nền kinh tế khác nhau trên thế giới đƣợc trình bày theo Hình 1. Khai thác và sử dụng năng lƣợng không ngừng tăng lên về tổng số lƣợng và bình quân cho từng ngƣời. Hoạt động đó đang tác động mạnh mẽ tới môi trƣờng sống trên trái đất nhƣ tạo ra các dạng ô nhiễm, gia tăng hiệu ứng nhà kính [6]. Hạt nhân 5% Dầu Thuỷ điện Than 25% Dầu 38% Khí đốt Sinh khối Than Sinh khối 3% Hạt nhân Thủy điện 6% Khí đốt 23% a.

Các nƣớc công nghiệp Hạt nhân 1% Dầu 23% Than 28% Thủy điện 6% Khí đốt 7% Sinh khối 35% b. Các nƣớc đang phát triển Hình 1. Tỷ lệ sử dụng nguồn năng lƣợng thế giới ở các nƣớc khác nhau 1. Các nguồn năng lƣợng của loài ngƣời Các nguồn năng lƣợng của Trái Đất có thể chia thành 3 nhóm lớn: + Năng lƣợng hóa thạch: than, dầu, khí đốt; 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] + Năng lƣợng tái sinh nguồn gốc mặt trời: sinh khối thực vật, thủy điện, sóng, thủy triều, gió, ánh sáng mặt trời… + Năng lƣợng tàn dƣ của Trái đất: địa nhiệt, năng lƣợng hạt nhân.

Một số dạng năng lượng và tác động của nó tới môi trường: * Than đá: Than đá là một dạng năng lƣợng mặt trời đƣợc tích trữ trong lòng trái đất. Trữ lƣợng các loại than đá trên toàn thế giới có thể đáp ứng nhu cầu của con ngƣời trong khoảng 200 năm nữa. Than đá đƣợc dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, các hoạt động công nghiệp khác [8]. Khai thác than đá bằng phƣơng pháp lộ thiên tạo nên lƣợng đất đá thải lớn, ô nhiễm bụi, ô nhiễm nƣớc, mất rừng.

Khai thác than bằng phƣơng pháp hầm lò hiện nay làm mất 50% trữ lƣợng, gây lún đất, ô nhiễm nƣớc, tiêu hao gỗ chống lò và gây các tai nạn hầm lò. Chế biến và sàng tuyển than tạo ra bụi và nƣớc thải chứa than, kim loại nặng. Đốt than tạo ra khí SO2, CO2 , NOx và các dạng ô nhiễm khác. Theo tính toán một nhà máy nhiệt điện chạy than công suất 1.000 MW hàng năm thải ra môi trƣờng 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn phế thải rắn.

Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nƣớc thải thƣờng chứa kim loại nặng và chất phóng xạ độc hại. * Dầu mỏ và khí thiên nhiên: Dầu mỏ và khí thiên nhiên là dạng nhiên liệu hóa thạch lỏng hoặc khí, tồn tại trong lòng trái đất. Theo tính toán, dự trữ dầu mỏ và khí đốt đáp ứng cho việc sử dụng của loài ngƣời trong khoảng từ 30 - 40 năm nữa. Khai thác dầu mỏ tạo ra ô nhiễm dầu.

Khai thác trên thềm lục địa gây lún đất, ô nhiễm dầu đối với đất, không khí, nƣớc. Khai thác trên biển gây ô nhiễm biển (50% lƣợng dầu ô nhiễm trên biển gây ra là do khai thác trên biển). Chế biến dầu gây ô nhiễm dầu và kim loại nặng kể cả kim loại phóng xạ. Sử dụng dầu tạo ra các loại ô nhiễm tƣơng tự nhƣ than [8].

5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] * Thủy điện: Tiềm năng thủy điện của thế giới ƣớc tính vào khoảng 2214000 MW, riêng Việt Nam 30.970 MW chiếm 1,4% tổng trữ lƣợng thế giới. Hiện nay thế giới đã khai thác đƣợc trung bình 17% tiềm năng. Thủy điện đƣợc xếp vào loại năng lƣợng sạch không thải ra chất ô nhiễm. Tuy nhiên việc xây dựng các hồ chứa nƣớc lớn và đập chắn có thể tạo ra các tác động lớn tới môi trƣờng và tài nguyên thiên nhiên khu vực nhƣ động đất kích thích, thay đổi khí hậu thời tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra lƣợng CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ, tạo ra các biến đổi thuỷ văn hạ lƣu, tăng độ mặn nƣớc sông, ảnh hƣởng đến sự phát triển của các quần thể cá trên sông, tiềm ẩn tai biến môi trƣờng [8].

* Năng lượng hạt nhân: Năng lƣợng hạt nhân có hai dạng: năng lƣợng phân hủy chất phóng xạ nhƣ uran, thori và năng lƣợng tổng hợp hạt nhân các nguyên tố nhẹ nhƣ deterium và tritium. Hiện nay loại thứ nhất đƣợc khai thác dƣới dạng các nhà máy điện hạt nhân, loại thứ hai có trữ lƣợng lớn, nhƣng chƣa đủ điều kiện khai thác quy mô công nghiệp. Nguồn năng lƣợng hạt nhân có ƣu điểm không tạo nên các loại khí nhà kính nhƣ CO2, bụi. Tuy nhiên, các nhà máy điện hạt nhân hiện nay là nguồn gây nguy hiểm lớn về môi trƣờng do chất thải phóng xạ, khí, rắn, lỏng và các sự cố nhà máy.

Sự cố tại nhà máy điện hạt nhân Checnobyl tại Ucraina (Liên Xô cũ) hay gần đây nhất là vụ nổ nhà máy hạt nhân Fukushima tại Nhật Bản là những ví dụ điển hình về các thảm họa do các sự cố điện hạt nhân gây ra. Do vậy, việc vận hành các nhà máy điện hạt nhân tạo ra nguồn điện năng rất lớn nhƣng cần đặc biệt chú trọng tới vấn đề an toàn hạt nhân và xử lý các sản phẩm thải bỏ từ nhà máy hạt nhân. * Các nguồn năng lượng truyền thống khác: gỗ, củi, năng lƣợng gió, thủy triều đƣợc sử dụng từ thời xa xƣa trong nhiều lĩnh vực.