MỞ ĐẦU Hiện nay khủng hoảng năng lƣợng không còn mang tính chất quốc gia mà lan rộng toàn cầu. Cùng với quá trình đô thị hóa, việc sử dụng năng lƣợng đang tăng mạnh trong thời gian qua, trong đó có Việt Nam. Trong khi đó các nguồn năng lƣợng truyền thống (than đá, dầu mỏ, thủy điện.) lại ngày càng khan hiếm. Việc gia tăng nhu cầu sử dụng năng lƣợng và sự phụ thuộc quá nhiều vào năng lƣợng hóa thạch dẫn đến nảy sinh nhƣng vấn đề sau đây: Nguy cơ cạn kiệt nguồn nguyên liệu hóa thạch; Gia tăng sự phát thải các khí nhà kính từ việc khai thác, sử dụng các nguyên liệu hóa thạch trong các hoạt động phát triển, ảnh hƣởng đến chất lƣợng môi trƣờng sống; Gây bất ổn về an ninh năng lƣợng, ảnh hƣớng đến đời sống cũng nhƣ sự phát triển bền vững; Những tiến bộ của khoa học và công nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nƣớc trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng các nguồn năng lƣợng tái tạo (NLTT) và quan tâm đến bảo vệ môi trƣờng.
Chất thải nói chung và chất thải rắn nói riêng đã và đang là mối lo ngại của rất nhiều nƣớc trên thế giới nhƣ vấn đề về không đủ diện tích chôn lấp, chất thải không đƣợc xử lý gây ô nhiễm môi trƣờng Do đó, việc nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lƣợng từ rác, tìm hiểu phƣơng án hợp lý để tận dụng các nguồn nhiên liệu tái tạo, tận thu năng lƣợng từ rác thải, chất thải nông nghiệp góp phần không những giải quyết đƣợc vấn đề môi trƣờng đang bức xúc mà còn thu đƣợc một lƣợng năng lƣợng để phục cho các nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của ngƣời dân. Thanh Oai là một huyện ngoại thành của thành phố Hà Nội, thuận lợi cho việc phát triển kinh tế, đang trong quá trình đô thị hóa mạnh. Vì vậy lƣợng rác thải phát sinh hàng ngày khá lớn. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chƣa có một công trình nghiên 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com cứu nào đánh giá một cách cụ thể về số lƣợng, thành phần, đặc biệt là những tiềm năng năng lƣợng từ rác này để có phƣơng án đầu tƣ và sử dụng chúng một cách hợp lý, hiệu quả và giảm gây ô nhiễm môi trƣờng Xuất phát từ lý do trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo từ rác ở huyện Thanh Oai, Hà Nội” nhằm đánh giá hiện trạng phát sinh rác thải và tiềm năng năng lƣợng từ rác thải trên địa bàn huyện Thanh Oai trên cơ sở các phƣơng án công nghệ sử dụng hiệu quả nguồn năng lƣợng này.
Nội dung nghiên cứu - Xác định hiện trạng, thành phần, đặc điểm và tính khối lƣợng CTR (rác thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp, rác thải công nghiệp) trên địa bàn huyện Thanh Oai. - Xác định nhiệt trị của một số chất thải rắn đặc trƣng tại huyện Thanh Oai. - Đánh giá và dự báo tiềm năng khai thác năng lƣợng tái tạo từ rác ở huyện Thanh Oai 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG 1. Khái quát chung Trong mọi hoạt động của xã hội loài ngƣời (lao động, sản xuất, sinh hoạt.) đều phát sinh các chất thải.
Luật Bảo vệ môi trƣờng Việt Nam 2005 đã định nghĩa - Chất thải: là vật chất ở thể rắn, lỏng và khí đƣợc thải ra từ sản xuất, kinh doanh dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác. - Chất thải rắn: là chất thải ở thế rắn, đƣợc thải ra từ sản xuất, kinh doanh dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác. Chất thải rắn bao gồm chất thải rắn thông thƣờng và chất thải rắn nguy hại. Chất thải rắn thải ra từ sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi công cộng đƣợc gọi chung là chất thải rắn sinh hoạt; Chất thải rắn từ hoạt động sản xuất công nghiệp, làng nghề hoặc các hoạt động khác đƣợc gọi chung là CTR công nghiệp.
- Rác thải hay còn gọi là chất thải rắn (CTR) là một vật nào đó mà nhiều ngƣời cho rằng nó không còn lợi ích và giá trị sử dụng. Khi chúng bị vứt bỏ, nếu không đƣợc thu gom, vận chuyển và xử lý thích hợp thì chúng có thể gây ô nhiễm môi trƣờng, gây mất mỹ quan đô thị và ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng [12]. Theo Luật Sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả: - Năng lượng bao gồm nhiên liệu, điện năng, nhiệt năng thu đƣợc trực tiếp hoặc thông qua chế biến từ các nguồn tài nguyên năng lƣợng không tái tạo và tái tạo. - Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ, khí thiên nhiên, quặng urani và các tài nguyên năng lƣợng khác không có khả năng tái tạo.
- Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nƣớc, sức gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lƣợng khác có khả năng tái tạo [13]. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Nhiên liệu là các dạng vật chất đƣợc sử dụng trực tiếp hoặc qua chế biến để làm chất đốt. Rác thải có thể đƣợc coi là nguồn tài nguyên quý giá nếu chúng ta biết cách tái sử dụng lại chúng, chúng là rác thải đối với ngƣời này nhƣng lại là nguồn tài nguyên đối với ngƣời khác. Việc này có thể làm giảm đi mối lo ngại về nơi chôn lấp, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng.
Rác thải là nguồn năng lƣợng tái tạo góp phần rất lớn vào việc giảm thiểu khủng hoảng năng lƣợng hiện nay nhờ vào các công nghệ tận thu nguồn năng lƣợng này. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lƣợng tái tạo trên thế giới Do sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ điện năng làm cạn kiệt dần các nguồn năng lƣợng nhƣ than, dầu mỏ. hầu hết các nƣớc trên thế giới đều quan tâm đến các nguồn NLTT. Khai thác nguồn NLTT nói chung để từng bƣớc thay thế các nguồn năng lƣợng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, hiệu ứng nhà kính là chiến lƣợc về năng lƣợng của các nƣớc trên thế giới, đặc biệt là các nƣớc có nền công nghiệp phát triển.
Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất đối với việc phát triển các nguồn NLTT là nguồn vốn đầu tƣ và giá thành điện năng cao [6]. * Năng lượng mặt trời: có thể biến đổi trực tiếp thành năng lƣợng nhờ tế bào quang điện hoặc gián tiếp qua các môi trƣờng trung gian khác nhƣ nƣớc. Năng lƣợng mặt trời có thể đƣợc khai thác dƣới dạng nhiệt và dƣới dạng điện. Vì chỉ có những áp dụng nhỏ hay cực nhỏ, năng lƣợng mặt trời không đặt ra nhiều vấn đề kỹ thuật hay kinh tế.
* Địa nhiệt: Ở một số nƣớc, nguồn tài nguyên năng lƣợng địa nhiệt khá phong phú. Inđônesia có khoảng 500 núi lửa, trong đó có 130 núi lửa đang hoạt động. Chính nhờ đó mà nƣớc này có nguồn năng lƣợng địa nhiệt khá phong phú. Khu vực sản xuất điện địa nhiệt lớn nhất Indonesia là Gunung Salak, với công suất lắp đặt là 330MW.
Chính phủ Indonesia đang công bố kế hoạch tăng sản lƣợng công suất điện địa nhiệt nhanh chóng, với mục tiêu đạt 3.000MW vào năm 2015 và 6. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hơi nƣớc và nƣớc nóng từ địa nhiệt cũng đƣợc sử dụng trực tiếp để nấu ăn và dùng cho tắm giặt [43]. Tƣơng tự, ở Philippine, năng lƣợng địa nhiệt sẽ là nguồn năng lƣợng mới đƣợc thay thế cho nguồn năng lƣợng hóa thạch. Các điểm khai thác địa nhiệt có thể tìm thấy trên khắp lãnh thổ Philippines, 17% năng lƣợng đƣợc sản xuất từ Philippines là địa nhiệt.
Theo số liệu năm 2009, thì tổng sản lƣợng điện sản xuất từ địa nhiệt tại quốc gia này là khoảng 2 GW. Phát triển địa nhiệt đƣợc coi là trọng tâm trong chính sách phát triển ngành năng lƣợng tái tạo tại quốc gia này [41]. Mỹ đang là quốc gia đi đầu trong việc sản xuất địa nhiệt trong số các quốc gia trên thế giới có phát triển địa nhiệt. Công suất điện địa nhiệt của Mỹ hiện chiếm 32% công suất địa nhiệt của các nhà máy trên thế giới.Trong thời gian tới nƣớc Mỹ có thể sản xuất tới 100.000 MW điện địa nhiệt đủ cung cấp điện cho 25 triệu hộ cƣ dân trong 50 năm (chi phí khoảng 40 triệu USD/năm) trong khi chi phí ban đầu chỉ vào khoảng 0,8-1 tỷ USD [42].
* Năng lượng gió: Tổng công suất điện gió toàn cầu đạt tới 24927MW vào cuối năm 2001, trong đó công suất điện gió của 10 nƣớc: Đức, Tây Ban Nha, Mỹ, Đan Mạch, Ấn Độ, Hà Lan, Anh, Ý, Trung Quốc và Hy Lạp chiếm 92,08%. Ở Đức, riêng năm 2001 đạt mức tăng trƣởng công suất điện gió kỷ lục 2627MW, đƣa tổng công suất điện gió lên tới 8734MW (gấp đôi Mỹ), đạt 3,3% năng lƣợng nhu cầu và sẽ đƣa tỷ trọng đó lên 5% vào năm 2003. Đan Mạch đứng hàng đầu thế giới về tỷ trọng điện gió trong tổng điện năng là 18%. Cả Đan Mạch và Tây Ban Nha sẽ tiếp tục phát triển điện gió với tốc độ nhƣ của Đức.
Ở Mỹ, năm 2001 cũng đạt mức tăng trƣởng kỷ lục công suất điện gió là 1635MW, đƣa tổng công suất điện gió lên hàng thứ hai thế giới [35]. * Năng lượng thủy triều: Năng lƣợng thủy triều hay điện thủy triều là lƣợng điện thu đƣợc từ năng lƣợng chứa trong khối nƣớc chuyển động do thủy triều. Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lƣợng thuỷ triều [36]. 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Để thu đƣợc năng lƣợng từ sóng, ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp dao động cột nƣớc.
Sóng chảy vào bờ biển, đẩy mực nƣớc lên trong một phòng rộng đƣợc xây dựng bên trong dải đất ven bờ biển, một phần bị chìm dƣới mặt nƣớc biển. Khi nƣớc dâng, không khí bên trong phòng bị đẩy ra theo một lỗ trống vào một tua bin. Khi sóng rút đi, mực nƣớc hạ xuống bên trong phòng hút không khí đi qua tua bin theo hƣớng ngƣợc lại. Tua bin xoay tròn làm quay một máy phát để sản xuất điện.
Trong lịch sử, các nhà máy điện thủy triều đã đƣợc sử dụng cả ở châu Âu và trên bờ biển Đại Tây Dƣơng của Bắc Mỹ. Nhà máy điện thủy triều đầu tiên là nhà máy điện thủy triều Rance đƣợc xây dựng trong khoảng thời gian 6 năm từ 1960 đến 1996 ở La Rance, Pháp có công suất cài đặt 240 MW [36, 37].