MỞ ĐẦU Hiện nay, khủng hoảng năng lượng không còn mang tính chất quốc gia mà lan rộng toàn cầu. Các nguồn năng lượng truyền thống, sẵn có trong tự nhiên đang dần cạn kiệt, suy giảm nghiêm trọng. Nếu con người không thực sự tỉnh táo để có những thay đổi kịp thời thì trong tương lai không xa nhân loại sẽ rơi vào tình trạng bất ổn về kinh tế, chính trị, xã hội, ô nhiễm môi trường nặng nề hơn. Việc tìm hiểu, nghiên cứu, đưa ra các phương án ứng dụng năng lượng tái tạo vào thực tế cuộc sống con người 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 hướng giải quyết khả thi hơn; một trong các dạng năng lượng tái tạo đó là năng lượng sinh khối, đặc biệt là chất thải rắn, nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu này làm đầu vào để tạo ra các dạng năng lượng hữu ích thì nó vừa mang lại hiệu quả kinh tế lại vừa có ý nghĩa to lớn trong công tác bảo vệ môi trường. Bắc Ninh là một tỉnh nằm ở khu vực đồng bằng sông Hồng, nơi có tốc độ tăng trưởng kinh tế xã hội cao trong những năm gần đây, đặc biệt là thành phố Bắc Ninh. Bắc Ninh đang phấn đấu đến năm 2015 cơ bản sẽ trở thành tỉnh công nghiệp, nhưng bên cạnh phát triển kinh tế để đạt được mục tiêu trên tỉnh cũng cần quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trường. Trong tỉnh, Thành phố Bắc Ninh là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của cả tỉnh đang có những hành động tích cực nhằm giải quyết các vấn đề môi trường.
Với việc mở rộng địa giới hành chính, phát triển công nghiệp đã tăng yêu cầu giải quyết lượng lớn chất thải rắn thành phố. Nếu chúng ta tận dụng được lượng chất thải rắn để tạo ra năng lượng hữu ích phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất thì sẽ giảm rất nhiều chi phí so với việc xử lý bằng phương pháp chôn lấp hiện nay và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải rắn. Vì những lý do trên đã gợi mở cho tác giả thực hiện đề tài: “Đánh giá tiềm năng năng lƣợng từ chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh”. Nguyễn Thị Hồng Linh 1 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu một số vấn đề sau: - Xác định thành phần, đặc điểm và tính khối lượng chất thải rắn phát sinh tại thành phố Bắc Ninh.
- Xác định nhiệt trị của một số chất thải rắn và năng lượng sinh ra từ chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh. - Dự báo khối lượng chất thải rắn và tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn của thành phố Bắc Ninh những năm tiếp theo. Mục tiêu của đề tài: Thông qua khối lượng chất thải rắn và giá trị năng lượng tính toán được đánh giá xem thành phố Bắc Ninh có nên đầu tư xây dựng một nhà máy xử lý chất thải rắn bằng phương pháp đốt hay không. Nguyễn Thị Hồng Linh 2 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.
Tổng quan lịch sử về năng lƣợng Năng lượng là điều kiện tất yếu cho sự tồn tại và tiến hóa của mọi sinh vật. Năng lượng là một dạng tài nguyên quan trọng, cần thiết cho sự phát triển của xã hội loài người. Trong quá trình phát triển của xã hội loài người, nguồn năng lượng mà con người sử dụng thường xuyên dịch chuyển từ dạng này sang dạng khác. Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng lượng mặt trời dùng để soi sáng, sưởi ấm, phơi khô lương thực, thực phẩm, đồ dùng và nhiên liệu gỗ củi.
Tiếp đó là năng lượng nước, gió, sức kéo của gia súc. Năng lượng khai thác từ than đá ngự trị trong thế kỷ XVIII - XIX. Năng lượng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ XX và từng bước chia sẻ vai trò của mình với năng lượng hạt nhân. Các dạng năng lượng mới ít ô nhiễm như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối….thu nhận được với những phương pháp và phương tiện công nghệ tiên tiến đang mở rộng phạm vi hoạt động của mình.
Nhu cầu năng lượng của con người tăng lên nhanh chóng trong quá trình phát triển. 100000 năm trước công nguyên, mỗi ngày một người tiêu thụ khoảng 4000 đến 5000 Kcal. 500 năm trước 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 [6].
Tỷ lệ năng lượng được khai thác theo các nguồn khác nhau thay đổi theo từng loại quốc gia. Tại các nước công nghiệp phát triển các nguồn năng lượng thương mại chiếm phần lớn. Ngược lại, tại các nước đang phát triển, các nguồn năng lượng phi thương mại (gỗ, củi, phế thải nông nghiệp) lại chiếm phần chính. Nhìn chung mỗi loại nguồn năng lượng đều có ưu, nhược điểm riêng của mình.
Do đó mỗi quốc gia cần có một hệ thống các nguồn năng lượng hoạt động kết hợp và bổ sung cho nhau, tạo nên một cơ cấu hợp lý về năng lượng. Tỷ lệ các nguồn năng lượng ở các quốc gia có nền kinh tế khác nhau trên thế giới được trình bày theo Hình 1. Khai thác và sử dụng năng lượng không ngừng tăng lên về tổng số lượng và bình quân cho từng người. Hoạt động đó đang tác động mạnh mẽ tới môi trường sống trên trái đất như tạo ra các dạng ô nhiễm, gia tăng hiệu ứng nhà kính [6].
Nguyễn Thị Hồng Linh 3 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 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 nước công nghiệp Hạt nhân 1% Dầu 23% Than 28% Thủy điện 6% Khí đốt 7% Sinh khối 35% b. Các nước 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 lượng của Trái Đất có thể chia thành 3 nhóm lớn: + Năng lượng hóa thạch: than, dầu, khí đốt; + Năng lượng tái sinh nguồn gốc mặt trời: sinh khối thực vật, thủy điện, sóng, thủy triều, gió, ánh sáng mặt trời… + Năng lượng tàn dư của Trái đất: địa nhiệt, năng lượng hạt nhân. Nguyễn Thị Hồng Linh 4 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 Một số dạng năng lượng và tác động của nó tới môi trường: * Than đá: Than đá là một dạng năng lượng mặt trời được tích trữ trong lòng trái đất. Trữ lượng các loại than đá trên toàn thế giới có thể đáp ứng nhu cầu của con người trong khoảng 200 năm nữa. Than đá được dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, các hoạt động công nghiệp khác.
Khai thác than đá bằng phương pháp lộ thiên tạo nên lượng đất đá thải lớn, ô nhiễm bụi, ô nhiễm nước, mất rừng. Khai thác than bằng phương pháp hầm lò hiện nay làm mất 50% trữ lượng, gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò và gây các tai nạn hầm lò. Chế biến và sàng tuyển than tạo ra bụi và nước 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 trường 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn phế thải rắn. Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường 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 người 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, nước. Khai thác trên biển gây ô nhiễm biển (50% lượng 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 tương tự như than. * Thủy điện: Tiềm năng thủy điện của thế giới ước tính vào khoảng 2214000 MW, riêng Việt Nam 30.970 MW chiếm 1,4% tổng trữ lượng thế giới. Hiện nay thế giới đã khai thác được trung bình 17% tiềm năng. Thủy điện được xếp vào loại năng lượng sạch không thải ra chất ô nhiễm.
Tuy nhiên việc xây dựng các hồ chứa nước lớn và đập chắn có thể tạo ra các tác động lớn tới môi trường và tài nguyên thiên nhiên khu Nguyễn Thị Hồng Linh 5 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 vực như động đất kích thích, thay đổi khí hậu thời tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra lượng CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ, tạo ra các biến đổi thủy văn hạ lưu, tăng độ mặn nước sông, ảnh hưởng đến sự phát triển của các quần thể cá trên sông, tiềm ẩn tai biến môi trường. * Năng lượng hạt nhân: Năng lượng hạt nhân có hai dạng: năng lượng phân hủy chất phóng xạ như uran, thori và năng lượng tổng hợp hạt nhân các nguyên tố nhẹ như deterium và tritium. Hiện nay loại thứ nhất được khai thác dưới dạng các nhà máy điện hạt nhân, loại thứ hai có trữ lượng lớn, nhưng chưa đủ điều kiện khai thác quy mô công nghiệp. Nguồn năng lượng hạt nhân có ưu điểm không tạo nên các loại khí nhà kính như CO2, bụi.
Tuy nhiên, các nhà máy điện hạt nhân hiện nay là nguồn gây nguy hiểm lớn về môi trường 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.