Tài liệu Đánh giá mức độ giảm phát thải khí ô nhiễm khi dùng khí sinh học trong sinh hoạt (tại xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam) Luận văn ThS. Khoa môi trường và bảo vệ mội trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN ----------------------- Nguyễn Thị Hƣơng Dịu ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ Ô NHIỄM KHI SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC TRONG SINH HOẠT (TẠI XÃ NGỌC LŨ, HUYỆN BÌNH LỤC, TỈNH HÀ NAM) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN ----------------------- Nguyễn Thị Hƣơng Dịu ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ Ô NHIỄM KHI SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC TRONG SINH HOẠT (TẠI XÃ NGỌC LŨ, HUYỆN BÌNH LỤC, TỈNH HÀ NAM) Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60 8502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN PGS.TS. NGUYỄN THỊ HÀ Hà Nội - 2011 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 3 1.1. TỔNG QUAN KHÍ SINH HỌC ..................................................................... 3 1.1.1. Khái quát về quá trình hình thành khí sinh học ............................................3 1.1.2. Ứng dụng khí sinh học ..................................................................................4 1.1.3. Thực trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học vào phạm vi hộ gia đình tại Việt Nam .....................................................................................................................4 1.2. THỰC TRẠNG NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐUN NẤU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM .............................................................................................. 8 1.2.1. Đặc điểm nhiên liệu đun nấu ........................................................................8 1.2.2. Trên thế giới ................................................................................................10 1.2.3. Tại Việt Nam ..............................................................................................12 1.3. KẾT QUẢ MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ HIỆU QUẢ GIẢM Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC TRONG SINH HOẠT ................ 14 1.3.1. Đặc điểm ô nhiễm không khí trong khu vực đun nấu.................................14 1.3.2. Trên thế giới ................................................................................................14 1.3.3. Tại Việt nam ...............................................................................................17 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 20 2.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................. 20 2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................20 2.2.2. Địa bàn nghiên cứu .....................................................................................20 2.2.3. Quy mô nghiên cứu.....................................................................................21 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................... 21 2.3.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu .....................................................................21 2.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ngoài hiện trƣờng ...............................................22 2.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm .....................................23 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................ 26 3.1. KẾT QUẢ ĐIỀU TRA SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU TRONG ĐUN NẤU ......... 26 3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG KHU VỰC ĐUN NẤU ..........................................................................................................................28 3.2.1. Kết quả đánh giá nhanh ảnh hƣởng đến môi trƣờng khu vực đun nấu .......28 3.2.2. Kết quả phân tích các thông số ô nhiễm môi trƣờng khu vực đun nấu ......30 3.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ GIẢM TÁC ĐỘNG LÊN SỨC KHỎE NHỜ SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC .......................................................................................... 47 3.3.1. Kết quả điều tra mức độ ảnh hƣởng lên sức khỏe trong sinh hoạt .............47 3.3.2. Đánh giá mức độ ảnh hƣởng đến sức khỏe thông qua kết quả phân tích ...48 3.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHÂN RỘNG PHẠM VI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC TRONG SINH HOẠT.................................................................. 51 3.3.1. Giải pháp kỹ thuật .......................................................................................51 3.3.2. Giải pháp tài chính ......................................................................................52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 53 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 53 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 55 PHỤC LỤC ......................................................................................................................... 58 Danh mục chữ viết tắt CO Khí cacbon oxit CH4 Khí metan H2S Khí hydro sunfua KSH Khí sinh học NH3 Khí amoniac PPNN Phụ phẩm nông nghiệp SO2 Khí sunfua dioxit HCs Tổng hydrocacbon TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam WHO Tổ chức Y tế Thế giới Danh mục bảng Bảng 1: Các dự án ứng dụng KSH trong phạm vi hộ gia đình ...................................5 Bảng 2: Tỷ lệ thành phần KSH từ các nguồn nguyên liệu ..........................................8 Bảng 3: Thành phần KSH của một số hộ dân tại Hải Dƣơng .....................................9 Bảng 4: Đặc tính phân tích công nghiệp của một số than Việt Nam .........................9 Bảng 5: Thành phần hóa học các nguyên tố chính của củi .........................................9 Bảng 6: Thành phần hóa học của PPNN ...................................................................10 Bảng 7: Tải lƣ ợng ô nhiễm theo đầ u ngƣ ời của các loại nhiên liệu sử dụng trong đun nấu ......................................................................................................................15 Bảng 8: Tải lƣợng ô nhiễm theo đơn vi ̣năng lƣ ợng của các loại nhiên liệu sử dụng trong đun nấu ............................................................................................................16 Bảng 9: Hàm lƣợng SO2 trong khu vực đun nấu .....................................................17 Bảng 10: Phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm .......................................24 Bảng 11: Kết quả khảo sát hiện trạng sử dụng nhiên liệu và ....................................27 Bảng 12: Kế t quả đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm môi trƣờng ...............................28 Bảng 13: Hàm lƣợng tổng bu ̣i lơ lửng ta ̣i khu vực đun nấ u .....................................30 Bảng 14: Hàm lƣợng CO ta ̣i khu vực đun nấ u ..........................................................33 Bảng 15: Hàm lƣợng SO2 tại khu vực đun nấ u .........................................................35 Bảng 16: Nồng độ HCs tại khu vực đun nấ u ............................................................37 Bảng 17: Nồng độ CH4 tại khu vực đun nấ u .............................................................40 Bảng 18: Hàm lƣợng H2S ta ̣i khu vực đun nấ u .........................................................42 Bảng 19: Hàm lƣợng NH3 tại khu vực đun nấ u ........................................................45 Bảng 21: Tổ ng hợp giá tri ̣trung bình các mẫu đƣợc phân tích ................................48 Bảng 22: Mối quan hệ giữa nồng độ CO đến sức khỏe con ngƣời ...........................49 Bảng 23: Một số ảnh hƣởng của SO2 đối với con ngƣời ..........................................50 Bảng 24: Phân tích ƣu các giải pháp hô ̣ dân đang thực hiê ̣n ....................................51 Bảng 25: Thông số kỹ thuâ ̣t áp du ̣ng cho sử dụng máy phát điện ............................52 Danh mục hình Hình 1: Sơ đồ quá trình hình thành KSH ....................................................................4 Hình 2: Thị phần dân số tại các nƣớc đang phát triển sử dụng .................................11 Hình 3: Tỷ lệ dân cƣ nông thôn và dân cƣ thành thị sử dụng ...................................12 Hình 4: Tỷ lệ dân số sử dụng nhiên liệu trong quá trình đun nấu .............................13 Hình 5. Phân bố nguồn nhiên liệu cho đun nấu ........................................................13 Hình 6: Tải lƣợng ô nhiễm cho mô ̣t bữa ăn ..............................................................16 Hình 7: Kết quả đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm môi trƣờng khu đun nấu.............29 Hình 8: Kết quả phân tích hàm lƣợng bụi lơ lửng trong khu vực đun nấu ...............30 Hình 9: Kế t quả quan trắc hàm lƣợng bu ̣i lơ lửng theo nhiên liê ̣u ...........................32 Hình 10. Kết quả phân tích hàm lƣợng CO trong khu vực đun nấu .........................33 Hình 11: Kế t quả quan trắc hàm lƣợng CO theo nhiên liê ̣u......................................34 Hình 12: Kết quả phân tích hàm lƣợng SO2 trong khu vực nấ u ăn ..........................35 Hình 13. Kế t quả quan trắc hàm lƣợng SO2 theo nhiên liê ̣u .....................................36 Hình 14: Nồng độ HCs trong khu vực đun nấu ........................................................37 Hình 15: Kế t quả quan trắc hàm lƣợng HCs (trừ CH4) theo nhiên liê ̣u ....................39 Hình 16. Nồng độ CH4 trong khu vực đun nấ u .........................................................39 Hình 17: Kế t quả các lầ n đo CH 4 theo từng loa ̣i nhiên liê ̣u ......................................41 Hình 18: Hàm lƣợng H2S trong khu vực đun nấ u .....................................................42 Hình 19: Kế t quả giám sát hàm lƣợng H2S theo nhiên liê ̣u ......................................44 Hình 20. Hàm lƣợng NH3 trong khu vực đun nấ u ....................................................45 Hình 21: Kết quả giám sát hàm lƣợng NH3 theo nhiên liệu .....................................46 Hình 22: Kết quả đánh giá nhanh tác động lên sức khỏe theo nhiên liệu .................47 LỜI NÓI ĐẦU Ô nhiễm không khí trong sinh hoạt (không khí trong nhà) đang là mối đe dọa lớn cho sức khỏe, đặc biệt là đối với phụ nữ và trẻ em, những ngƣời thƣờng xuyên phải tiếp xúc khi đun nấu. Hơn nữa, ở Việt Nam đặc biệt là các vùng nông thôn việc đun nấu chủ yếu vẫn sử dụng than, củi và các loại bếp lò thƣờng phát thải hạt lơ lửng (có thể cao gấp 20 lần tiêu chuẩn cho phép) và khí cacbon mônôxít độc hại,...Do vậy về lâu dài sẽ gây hậu quả xấu tới sức khỏe và môi trƣờng sinh thái. Ban Tài nguyên không khí California ƣớc tính mức độ ô nhiễm không khí trong nhà thƣờng nghiêm trọng hơn 25-62% so với ô nhiễm không khí bên ngoài và có thể gây ra những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới năm 2004, mỗi năm gần 2 triệu ngƣời bị mắc những chứng bệnh liên quan đến ô nhiễm không khí trong nhà. Việc đun nấu lệ thuộc vào nhiên liệu truyền thống nhƣ: Than, rơm, lá cây, củi gây hậu quả không những làm cho ô nhiễm không khí mà gây ra những bệnh về phổi và mắt, bởi vì họ thƣờng xuyên nấu ăn trong những cái bếp nóng và đầy khói. Do vậy, trong những năm gần đây, nhu cầu cung cấp thêm nguồn năng lƣợng hiện đại thu hút đƣợc sự quan tâm ngày càng tăng. Một trong những nguồn năng lƣợng hiện đại đang đƣợc triển khai và mở rộng tại các vùng nông thôn là khí sinh học. Ở Việt Nam, nông nghiệp hiện đang giữ vai trò chủ đạo, trong đó nghề chăn nuôi gia súc gia cầm đã chuyển từ sản xuất nhỏ sang sản xuất hàng hóa quy mô vừa. Cùng với việc phát triển chăn nuôi, khí sinh học sẽ là một trong những nguồn năng lƣợng chính trong tƣơng lai. Sử dụng công nghệ khí sinh học quy mô gia đình là giải pháp hữu hiệu cho phép kết hợp hài hòa giữa cung cấp năng lƣợng với giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng ở nông thôn nƣớc ta. Mặc dù vậy, hiệu quả giảm ô nhiễm môi trƣờng không khí tại khu vực đun nấu nhờ sử dụng khí sinh học vẫn chƣa có các công trình nghiên cứu đánh giá đầy đủ. Để đóng góp vào hƣớng nghiên cứu này, trong luận văn này đã thực hiện đề tài “Đánh giá mức độ giảm phát thải khí ô nhiễm khi sử dụng khí sinh học trong sinh hoạt (tại Xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam)” nhằm tìm hiểu tác dụng 1 giảm thiểu ô nhiễm không khí tại khu đun nấu của các gia đin ̀ h sƣ̉ du ̣ng khí sinh ho ̣c - là nguồn nhiên liệu thay thế cho các loa ̣i nhiên liê ̣u truyề n thố ng khác ta ̣i Viê ̣t nam. Mục tiêu - Đánh giá mức độ giảm ô nhiễm không khí trong nhà tại khu vực đun nấu của các gia đình sử dụng khí sinh học thay thế cho các loại nhiên liệu truyền thống khác tại Việt Nam. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan tình hình sử dụng nhiên liệu trong sinh hoạt trên thế giới và tại Việt Nam - Tổng quan ô nhiễm không khí trong nhà trong đó có hoạt động đun nấu trong sinh hoạt - Tổng quan các kết quả nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về hiệu quả của công trình khí sinh học giảm ô nhiễm khí trong sinh hoạt, đặc biệt là khu vực đun nấu - Khảo sát thực tế, đo đạc phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm và hiệu quả giảm ô nhiễm không khí trong sinh hoạt nhờ sử dụng khí sinh học - Đề xuất giải pháp mở rộng phạm vi ứng dụng khí sinh học vào hộ gia đình. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN KHÍ SINH HỌC 1.1.1. Khái quát về quá trình hình thành khí sinh học a) Khái niệm về khí sinh học [7]: Trong hỗn hợp khí sinh học (KSH), CH4 chiếm 60 ~ 70%; CO2 chiếm 30 ~ 40%; phần còn lại là một lƣợng nhỏ khí H2S, H2, CO, NH3…KSH có khối lƣợng riêng khoảng 0,9 ~ 0,94 kg/m3. Tỷ lệ này thay đổi khi có sự thay đổi tỷ lệ CH4 so với các thành phần khác trong hỗn hợp KSH. b) Quá trình hình thành khí sinh học: Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ các chủng vi sinh vật kỵ khí tạo thành KSH phải trải qua 4 giai đoạn sau đây [7]: + Giai đoạn 1 - Giai đoạn thuỷ phân: cắt mạch các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn. Các chủng vi sinh vật tham gia trong quá trình này là: Bacteroides fibriolvens, Clostridium, Bacterium butylicum, Bacteroides spec,… + Giai đoạn 2 - Giai đoạn a-xít hoá: chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành các a-xít + Giai đoạn 3 - Giai đoạn acetat hoá: chuyển hoá các a-xít hữu cơ thành a-xít acetic. Các chủng vi sinh vật tham gia quá trình a-xít hoá và acetate hoá bao gồm: Clostridium spec, PepHCsoccus anaerobus, Bifidobacterium spec, Desulphovibrio spec, Corynebacterium spec, … + Giai đoạn 4 - Giai đoạn metan hoá: chuyển hoá a-xít acetic thành khí mêtan và các sản phẩm phụ khác. Các chủng vi sinh vật tham gia quá trình mêtan hoá bao gồm: Methanonbacterium alcaliphium, Methanonbacterium briantii, Methanonbacterium formicium,… 3 Chất hữu cơ Vi sinh vật kỵ khí Giai đoạn a-xít hóa Giai đoạn acetat hóa Phân hủy yếm khí Giai đoạn thủy phân Giai đoạn metan hóa KHS Hình 1: Sơ đồ quá trình hình thành KSH 1.1.2. Ứng dụng khí sinh học Một trong những ứng dụng có tính chất chiến lƣợc từ sự phát hiện về loại KSH này là công nghệ sản xuất KSH nhằm xử lý chất thải động vật tạo khí đốt phục vụ sinh hoạt, thay thế chất đốt truyền thống nhƣ: gỗ, củi, rơm rạ, điện, than đá,… và bảo vệ môi trƣờng. Công nghệ này cũng là một giải pháp quan trọng tạo điều kiện hỗ trợ tích cực cho chƣơng trình phát triển chăn nuôi ở các vùng nông thôn. 1.1.3. Thực trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học vào phạm vi hộ gia đình tại Việt Nam Công nghệ KSH đƣợc nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm đầu của thập niên 60. Đặc biệt, sau năm 1975 chƣơng trình quốc gia về năng lƣợng mới và tái tạo (chƣơng trình 52C) ra đời góp phần thúc đẩy phong trào nghiên cứu và ứng dụng công nghệ KSH. Công tác nghiên cứu tập trung vào thiết kế các thiết bị KSH quy mô gia đình với thể tích từ 1 – 50m3 [3]. 4 KSH hiện tại chủ yếu sử dụng để đun nấu và thắp sáng bằng. Khoảng 2% số hộ có công trình KSH sử dụng cho đun nƣớc nóng và khoảng 1% sử dụng trong sản xuất. Việc sử dụng KSH phát điện đang đƣợc ứng dụng trong những năm gần đây ở một số hộ chăn nuôi từ 15-20 đầu lợn trở lên [3]. Công nghệ KSH có thể đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trong quy mô hộ gia đình và quy mô công nghiệp. Với sự phát triển hơn 40 năm, công nghệ KSH quy mô gia đình đã đạt đến mức ổn định và hoàn thiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã ban hành tiêu chuẩn ngành cho các công trình KSH quy mô gia đình năm 2003. Có nhiều mẫu thiết kế công trình KSH để ngƣời sử dụng có thể tuỳ chọn một mẫu thích hợp với các điều kiện hiện có. Thiết kế cơ bản đƣợc ƣa chuộng nhất hiện nay là các mẫu thiết kế theo kiểu NL5 của Viện Năng lƣợng, kiểu KT1 phiên bản của NL5, kiểu vòm cầu của đại học Cần Thơ, kiểu KT2 phiên bản của kiểu đại học Cần Thơ và một số kiểu khác. Ở quy mô hộ gia đình, cho đến nay, có khoảng 222.000 hầm KSH quy mô nhỏ và đã và đang đƣợc triển khai trên toàn quốc trong phạm vi các dự án liên quan đến KSH [8]. Các dự án lớn ứng dụng công nghệ KSH trong phạm vi hộ gia đình bao gồm: Bảng 1: Các dự án ứng dụng KSH trong phạm vi hộ gia đình STT Dự án Thời gian 1 Dự án “Ứng dụng KSH và bếp cải tiến tiết kiệm năng 2001 - 2003 lƣợng” 2 Dự án “Phát triển KSH 2000 giảm hiệu ứng nhà kính” 3 Dự án “Phát triển Năng lƣợng tái tạo cho các tỉnh 2001 - 2003 Bắc Trung Bộ” Thông tin dự án - Tài trợ: Quỹ Môi trƣờng Toàn cầu (GEF). - Địa điểm: Huyện Bình Sơn, Quảng Ngãi. - Mục tiêu: Xây dựng các thiết bị KSH và bếp đun cải tiến tại Quảng Ngãi để tiết kiệm năng lƣợng, củi gỗ và bảo vệ môi trƣờng. - Tài trợ: Trung tâm năng lƣợng mặt trời Úc. - Địa điểm: Xã Phù Đổng huyện Gia Lâm, Hà Nội. - Tài trợ: Tổ chức Phát triển Hà Lan. - Địa điểm: Thừa Thiên – Huế, Quảng Bình và Quảng Trị. 5 STT Dự án Thời gian 4 Dự án nƣớc sạch và vệ sinh môi trƣờng cho tỉnh 1999 - 2003 Hà Tây 5 Dự án “Chƣơng trình KSH 2005 - 2006 ở Quảng Ngãi” 6 Dự án Bảo vệ vùng đệm 2004 - 2006 rừng quốc gia Ba Vì 7 Dự án Bảo vệ vùng đệm 2005 - 2008 quốc gia Tam Đảo 8 Dự án “Phát triển KSH tại Ngọc Khê và Phong Nậm, huyện Trùng Khánh, Cao Bằng” 9 Dự án “Chƣơng trình KSH cho ngành chăn nuôi Việt 2003 - 2012 nam” Thông tin dự án - Hoạt động: Lắp đặt các tấm pin mặt trời, thuỷ điện nhỏ và động cơ gió phát điện cho các xã không có điện lƣới; đồng thời lắp đặt các công trình KSH phục vụ đun nấu và thắp sáng để tiết kiệm điện. Dự án trình diễn về việc kết hợp lắp đặt các hệ thống KSH với cải tạo hệ thống chuồng trại, nhà tắm, nhà vệ sinh cho cộng đồng nông thôn với sự hỗ trợ của ngân sách nhà nƣớc và ngân sách địa phƣơng. - Tài trợ: Tổ chức Plan. - Mục tiêu: Hỗ trợ xây dựng 76 công trình tại hai xã Nghĩa Điền và Nghĩa Mỹ để bảo vệ môi trƣờng và cung cấp chất đốt. - Tài trợ: Tổ chức CARE - Địa điểm: Ba Vì, Hà Tây và Tân Lạc Hoà Bình. - Kết quả: Xây dựng đƣợc 200 công trình cho hai huyện để sử dụng KSH làm nhiên liệu trong đun nấu giảm chặt gỗ củi từ rừng quốc gia. - Địa điểm: Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Thái Nguyên và Yên Bái. - Kết quả: Xây dựng đƣợc hơn 100 công trình. - Tài trợ: Tổ chức Bảo tồn loài Linh Chƣởng FFI. - Kết quả: Xây dựng 25 công trình KSH với mục tiêu cung cấp KSH thay thế củi gỗ trong đun nấu cho bà con các dân tộc ít ngƣời, giảm áp lực về việc thiếu hụt nhiên liệu trong sinh hoạt của khu vực và bảo vệ rừng Quốc gia cho các vấn đề về bảo tồn sinh thái và môi trƣờng. - Tài trợ: Chính phủ Hà Lan - Kết quả năm 2010: Dự án triển khai ở 44 tỉnh và hỗ trợ xây dựng 1,2 triệu 2004 - 2006 6 STT 10 11 Dự án Thời gian Thông tin dự án đồng/công trình cho 25.518 công trình. - Tài trợ: Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB). - Địa điểm: 16 tỉnh gồm: Sơn La, Yên Bái, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hà Nội, Bắc Giang, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Đà Nẵng, Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình Thuận, Hồ Chí Minh, Tiền Giang và Bến Tre. - Hoạt động: Hỗ trợ trực tiếp hộ nông dân tham gia xây dựng hầm khí biogas 1,2 triệu đồng/hầm, tập huấn kỹ thuật vận hành, sử dụng, bảo dƣỡng hiệu quả công trình biogas, dự án QSEAP còn hỗ trợ nguồn vốn vay ƣu đãi bằng với 90% giá trị công trình, tƣơng đƣơng khoảng 10 triệu đồng/hộ/hầm; lãi suất bằng 75% lãi suất ngân hàng cho vay ở thời điểm hiện tại thông qua 2 định chế tài chính là hệ thống ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn và quỹ tín dụng nhân dân. Dự án “Nâng cao chất lƣợng, an toàn sản phẩm nông nghiệp và phát triển 2009 - 2015 chƣơng trình khí sinh học (QSEAP)” - Tài trợ: Ngân hàng Thế Giới. - Địa điểm: Hà Nội, Thái Bình, Đồng Nai, Hồ Chí Minh, Cao Bằng, Hải Dƣơng, Hƣng Yên, Hải Phòng, Thanh Hóa, Nghệ An, Lâm Đồng và Long An. - Các hạng mục đầu tƣ: + Tập huấn truyền thông cho các đối tƣợng liên quan. + Xây dựng và phát triển các vùng chăn nuôi an toàn (GAHP). + Đầu tƣ xây dựng các công trình khí sinh học. + Nâng cấp các cơ sở giết mổ và chợ thực phẩm tƣơi sống. Dự án “Cạnh tranh ngành chăn nuôi và an toàn thực 2010 - 2015 phẩm - Lifsap” 7 1.2. THỰC TRẠNG NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐUN NẤU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.2.1. Đặc điểm nhiên liệu đun nấu Theo thống kế của Tổ chức Y tế Thế giới, có khoảng 15 loại nhiên liệu đun nấu đƣợc sử dụng gồm [18]: – Nhiên liệu hiện đại gồm: Điện, gas (khí gas hóa lỏng và KSH), nhiên liệu dạng lỏng (dầu). - Nhiên liệu truyền thống (nhiên liệu sinh khối truyền thống và than): Than củi, than đá, gỗ (mùn cƣa, rơm, cây bụi, cỏ và phế phẩm nông nghiệp) và phân gia súc gia cầm. Đặc điểm lý hóa của 4 loại nhiên liệu trong phạm vi nghiên cứu này nhƣ sau: a) Khí sinh học Khí sinh học có hai thành phần chủ yếu là khí cacbonic (CO2) và khí metan (CH4), đƣợc sinh ra từ quá trình phân giải kỵ khí các hợp chất hữu cơ. Tỷ lệ khí CH4 của KSH thay đổi theo loại nguyên liệu đầu vào và điều kiện môi trƣờng. Bảng sau triǹ h bày thành phầ n KSH theo nguồn nguyên liê ̣u đầ u vào: Bảng 2: Tỷ lệ thành phần KSH từ các nguồn nguyên liệu [10] Thành phần Đơn vị Phân bò Phân lợn Phân gà Hỗn hợp các loại phân 40 - 50 CH4 % 50 – 58 40 - 60 H2S % 0,0 0,06 - 0,12 CO2 Alkalinity (Độ kiềm) pH Nhiệt độ Nhiê ̣t tri ̣ % 42 – 50 59 - 94 70 – 85 Không đáng Không đáng kể kể 15 – 30 40 - 45 mg/l 1800 - 2000 1800 - 2500 2500 - 4000 1600 - 1800 o 6–8 27 18 – 21 6,4 - 8,4 27 17 - 24 6,7 - 8,0 27 18 - 25 6 - 7,5 27 16 - 18 C MJ/m3 Thành phần khí sinh ho ̣c đƣ ợc đo đạc tại một số hộ dân tại tỉnh Hải Dƣơng có công trình KSH sử dụng phân lợn trong d ự án “Chương trình KSH cho ngành 8 chăn nuôi Việt Nam 2007 - 2012” cho kết quả CH4 trong khoảng 60%, đƣợc thể hiê ̣n trong bảng sau: Bảng 3: Thành phần KSH của một số hộ dân tại Hải Dương [7] Thành phần CO2 H2S CH4 Đơn vị % % % Gia đình Cao Thanh Khẩn 37 1,7 60,5 Gia đình Nguyễn Thị Sen 38,6 1,8 58,0 Gia đình Ngô Thị Ánh 37 1,6 59 b) Than Than dùng cho đun nấ u gồ m nhi ều loại nhƣ than bùn , than nâu, và thậm chí là than đá với thành phần cacbon thay đổi tùy từng loại than. Than đƣợc sử dụng tại các hộ gia đình chủ yếu là loại có than antraxit chiếm phần lớn. Bảng 4: Đặc tính phân tích công nghiệp của một số than Việt Nam [5] Loại than C (%) V (%) A (%) W (%) Qlvt (kcal/kg) Cẩm Phả 62,2 6,0 30,1 2,0 5712 Hòn Gai 63,5 6,4 34,85 1,5 5704 Mạo Khê 56,7 4,6 31,1 2,4 5447 Tràng Bạch 57,9 5,9 33,9 2,8 5156 Vàng Danh 62,4 6,11 30,05 2,61 5491 c) Củi [5] Củi là nhiên liệu hữu cơ với thành phần C trên dƣới 50%, H khoảng 6%, O khoảng 40%, độ tro A khoảng 2%. Ngoài ra, củi còn có thành ph ần N khoảng 1% và độ ẩm thay đổi tƣ̀ 20% đến 70%. Củi dễ cháy, ít tro do có nhiều chất bốc nhƣng nhiệt trị không cao, khoảng 3000 kCal/kg (12,5 MJ/kg). Bảng 5: Thành phần hóa học các nguyên tố chính của củi STT 1 2 3 4 Thông số C H O N Tỷ lệ <50% 6% 40% 1% 9 d) Phụ phẩm nông nghiệp Phụ phẩm nông nghiệp (PPNN) đƣợc sử dụng chính trong đun nấu là thân ngô và rơm tại xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, Hà Nam. Đặc điểm của 2 loại nhiên liệu đó nhƣ sau: Bảng 6: Thành phần hóa học của PPNN [9] TT Thành phần Đơn vị Thân ngô Rơm 1 C % 43,65 41,74 2 H % 5,56 4,63 3 O % 43,31 36,57 4 N % 0,61 0,70 5 S % 0,01 0,08 6 Cl % 0,60 0,34 7 Bụi % 6,26 15,90 8 Nhiê ̣t tri ̣ MJ/kg 16,52 15,34 1.2.2. Trên thế giới Tại các nƣớc đang phát triển, có khoảng 56% ngƣời dân sử dụng các nhiên liệu truyền thống nhƣ gỗ (gồm gỗ, mùn cƣa, rơm và PPNN), than, than củi và phân động vật khô. Với sự phát triển của kinh tế - xã hội, đặc biệt là ứng dụng các công nghệ vào thực tiễn, các loại nhiên liệu hiện đại đƣợc sử dụng tại những nƣớc này đã và đang có xu gia tăng (chiếm 41%). (Hình 2). 10 Ghi chú:Gas gồm gas thiên nhiên, khí hóa lỏng, KSH và ethanol Dầu gồm dầu hỏa và paraffin Than gồm than cám, than non Gỗ gồm: gỗ, mùn cưa, PPNN Hình 2: Thị phần dân số tại các nước đang phát triển sử dụng các loại nhiên liệu cho đun nấu [18] Bên cạnh sự khác nhau trong việc sử dụng nhiên liệu đun nấu giữa các nƣớc, các khu vực trên thế giới, dân số vùng nông thôn phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu truyền thống cho đun nấu hơn là dân thành thị. Khoảng 80% dân nông thôn dùng than, than củi, gỗ và phân động vật khô cho đun nấu, trong khi đó chỉ 26% dân thành thị dùng loại nhiên liệu này. Tại các nƣớc đang phát triển, trong số các nhiên liệu truyền thống đƣợc sử dụng nhiều nhất vùng nông thôn thì gỗ là loại nhiên liệu phổ biến nhất (64% dân sử dụng) vì đây là nguồn nhiên liệu có sẵn, dễ sử dụng, chi phí thấp, có thể tận dụng từ PPNN (nhƣ rơm, lõi ngô…), ngƣợc lại thì gas là nhiên liệu hiện đại đƣợc dùng nhiều nhất tại khu vực thành thị (chiếm 57%) (xem Hình 3). 11 Hình 3: Tỷ lệ dân cư nông thôn và dân cư thành thị sử dụng các loại nhiên liệu đun nấu theo khu vực [18] 1.2.3. Tại Việt Nam Cùng với sự phát triển của đất nƣớc, năng lƣợng sử dụng cho đun nấu tại các hộ dân Việt Nam ngày càng đa dạng và phong phú, từ những loại nhiên liệu truyền thống (than, PPNN, củi, mảnh gỗ vụn, phân gia súc…) đến các nhiên liệu hiện đại (dầu, gas, điện). Theo báo cáo của Tổng cục Thống Kê Việt nam thì gỗ (gồm rơm, PPNN, mùn cƣa) vẫn là nguồn nhiên liệu chính của Việt nam nói chung (56,8% dân số sử dụng) và dân vùng nông thôn nói riêng vì đây là nguồn nhiên liệu tự nhiên có sẵn trong vùng (70,9%); chỉ có 20,4% dân vùng nông thôn tiếp cận với nguồn năng lƣợng hiện đại trong khi đó 73,6% dân thành thị sử dụng nó. Phân gia súc không đƣợc coi là nhiên liê ̣u đun nấ u ta ̣i Viê ̣t Nam (xem Hình 4). 12 Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2007 Hình 4: Tỷ lệ dân số sử dụng nhiên liệu trong quá trình đun nấu Hình 5 dƣới đây trình bày sự khác biệt giữa các tỉnh và các nhóm nhiên liệu đƣợc sử dụng để nấu ăn khu vực nông thôn. Nhìn chung, củi và các PPNN nhƣ rơm rạ, thân cây ngô, rác, mảnh gỗ vụn, trấu…là 2 nguồn chất đốt quan trọng nhất (47% và 29%). Việc sử dụng điện ở nông thôn là không đáng kể, chỉ dƣới 1% số hộ trong khảo sát dùng điện để nấu ăn trong khi đó bên cạnh củi và PPNN, KSH phần nào cũng đƣợc sử dụng khá nhiều (17%). Các hộ ở khu vực càng về phía Nam càng sử dụng nhiều KSH, trong các tỉnh phía Tây Bắc (Điện Biên và Lai Châu) rất ít hộ sử dụng các nguồn nhiên liệu khác ngoài củi (tƣơng ứng là 91 và 92% số hộ ở 2 tỉnh này dùng củi). Hình 5. Phân bố nguồn nhiên liệu cho đun nấu [1] 13