(Luận án tiến sĩ) đánh giá hiệu quả năng lượng và tác động đến môi trường của đèn led trong canh tác hoa cúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Hoàng Thị Thu Linh ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG CỦA ĐÈN LED TRONG CANH TÁC HOA CÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Hà Nội – 2020 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Hoàng Thị Thu Linh ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA ĐÈN LED TRONG CANH TÁC HOA CÚC Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hoài Châu Hà Nội – 2020 luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, chƣa đƣợc công bố cơng trình Học viên i luan an LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thành luận văn này, nhận giúp đỡ chân thành quý báu Ban Lãnh đạo, anh chị bạn bè đồng nghiệp Trung tâm Phát triển công nghệ cao ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu Luận văn hồn thành theo chương trình đào tạo cao học khóa K2018A Học viện Khoa học Cơng nghệ, Viện Hàn lâm khoa học Công nghệ Việt Nam Trong q trình học tập hồn thành luận văn thạc sĩ này, nhận quan tâm Ban lãnh đạo, Phòng Đào tạo – Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Nhân dịp xin bày tỏ lòng biết ơn đến giúp đỡ q báu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Hồi Châu giúp đỡ, bảo tận tình suốt q trình thực luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn tập thể thực dự án “Phát triển thúc đẩy công nghệ LED cho chiếu sáng chung Việt Nam” tài trợ Quỹ Mơi trường tồn cầu (GEF), Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP) đồng tài trợ quan/đơn vị liên quan Việt Nam; đề tài thuộc Chương trình Tây Nguyên 2016-2020 “Nghiên cứu phát triển triển khai ứng dụng mơ hình chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ đèn LED chuyên dụng nhằm nâng cao hiệu sản xuất hoa Cúc thương mại khu vực Tây Nguyên”, mã số TN18/C08 đề tài “Nghiên cứu phát triển công nghệ chiếu sáng LED phục vụ nông nghiệp Tây Nguyên”, mã số TN3/C09 nhiệt tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều nỗ lực chắn khơng tránh khỏi thiết sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô, nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Học viên ii luan an năm 2020 Danh mục ký hiệu chữ viết tắt LED LED NN LU MAETP NHWL ODP POCP R RWL TAETP UNDP Tiềm axit hóa Suy giảm tài nguyên phi sinh học Xanh lam (Blue) Đèn huỳnh quang compact Tiềm thiệt hại hệ sinh thái Tiềm phú dƣỡng Tiềm độc tính sinh thái nƣớc Huỳnh quang Quỹ mơi trƣờng tồn cầu Tiềm nóng lên tồn cầu Tiềm độc tính ngƣời Chơn lấp chất thải nguy hại Đánh giá vịng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment) Kiểm kê vòng đời sản phẩm (Life Cycle Inventory) Phân tích tác động vòng đời sản phẩm (life-cycle impact assessment) Đèn LED (Light Emiting Diode) LED nông nghiệp Sử dụng đất đai Tiềm độc tính sinh thái dƣới nƣớc biển Chơn lấp chất thải không nguy hại Tiềm suy giảm ôzôn Tiềm tạo Ozone quang hóa Đỏ (Red) Chơn lấp chất thải phóng xạ Tiềm độc tính sinh thái cạn Chƣơng trình Phát triển Liên hợp quốc UNEP Chƣơng trình Mơi trƣờng Liên hợp quốc UV W (LED) Tử ngoại Trắng (LED) (White) AP ARD B CFL EDP EP FAET FL GEF GWP HTTP HWL LCA LCI LCIA iii luan an Danh mục bảng Bảng 1.1 Tóm tắt màu LED vật liệu thông dụng Bảng 1.2 Các dải phổ ánh sáng mặt trời tác động đến đời sống 14 Bảng 1.3 LCA số môi trƣờng đƣợc chọn 22 Bảng 2.1 Các thơng số đèn huỳnh quang FL T8 Daylight F26-36W đèn LED T8 B1R5W1 sử dụng giai đoạn nhân giống in vitro 30 Bảng 2.2 Các thơng số đèn CFL 3U4T H8-20W đèn LED 3U B1R5W1- 9W sử dụng giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm 31 Bảng 2.3 Thơng số đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W sử dụng giai đoạn sản xuất hoa Cúc 32 Bảng 2.4 Tóm tắt giai đoạn vịng đời đƣợc tính tốn nghiên cứu 39 Bảng 3.1 Dữ liệu nguyên nhiên liệu đầu vào đèn LED 41 Bảng 3.2 Các loại lƣợng chất thải phát sinh q trình khai thác ngun liệu thơ, sản xuất sử dụng gây tác động đến môi trƣờng đèn huỳnh quang FL T8 Daylight-36W 45 Bảng 3.3 Các loại lƣợng chất thải phát sinh trình khai thác nguyên liệu thô, sản xuất sử dụng gây tác động đến môi trƣờng đèn CFL 3U4T-20W 45 Bảng 3.4 Các loại lƣợng chất thải phát sinh trình khai thác nguyên liệu thô, sản xuất sử dụng gây tác động đến môi trƣờng đèn CFL chống ẩm 3U-25W 46 Bảng 3.5 Các loại lƣợng chất thải phát sinh q trình khai thác ngun liệu thơ, sản xuất sử dụng gây tác động đến môi trƣờng đèn LED T8 B1R5W1-18W 46 Bảng 3.6 Các loại lƣợng chất thải phát sinh trình khai thác nguyên liệu thô, sản xuất sử dụng gây tác động đến môi trƣờng đèn LED 3U B1R5W1-9W 47 Bảng 3.7 Các loại lƣợng chất thải phát sinh q trình khai thác ngun liệu thơ, sản xuất sử dụng gây tác động đến môi trƣờng đèn LED 3U R660-7W 47 Bảng 3.8 Các thông số đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W đèn LED T8 B1R5W1-18W đƣợc sử dụng nghiên cứu số lƣợng đèn cần cho nhân giống hoa Cúc in vitro 49 iv luan an Bảng 3.9 Các thông số đèn CFL 3U4T-20W, đèn LED 3U B1R5W1-9W đƣợc sử dụng nghiên cứu số lƣợng đèn để chiếu sáng 1000m2 diện tích canh tác hoa Cúc 52 Bảng 3.10 Các thông số đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R6607W đƣợc sử dụng nghiên cứu số lƣợng đèn cần để chiếu sáng 1000 m2 diện tích canh tác hoa Cúc* 54 Bảng 3.11 So sánh tác động đến môi trƣờng đèn LED T8 B1R5W118W so với đèn Huỳnh quang FL T8-36W Daylight giai đoạn nhân giống in vitro 57 Bảng 3.12 So sánh tác động đến môi trƣờng đèn LED 3U B1R5W19W so với đèn CFL 3U4T-20W giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm 63 Bảng 3.13 So sánh tác động đến môi trƣờng đèn LED 3U R660-7W so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc 69 Bảng PL.1 Các tác động đèn CF-15W đèn LED-12,5W liên quan đến mơi trƣờng khơng khí [21] 80 Bảng PL.2 Các tác động đèn CFL-15W đèn LED-12,5W liên quan đến môi trƣờng nƣớc [21] 80 Bảng PL.3 Các tác động đèn CFL-15W đèn LED-12,5W liên quan đến môi trƣờng đất.[21] 81 Bảng PL.4 Các tác động đèn CFL15W đèn LED12,5W liên quan đến môi trƣờng tài nguyên [21] 81 v luan an Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Các phận đèn chiếu sáng LED Hình 1.2 Bộ đèn chiếu sáng LED Hình 1.3 Giản đồ mơ tả ngun lý hoạt động điốt bán dẫn Hình 1.4 Hình ảnh nguyên lý phát xạ ánh sáng LED trắng trộn màu RGB Hình 1.5 Cấu trúc LED trắng phốt [2] Hình 1.6 Phổ phát quang LED trắng phốt phổ cảm nhận mắt ngƣời (đƣờng đứt đoạn) [2] Hình 1.7 Driver cài đặt bên bóng đèn LED Hình 1.8 Driver cài đặt bên đèn LED 10 Hình 1.9 Các thấu kính phản xạ cho đèn LED 10 Hình 1.10 Một số cấu hình tản nhiệt cho loại đèn LED 11 Hình 1.11 Cơng nghệ làm lạnh đèn LED heat pipe cho đèn pha, đèn đƣờng đèn treo trần Cu-Beam™ 11 Hình 1.12 Các bƣớc chủ yếu cơng nghệ sản xuất LED [2] 12 Hình 1.13 Quy trình tổng thể để sản xuất đèn, đèn chiếu sáng LED 13 Hình 1.14 Phổ hấp thụ phổ bảng LED ứng dụng trồng nhóm tác giả Wei Fang (National Taiwan University) đề xuất [3] 14 Hình 1.15 Hai ví dụ điển hình ứng dụng hệ thống chiếu sáng dùng nguồn sáng LED 17 Hình 1.16 Sơ đồ thể giai đoạn thực LCA (Nguồn: TCVN ISO14040:2009) 21 Hình 2.1 Hình ảnh loại đèn sử dụng thí nghiệm nhân giống in vitro 30 Hình 2.2 Hình ảnh phổ ánh sáng đèn đƣợc sử dụng giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm 31 Hình 2.3 Hình ảnh phổ ánh sáng đèn đƣợc sử dụng giai đoạn sản xuất hoa Cúc 32 Hình 2.4 Hình ảnh giàn đèn LED NN tầng 33 Hình 2.5 Hình ảnh thiết bị đo ánh sáng lƣợng tử LICO-LI-250ª 34 vi luan an Hình 2.6 Hình ảnh nhà lƣới thực thí nghiệm chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ loại đèn LED 34 Hình 2.7 Cây hoa Cúc Pha Lê 35 Hình 2.8 Phạm vi, bốn giai đoạn, đầu vào đầu (các tác động đến môi trƣờng) đánh giá vòng đời sản phẩm 38 Hình 3.1 Cụm chồi Cúc đƣợc ni cấy in vitro dƣới điều kiện ánh sáng khác 48 Hình 3.2 Trồng giống vƣờn ƣơm dƣới ánh sáng đèn LED 3U B1R5W1-9W 51 Hình 3.3 Hình ảnh chiếu sáng điều khiển hoa hoa Cúc 53 Hình 3.4 Ảnh chụp luống hoa Cúc sau 56 ngày tuổi 53 Hình 3.5 So sánh tác động đến môi trƣờng đèn LED T8 B1R5W118W so với đèn Huỳnh quang FL T8-36W Daylight giai đoạn nhân giống hoa Cúc in vitro 58 Hình 3.6 So sánh số tác động đến mơi trƣờng khơng khí giai đoạn nhân giống hoa Cúc in vitro đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W đèn LED T8 B1R5W1-18W 59 Hình 3.7 So sánh số tác động đến môi trƣờng nƣớc giai đoạn nhân giống hoa Cúc in vitro đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W đèn LED T8 B1R5W1-18W 60 Hình 3.8 So sánh số tác động đến môi trƣờng đất giai đoạn nhân giống hoa Cúc in vitro đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W đèn LED T8 B1R5W1-18W 60 Hình 3.9 So sánh số động đến môi trƣờng tài nguyên giai đoạn nhân giống hoa Cúc in vitro đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W đèn LED T8 B1R5W1-18W 61 Hình 3.10 So sánh tác động đến môi trƣờng đèn LED 3U B1R5W19W so với đèn CFL 3U4T-20W giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm 64 Hình 3.11 So sánh số tác động đến môi trƣờng khơng khí giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm đèn CFL 3U4T-20W đèn LED 3U B1R5W1-9W 65 Hình 3.12 So sánh số tác động đến môi trƣờng nƣớc giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm đèn CFL 3U4T-20W đèn LED 3U B1R5W1-9W 66 vii luan an Hình 3.13 So sánh số tác động đến môi trƣờng đất giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm đèn CFL 3U4T-20W đèn LED 3U B1R5W1-9W 66 Hình 3.14 So sánh số tác động đến môi trƣờng tài nguyên giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm đèn CFL 3U4T-20W đèn LED 3U B1R5W1-9W 67 Hình 3.15 So sánh tác động đến mơi trƣờng đèn LED 3U R660-7W so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc 70 Hình 3.16 So sánh số tác động đến môi trƣờng khơng khí giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W 71 Hình 3.17 So sánh số tác động đến môi trƣờng nƣớc giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W 72 Hình 3.18 So sánh số động đến môi trƣờng đất giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W 72 Hình 3.19 So sánh số tác động đến môi trƣờng tài nguyên giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W 73 viii luan an 3U-25W để đạt đƣợc mức tƣơng đƣơng với LED 3U R660-7W) Từ số liệu tính toán bảng 3.13 cho đèn CFL chống ẩm 3U 25W đèn LED 3U R660-7W, hình 3.15 dƣới thể kết đánh giá 15 số LCA tác động đến môi trƣờng đèn LED 3U R660-7W so sánh với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc 68 luan an Bảng 3.13 So sánh tác động đến môi trường đèn LED 3U R660-7W so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc Tác động đến môi trường nước Đèn LED 3U 7W R660 Đèn CFL chống ẩm 3U 25W Loại đèn Tác động đến mơi trường khơng khí Giai đoạn LCA GWP Tiềm nóng lên tồn cầu AP Tiềm axit hóa (kg CO2eq) (kg SO2eq) POCP Tiềm tạo Ozone quang hóa (kg O3) ODP Tiềm suy giảm ơzơn (kg CFC11eq) HTP Tiềm độc tính ngƣời (kg 1,4DCBeq) FAETP - Tiềm MAETP EP Tiềm Tiềm độc tính độc tính sinh thái sinh thái phú nƣớc nƣớc biển dƣỡng (kg 1,4(kg (kg 1,4DCB-eq) PO4-eq) DCBeq) Tác động đến môi trường đất LU - Sử dụng đất đai (m2) EDP Tiềm thiệt hại hệ sinh thái (Điểm) Tác động đến mơi trường tài ngun TAETP Tiềm độc tính sinh thái cạn ARD Suy giảm tài nguyên phi sinh học (kg 1,4DCB-eq) (kg Sbeq) NHWL – Chôn lấp chất thải không nguy hại RWL Chôn lấp chất thải phóng xạ HWL Chơn lấp chất thải nguy hại (kg) (kg) (kg) NL thô 13,243 0,36239 0,003570 0,00000145 11,169 0,6426 8,5669 0,13182 1,2762 0,8681 0,016294 0,10410 1,7137 0,000993 0,001450 Sản xuất 20,534 0,10477 0,001507 0,00000149 5,799 0,4323 2,7597 0,04535 0,8947 0,6737 0,003145 0,10622 3,7138 0,000296 0,000434 Sử dụng 1.500,071 7,86635 0,050348 0,00001144 224,340 21,0558 113,0480 2,10974 23,0036 17,3464 0,136689 8,55496 34,7152 0,047769 0,025497 Tổng 1.533,849 8,33351 0,055425 0,00001438 241,309 22,1307 124,3747 2,28692 25,1744 18,8882 0,156128 8,76527 40,1427 0,049059 0,027380 NL thô 8,416 0,07842 0,001321 0,00000090 8,766 0,2485 4,2408 0,05970 0,2971 0,2221 0,004618 0,05886 2,8670 0,000572 0,001870 Sản xuất 2,277 0,02059 0,000207 0,00000007 0,968 0,0100 0,2111 0,00620 0,1775 0,1341 0,000377 0,01322 0,5196 0,000019 0,000043 Sử dụng 136,722 0,71697 0,004589 0,00000104 20,447 1,9191 10,3036 0,19229 2,0966 1,5810 0,012458 0,77973 3,1641 0,004354 0,002324 Tổng 147,415 0,81597 0,006117 0,00000200 30,181 2,1776 14,7555 0,25819 2,5712 1,9372 0,017454 0,85181 6,5508 0,004945 0,004238 10 11 14 12 11 11 10 10 15 Tỷ lệ tác động đèn LED 3U 7W so với đèn CFL 3U 25W (%) 10 13 10 69 luan an 10 10 16 SO SÁNH CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 0,02738 0,004238 0,049059 0,004945 40,1427 6,5508 8,76527 0,85181 0,156128 0,017454 18,8882 1,9372 25,1744 2,5712 2,28692 0,25819 Đèn LED 3U R660-7W 124,3747 14,7555 22,1307 2,1776 241,309 30,181 0,00001438 0,000002 0,055425 0,006117 8,33351 0,81597 147,415 1.533,849 Đèn CFL chống ẩm 3U-25W Hình 3.15 So sánh tác động đến môi trường đèn LED 3U R660-7W so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc 70 luan an Các bảng sau thể so sánh chi tiết 15 số tác động đến môi trƣờng không khí, nƣớc, đất tài nguyên của đèn LED 3U R660-7W so sánh với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc Hình 3.16 So sánh số tác động đến mơi trường khơng khí giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W 71 luan an Hình 3.17 So sánh số tác động đến môi trƣờng nƣớc giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W Hình 3.18 So sánh số động đến môi trường đất giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W 72 luan an Hình 3.19 So sánh số tác động đến môi trƣờng tài nguyên giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc đèn CFL chống ẩm 3U-25W đèn LED 3U R660-7W Từ hình cho thấy rằng, giai đoạn LCA (quá trình khai thác nguyên liệu thô, sản xuất sử dụng) 15 số tác động đến mơi trƣờng khơng khí, đất, nƣớc tài nguyên đèn LED 3U R660-7W từ 10-20% so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc Chỉ có q trình khai thác ngun liệu thơ số chôn lấp chất thải không nguy hại chất thải nguy hại đèn LED 3U R660-7W cao đèn CFL chống ẩm 3U-25W nhƣng khơng đáng kể Q trình sử dụng q trình phát sinh chất thải lớn nhất, trình sử dụng điện để thắp sáng Quá trình sản xuất q trình phát thải tất 15 số 3.2 THẢO LUẬN Từ bảng 3.1 xác định nguồn nguyên, nhiên liệu lƣợng đầu vào cho giai đoạn đèn LED T8 B1R5W1-18W, đèn LED 3U B1R5W1 9W đèn LED 3U R660-7W bảng xác định loại lƣợng chất thải phát sinh q trình khai thác ngun liệu thơ, sản xuất sử dụng loại đèn LED nghiên cứu, thấy lƣợng phát thải phát sinh 73 luan an nhiều giai đoạn sử dụng, thƣờng chiếm khoảng từ 60 – 93% tổng lƣợng chất thải phát sinh, sau đến giai đoạn khai thác nguyên liệu thô cuối giai đoạn sản xuất Tƣơng tự nhƣ đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W, đèn CFL 3U4T H8-20W đèn CFL chống ẩm 3U25W, giai đoạn phát sinh nhiều chất thải giai đoạn sử dụng, nghĩa giai đoạn dùng điện để thắp sáng So sánh đèn LED với loại đèn huỳnh quang/CFL đối chứng, cho thấy tiêu phát thải, lƣợng chất thải phát sinh từ đèn LED T8 B1R5W1-18W khoảng 50-60% so với đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W đối chứng giai đoạn nhân nhanh in vitro, đặc biệt lƣợng phát thải phát sinh từ đèn LED 3U R660-7W/đèn LED 3U B1R5W1-9W 10-20% so với đèn CFL chống ẩm 3U 25W/CFL 3U4T H8-20W đối chứng giai đoạn điều khiển hoa hoa Cúc giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm Sử dụng đèn LED tiết kiệm đƣợc 31% điện giai đoạn nhân giống in vitro tiết kiệm đƣợc đến gần 70% điện giai đoạn trồng giống điều khiển hoa Qua thấy rằng, sử dụng đèn LED vừa tiết kiệm đƣợc chi phí vừa giảm thiểu đƣợc lƣợng chất thải phát sinh trình sử dụng điện 74 luan an CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Nghiên cứu xác định tính tốn đƣợc nguồn ngun, nhiên liệu, lƣợng đầu vào cho giai đoạn vòng đời sản phẩm chiếu sáng LED cho hoa Cúc Đã xác định đƣợc loại lƣợng chất thải phát sinh tác động đến mơi trƣờng khơng khí, nƣớc, đất tài nguyên trình khai thác nguyên liệu thô, sản xuất sử dụng sản phẩm chiếu sáng nhƣ đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W, đèn CFL 3U4T H8-20W, đèn CFL chống ẩm 3U-25W, đèn LED T8 B1R5W1-18W, đèn LED 3U B1R5W1-9W đèn LED 3U R660-7W canh tác hoa Cúc Đã tính tốn, đánh giá hiệu lƣợng đánh giá tác động đến môi trƣờng đèn LED so với đèn huỳnh quang T8/CFL canh tác hoa Cúc từ giai đoạn nhân giống in vitro, giai đoạn trồng giống vƣờn ƣơm điều khiển hoa hoa Cúc Tất nguyên vật liệu, trình sản xuất, sử dụng phát thải chất ô nhiễm môi trƣờng từ q trình đƣợc tính tốn, phân tích Từ kết nghiên cứu cho thấy rằng: - Sử dụng đèn LED thay đèn huỳnh quang T8 CFL giai đoạn canh tác hoa Cúc khẳng định hiệu tiết kiệm lƣợng từ 3070% điện tiêu thụ, vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm thiểu lƣợng chất thải phát sinh trình sử dụng điện - Các tác động đến môi trƣờng lớn hai hệ thống chiếu sáng huỳnh quang/CFL chiếu sáng LED từ giai đoạn sử dụng điện để thắp sáng đèn - Các tác động đến môi trƣờng đèn LED suốt vòng đời sản phẩm thấp nhiều so với đèn huỳnh quang T8 CFL, đặc biệt giai đoạn trồng giống điều khiển hoa, đèn LED 3U B1R5W19W/đèn LED 3U R660-7W giảm lƣợng chất thải phát sinh so với đèn CFL 3U4T H8-20W/đèn CFL chống ẩm 3U 25W từ 80-90% 75 luan an Nhìn chung, LED nguồn ánh sáng thân thiện với môi trƣờng so với đèn huỳnh quang/CFL 4.2 KIẾN NGHỊ - Dần thay đèn huỳnh quang T8 đèn LED T8 B1R5W1-18W với phổ ánh sáng thích hợp phịng/trung tâm ni cấy mơ in vitro; - Tăng cƣờng truyền thông, quảng bá để ngƣời trồng hoa biết, sử dụng đèn LED 3U B1R5W1-9W/đèn LED 3U R660-7W thay đèn CFL 3U4T H8-20W/đèn CFL chống ẩm 3U-25W canh tác hoa Cúc (giai đoạn trồng giống điều khiển hoa hoa Cúc); - Tăng cƣờng sản xuất sử dụng sản phẩm LED Việt Nam; - Sớm loại bỏ dần đèn Huỳnh quang có chứa thủy ngân độc hại mơi trƣờng đất, nƣớc, khơng khí tác động xấu đến sức khỏe ngƣời (ví dụ: sau vụ cháy Cơng ty Cổ phần bóng đèn Phích nƣớc Rạng Đơng, công ty định dừng sản xuất đèn huỳnh quang) - Giai đoạn khai thác nguyên liệu thô để sản xuất đèn tác động phần không nhỏ đến môi trƣờng sau giai đoạn sử dụng sản phẩm, đồng thời chế tạo chip LED đòi hỏi cần có cơng nghệ đại, nguồn đầu tƣ lớn học viên xin đề xuất khơng sản xuất chip LED (nguồn gây tác động môi trƣờng chủ yếu) nhà sản xuất nên hƣớng đến việc tăng cƣờng hiệu suất đèn để giảm tác động đến môi trƣờng./ 76 luan an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] Solid-State Lighting Research and Development: Multi-Year Program Plan, 2015, DOE MYPP 2015; Phan Hồng Khôi, 2018, Các khái niệm LED đèn chiếu sáng LED, Chương 1, Tr.1-32, sách Công nghệ chiếu sáng LED ứng dụng, NXB Thanh Niên, xuất tháng 12/2018, ISBN 978-604-973705-3 [3] Wei Fang, Chi-Chung Chen, Yung-Yi Lee, Ming-Yih Chang, 2009, Development of LED Lids for Tissue Culture Lighting, 6th International Symposium of Light in Horticulture, Nov 15-19, Tsukuba, Japan [4] Phan Hồng Khơi, Hồng Cao Dũng, Nguyễn Thị Bắc Kinh, Nguyễn Văn Thao, Vũ Đình Thịnh, Phạm Quốc Việt, Hồng Thị Thu Linh, Đỗ Thị Gấm, Chu Hoàng Hà, Nguyễn Thúy Hƣờng, Dƣơng Tấn Nhựt, Nguyễn Thị Thu Hiền, Hà Thị Thanh Bình, Phan Thanh Bình, Nguyễn Thị Mai, 2014, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ chiếu sáng LED ứng dụng nuôi cấy mô thực vật, nhân giống trồng, Hội nghị sơ kết kỳ Chương trình Tây Nguyên 3, Hà Nội, ngày 01, 02/7/2014 [5] Plant Factory – Mini, City, Container Farm LED grow lighting, (PARUS Co., Ltd, POSCO Apartment-2010) PARUS Factory: KOREA (Factory) : 112 Whasung-ri, Sungnam-myun, Dongnam-gu, Cheonan city, Korea, T +82-41-5665323 F +82-41-5675323, CHINA (R&D) : Shimao Bldg 7F 717, 1197 WuZhong Rd, Minhang District, Shanghai, China Tel 86.21.6405.3510; Fax 86.21.6405.3520, sales@parusonline.com [6] Vertical 'Pinkhouses': The Future Of Urban Farming, 2013, http://www.npr.org/sections/thesalt/2013/05/21/185758529/verticalpinkhouses-the-future-of-urban-farming [7] Đỗ Thị Gấm, Phan Hồng Khơi, Chu Hồng Hà, Phạm Bích Ngọc, Nguyễn Khắc Hƣng, Hà Thị Thanh Bình, Nguyễn Nhƣ Chƣơng, Lƣờng Tú Nam, Nguyễn Thị Thúy Bình, 2017, Ảnh hƣởng ánh sáng LED 77 luan an đến sinh trƣởng, phát triển lan Kim Tuyến (Anoectochilus roxburghii) in vitro, Tạp chí Cơng nghệ sinh học, 15(1), 97-104, 2017 [8] Nguyễn Thị Mai, Phan Thanh Bình, Phan Hồng Khơi, Đỗ Thị Gấm, Nguyễn Khắc Hƣng, Phạm Bích Ngọc, Chu Hồng Hà, Hà Thị Thanh Bình, 2016, Bƣớc đầu khảo sát ảnh hƣởng ánh sáng LED (light emiting diode) đến khả tái sinh cà phê Vối (Coffea canephora) qua phơi soma, Tạp chí Sinh học, 2016, 38(2): 228-235 [9] Dƣơng Tấn Nhựt (2010), Một số phương pháp, hệ thống nghiên cứu công nghệ sinh học thực vật, NXB Nông nghiệp, 124-127 [10] International Standard ISO 14040, 1997, Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework; [11] Bộ Tiêu chuẩn quốc gia TCVN ISO 14040:2009, ISO 14040:2006 Quản lý môi trường – Đánh giá vòng đời sản phẩm – Nguyên tắc khuôn khổ (Environmental management - Life cycle assessment Principles and framework) [12] Office of Energy Efficiency and Renewable Energy - US Department of Energy, 2012, Life-Cycle Assessment of Energy and Environmental Impacts of LED Lighting Products Part I: Review of the Life-Cycle Energy Consumption of Incandescent, Compact Fluorescent, and LED Lamps [13] Ecoinvent life cycle impact assessment database, http://www.ecoinvent.org [14] Matthews, D M., 2009, Energy Consumption in the Production of High-Brightness Light- Emitting Diodes Sustainable Systems and Technology, 1-6 [15] Navigant Consulting Europe, Ltd., 2009, Life Cycle Assessment of Ultra-Efficient Lamps London: DEFRA [16] Osram, 2009, Executive Summary: Life Cycle Assessment of Illuminants - A Comparison of Light Bulbs, Compact Fluorescent Lamps and LED Lamps [17] Navigant Consulting Europe, Ltd., 2009, Life Cycle Assessment of Ultra-Efficient Lamps London: DEFRA 78 luan an [18] Hendrickson, C T., 2010, Reducing environmental burdens of solidstate lighting through end-of-life design Environmental Research Letters [19] Life-cycle Energy Consumption of Solid-State Lighting, The information from this study was extracted from a poster presented at the 2011 DOE SSL R&D Workshop [20] Parker Helble, Elena Hoff, Andy Stein, and Jessica Welch, Comparative Life Cycle Assessment of Lamps Used in a Classroom at Arizona State University, Final report of Life Cycle Assessment for Civil Systems – Dr Chester SOS 598 : Spring 2014 [21] Office of Energy Efficiency and Renewable Energy - US Department of Energy, 2012, Life-Cycle Assessment of Energy and Environmental Impacts of LED Lighting Products Part 2: LED Manufacturing and Performance [22] US Environmental Protection Agency, Frequent Questions about Regulations that Affect the Management and Disposal of MercuryContaining Light Bulbs (Lamps) Retrieved from http://www.epa.gov/osw/hazard/wastetypes/universal/ lamps/faqs.htm [23] Báo cáo “Đánh giá ảnh hưởng cường độ chiếu sáng đèn LED NN đến giai đoạn nhân nhanh In vitro hoa Cúc Pha lê” đề tài TN18/C08, Bản lƣu Trung tâm Phát triển Công nghệ cao [24] Báo cáo “Đánh giá hiệu hệ thống chiếu sáng đèn LED NN đến trình nhân giống hoa Cúc pha lê giai đoạn vườn ươm” đề tài TN18/C08, Bản lƣu Trung tâm Phát triển Công nghệ cao [25] Báo cáo “Xây dựng cơng thức thí nghiệm chọn địa điểm triển khai thí nghiệm chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ đèn LED chuyên dụng sản xuất hoa Cúc Pha lê, Kim cương, Farm” đề tài TN18/C08, Bản lƣu Trung tâm Phát triển Công nghệ cao 79 luan an PHỤ LỤC Bảng PL.1 Các tác động đèn CF-15W đèn LED-12,5W liên quan đến mơi trường khơng khí [21] Đèn LED12,5W Đèn CFL15W Loại đèn Tác động đến mơi trường khơng khí Giai đoạn LCA GWP Tiềm nóng lên tồn cầu (kg CO2-eq) POCP - Tiềm ODP - Tiềm AP - Tiềm tạo suy axit Ozone quang giảm ơzơn hóa hóa (kg CFC11(kg SO2-eq) (kg O3) eq) HTP - Tiềm độc tính ngƣời (kg 1,4-DCBeq) Nguyên liệu thô 10,680 0,29225 0,002879 0,00000117 9,007 Sản xuất 16,560 0,08449 0,001215 0,00000120 4,677 Sử dụng 277,380 1,89095 0,012103 0,00000275 53,928 Tổng 304,620 2,26769 0,016197 0,00000512 67,612 Nguyên liệu thô 12,752 0,11881 0,002002 0,00000136 13,282 Sản xuất 3,450 0,03119 0,000313 0,00000010 1,466 Sử dụng 234,756 1,60038 0,010243 0,00000233 45,641 Tổng 250,958 1,75038 0,012558 0,00000378 60,389 Bảng PL.2 Các tác động đèn CFL-15W đèn LED-12,5W liên quan đến môi trường nước [21] Đèn LED12,5W Đèn CFL15W Loại đèn Tác động đến môi trường nước Giai đoạn LCA FAETP - Tiềm độc tính sinh thái nƣớc (kg 1,4-DCB-eq) MAETP - Tiềm độc tính sinh thái dƣới nƣớc biển (kg 1,4-DCB-eq) EP - Tiềm phú dƣỡng (kg PO4-eq) Nguyên liệu thô 0,5182 6,9088 0,10631 Sản xuất 0,3486 2,2256 0,03657 Sử dụng 5,0615 27,175 0,50715 Tổng 5,9283 36,3094 0,65003 Nguyên liệu thô 0,3765 6,4255 0,09046 Sản xuất 0,0151 0,3198 0,00939 Sử dụng 4,2838 22,9991 0,42922 Tổng 4,6754 29,7444 0,52907 80 luan an Đèn LED12,5W Đèn CFL15W Loại đèn Bảng PL.3 Các tác động đèn CFL-15W đèn LED-12,5W liên quan đến môi trường đất.[21] Tác động đến môi trường đất Giai đoạn LCA EDP - Tiềm thiệt hại hệ sinh thái (Điểm) LU - Sử dụng đất đai (m2) TAETP - Tiềm độc tính sinh thái cạn (kg 1,4-DCB-eq) Nguyên liệu thô 1,0292 0,7001 0,013140 Sản xuất 0,7215 0,5433 0,002536 Sử dụng 5,5297 4,1698 0,032858 Tổng 7,2804 5,4132 0,048534 Nguyên liệu thô 0,4501 0,3365 0,006997 Sản xuất 0,2689 0,2032 0,000572 Sử dụng 4,6800 3,5291 0,027809 Tổng 5,3991 4,0687 0,035378 Bảng PL.4 Các tác động đèn CFL15W đèn LED12,5W liên quan đến môi trường tài nguyên [21] Đèn LED12,5W Đèn CFL15W Loại đèn Tác động đến môi trường tài nguyên Giai đoạn LCA Suy giảm tài nguyên phi sinh học (kg Sb-eq) Chôn lấp chất thải không nguy hại (kg) Chôn lấp chất thải phóng xạ (kg) Chơn lấp chất thải nguy hại (kg) Nguyên liệu thô 0,08395 1,3820 0,000801 0,001169 Sản xuất 0,08566 2,9950 0,000239 0,000350 Sử dụng 2,05648 8,3450 0,011483 0,006129 Tổng 2,22609 12,7220 0,012523 0,007648 Nguyên liệu thô 0,08918 4,3440 0,000867 0,002834 Sản xuất 0,02003 0,7873 0,000028 0,000066 Sử dụng 1,74047 7,0628 0,009719 0,005188 Tổng 1,84968 12,1941 0,010614 0,008087 81 luan an 82 luan an ... đề tài ? ?Đánh giá hiệu lượng tác động đến môi trường đèn LED canh tác hoa Cúc? ?? để đánh giá hiệu lƣợng tác động đến môi trƣờng việc sử dụng đèn LED so sánh với đèn huỳnh quang compact đèn huỳnh... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Hoàng Thị Thu Linh ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA ĐÈN... loại đèn LED, đèn CFL đèn huỳnh quang T8 43 3.1.3 Kết đánh giá hiệu lƣợng tác động đến môi trƣờng đèn LED so sánh với đèn CFL đèn huỳnh quang T8 sử dụng để nhân giống điều khiển hoa hoa Cúc