Tiểu luận công nghệ sinh thái công nghệ sinh thái và năng lượng

Công nghệ sinh thái giúp chúng ta khắc phục những hạn chế của các nguồn năng lượng đang sử dụng và đồng thời tìm kiếm tạo ra các nguồn năng lượng mới đáp ứng nhu cầu của sự phát triển..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN  Cơng Nghệ Sinh Thái Tiểu luận: CÔNG NGHỆ SINH THÁI VÀ NĂNG LƯỢNG Tiểu luân công nghệ GVHD: Ts Lê Quốc Tuấn Thực hiện: Nhóm 9_Lớp DH08DL Nguyễn Đài Bắc 08157019 Nguyễn Thị Dung 08157036 Nguyễn Đăng Khoa 08157087 Đoàn Thị Lài 08157094 Lâm Thị Xuân Nhi 08157145 Nguyễn Thị Thiên Thanh 08157182 Nguyễn Minh Tuấn 08157246 Tháng 3/2011 Công nghệ sinh thái lượng MỤC LỤC I Lời mở đầu II Tổng quan công nghệ sinh thái Khái niệm 2 Quá trình hình thành phát triển Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh thái III Tổng quan lượng Khái niệm Các nguồn lượng sử dụng .4 Hiện trạng việc sử dụng lượng 3.1 Thế giới 3.2 Việt Nam IV Ứng dụng công nghệ sinh thái lượng Tầm quan trọng việc ứng dụng CNST lượng Tiểu luân công nghệ Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh thái lượng 2.1 Nghiên cứu tạo nguồn lượng an toàn, thân thiện với môi trường 2.1.1 Sản xuất ứng dụng Hydrogen .9 2.1.2 Sản xuất dầu thực vật (dầu sinh học) 14 2.1.3 Biogas 17 2.1.4 Các nguồn lượng khác 25 2.2 Khắc phục hậu môi trường việc khai thác sử dụng lượng 27 2.2.1 Xử lý khí thải sinh từ việc sử dụng lượng 27 2.2.2 Tăng hiệu khai thác sử dụng lượng 31 2.3 Hạn chế việc ứng dụng CNST lượng 35 V Kết luận .38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 Nhóm 9_Lớp DH08DL Cơng nghệ sinh thái lượng I Lời mở đầu Như biết, công nghệ sinh thái xuất khoảng thời gian gần đây, thành tựu mà công nghệ sinh thái đem lại đáng kể Hầu hết tất nghành sản xuất có tham gia công nghệ sinh thái việc ứng dụng kỹ thuật mới, cơng trình xử lý chất thải, thiết kế mới…và đem lại kết mong đợi Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng cơng nghệ sinh thái lượng Công nghệ sinh thái giúp khắc phục hạn chế nguồn lượng sử dụng đồng thời tìm kiếm tạo nguồn lượng đáp ứng nhu cầu phát triển Việc ứng dụng công nghệ sinh thái giúp trả lời nhũng câu hỏi hóc búa mà thực tiễn phát triển đặt II Tổng quan công nghệ sinh thái Khái niệm Công nghệ sinh thái kết hợp quy luật sinh thái công nghệ để giải Tiểu luân công nghệ vấn đề môi trường điều tra ô nhiễm, cải tạo nhiễm, xử lý chất thải Có thể định nghĩa theo cách khác: “Công nghệ sinh thái thiết kế dùng cho xử lý chất thải, kiểm sốt xói mịn, phục hồi sinh thái nhiều ứng dụng khác nhằm hướng tới phát triển bền vững” Q trình hình thành phát triển Cơng nghệ sinh thái năm 1960, xuất phát từ việc nghiên cứu q trình làm mơi trường Ứng dụng sinh vật xử lý nước thải, chất thải phục hồi nguồn tài nguyên đất tài nguyên nước HT Odum người đầu kỹ thuật sinh thái để ứng dụng cho mục tiêu Ơng tiến hành thí nghiệm thiết kế hệ sinh thái lớn Port Aranasa, Texa (HT Odum, 1963), thành phố Morehead, Bắc Carolina (HT Odum, 1985, 1989) Gainesville, Florida (Ewel HT Odum, 1984) Hiện người ta sử dụng hệ sinh thái tự nhiên để tái tạo tài nguyên; sử dụng hệ sinh thái nhân tạo để xử lý nguồn nước, đất khơng khí; phục hồi tài ngun Nhóm 9_Lớp DH08DL Công nghệ sinh thái lượng đất, tài nguyên thực vật cho vùng nông thôn; kiến tạo cảnh quan đô thị Các hệ sinh thái ứng dụng hiệu vệc đóng kín chu trình sinh địa hóa Các lĩnh vực ứng dụng cơng nghệ sinh thái Tuy lĩnh vực phát triển ứng dụng công nghệ sinh thái đáng kể, bao gồm nông nghiệp;, công nghiệp; xử lý nước cấp, nước thải, chất thải, khí thải; xử lý kim loại nặng, chất hữu cơ; sử dụng lượng; phục hồi tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên rừng… Các hoạt động công nghệ sinh thái trọng là:  Công nghệ sạch: liên quan đến thay dổi quy trình sản xuất, thay đổi cơng nghệ thay đổi nguyên liệu đầu vào  Công nghệ phân hủy sinh học: dùng thể sống phân hủy chất độc thành chất khơng độc nước, khí CO2 vật liệu khác Bao gồm cơng nghệ kích thích sinh học: bổ sung chất dinh dưỡng để kích thích sinh trưởng vi sinh vật phân hủy chất thải có sẵn mơi trường, cơng Tiểu luân công nghệ nghệ bổ sung vi sinh vật vào môi trường để phân hủy chất ô nhiễm, công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại chất ô nhiễm khác thực vật nấm  Dự phòng mơi trường: phát triển thiết bị dị theo dõi mơi trường, đặc biệt dị nước khí thải cơng nghiệp trước giải phóng mơi trường III Tổng quan lượng Khái niệm Năng lượng định nghĩa lực làm vật thể hoạt động Có nhiều dạng lượng như: động làm dịch chuyển vật thể, nhiệt làm tăng nhiệt độ vật thể, v.v Trong thời kỳ sơ khai lồi người, nhiệt sinh đốt than khí sử dụng trực tiếp vào việc sưởi ấm nấu nướng Sau đó, nhiệt dùng để chạy máy móc xe cộ Ngồi ra, nhiệt cịn làm chạy tua bin máy phát điện để sản xuất điện Điện tiện lợi, sử dụng việc ấn nút nên việc sử dụng rộng rãi Trong xã hội văn minh ngày nay, người khơng thể Nhóm 9_Lớp DH08DL Công nghệ sinh thái lượng sống thiếu lượng Nhưng nguồn lượng hữu hạn nên nhân loại phải sử dụng lượng cách hiệu khơng lãng phí Các nguồn lượng sử dụng  Năng lượng tự nhiên ( NL mặt trời, NL gió,…)  Năng lượng sinh học (biogas )  Năng lượng hạt nhân (urnium )  Năng lượng hóa thạch (than, dầu, ) Hiện trạng việc sử dụng lượng 3.1 Thế giới Năng lượng vấn đề quan trọng, có tác động to lớn đến phát triển kinh tế xã hội tất nước giới Những khủng hoảng lượng thập kỷ qua minh chứng xác thực cho tác động Theo quan lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) năm 2010, than Tiểu luân công nghệ nguồn lượng tiêu thụ lớn nhất, chiếm 27% tổng tiêu thụ lượng toàn cầu Năng lượng hóa thạch khan giới trạng khai thác mức tài nguyên nhu cầu sử dụng lượng người ngày lớn Theo ''Triển vọng lượng quốc tế 2002'' (IEO2002), tiêu thụ lượng giới dự báo tăng 60% thời gian 21 năm, kể từ 1999 đến 2020 (thời kỳ dự báo) Đặc biệt, nhu cầu lượng nước phát triển châu Á Trung Nam Mỹ, dự báo tăng gấp bốn lần thời gian từ 1999 tới 2020, chiếm khoảng nửa tổng dự báo giá tăng tiêu thụ lượng giới vào khoảng 83% tổng gia tăng lượng riêng giới phát triển 3.1.1 Nhu cầu tiêu thụ dầu Trong nhiều thập kỷ qua, dầu nguồn lượng sơ cấp chủ yếu giới dự báo cịn tiếp tục giữ vị trí này, chiếm 40% tổng tiêu thụ lượng giới suốt thời kỳ từ 1999 tới 2020 Trong thời kỳ này, dự báo tiêu thụ dầu giới tăng khoảng 2,2%/năm, từ 75 triệu thùng/ngày (năm 1999) lên 199 triệu thùng/ngày (năm 2020) Mặc dù nước cơng nghiệp hố tiếp tục tiêu thụ nhiều sản phẩm dầu Nhóm 9_Lớp DH08DL Cơng nghệ sinh thái lượng nước phát triển, song khoảng cách thu hẹp nhanh Năm 1999, nước phát triển tiêu thụ 58% lượng dầu nước cơng nghiệp hố tiêu thụ; đến năm 2020, dự báo nước tiêu thụ tới 90% lượng dầu tiêu thụ nước cơng nghiệp hố Dự báo tăng tiêu thụ dầu nước cơng nghiệp hố chủ yếu xảy lĩnh vực giao thông vận tải, nơi chưa có nguồn nhiên liệu thay cạnh tranh với dầu Trong nước phát triển, nhu cầu dầu dự báo tăng tất ngành sở hạ tầng lượng nước hoàn thiện, nên nhân dân nước chuyển từ sử dụng nhiên liệu truyền thống củi để sưởi ấm nấu nướng sang điện, ga Ngoài sản phẩm hoá dầu sử dụng cơng nghiệp 3.1.2 Nhu cầu tiêu thụ khí tự nhiên Khí tự nhiên (KTN) dự báo nguồn lượng có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, tăng gần gấp đôi thời kỳ dự báo, đạt tới 460 m3 tỷ vào năm 2020 Lần tiêu thụ KTN vượt qua tiêu thụ than đá vào năm 1999, dự báo năm 2020, vượt mức tiêu thụ than khoảng 38% Tỷ lệ tiêu thụ KTN tổng tiêu thụ Tiểu luân công nghệ lượng dự báo tăng từ 23% năm 1999 lên 28% năm 2020 KTN chiếm phần gia tăng lớn để sử dụng phát điện, chiếm khoảng 43% tổng gia tăng lượng dùng phát điện Sử dụng KTN tăng nhanh nhu cầu dùng làm nhiên liệu có hiệu suất cao nhà máy điện sử dụng tuabin khí mới, cịn số nguyên nhân khác giá cả, tác động mơi trường, đa dạng hố nhiên liệu, an ninh lượng, tăng trưởng kinh tế nói chung v.v Trong giới phát triển, việc gia tăng sử dụng KTN có tốc độ cao nhất, với tốc độ tăng trung bình hàng năm suốt thời kỳ dự báo 5,3%, nhằm đáp ứng nhu cầu phục vụ phát điện phát triển công nghiêp 3.1.3 Nhu cầu tiêu thụ than Khoảng 65% tiêu thụ than giới để phát điện Tiêu thụ than giới bắt đầu gia tăng chậm kể từ thập kỷ 80 dự báo xu hướng tiếp tục suốt thời kỳ dự báo, với tốc độ tăng trung bình 1,7%/năm Năm 1999, than cung cấp 22% tiêu thụ lương sơ cấp giới, năm 1985 số 27%; dự báo tới 2020, giảm xuống 20% Tuy nhiên, than cịn chiếm ưu Nhóm 9_Lớp DH08DL Công nghệ sinh thái lượng nhiều thị trường lượng, đặc biệt Trung Quốc Ấn Độ, tỷ lệ sử dụng than chiếm tới 83% tổng dự báo tăng tiêu thụ than toàn cầu Tiêu thụ than cốc dự báo giảm nhẹ hầu hết khu vực giới có tiến kỹ thuật sản xuất thép, tăng sản lượng lò hồ quang điện, tiếp tục thay thép vật liệu khác ứng dụng phục vụ người tiêu dùng 3.1.4 Điện hạt nhân Theo dự báo cơng suất điện hạt nhân giới tăng từ 350GW (năm 2000) lên 363 GW năm 2010, sau giảm xuống cịn 359GW năm 2020 Tốc độ gia tăng nhanh phát điện hạt nhân nước phát triển, với tốc độ tăng trung bình năm 4,7 % suốt thời kỳ dự báo Đặc biệt, nước phát triển châu Á có gia tăng lớn công suất phát điện hạt nhân Ở nước này, số lò phản ứng xây dựng chiếm tới nửa số lò phản ứng xây dựng tồn giói bao gồm lị Trung Quốc, Hàn Quốc, Ấn Độ Đài Loan Tiểu luân công nghệ 3.1.5 Năng lượng tái tạo Dự báo sử dụng lượng tái tạo tăng 53% thời kỳ dự báo (19992020), song tỷ lệ % tổng tiêu thụ lượng giảm nhẹ xuống 8% vào năm 2020 Sự tăng trưởng nguồn lượng tái tạo tiếp tục bị hạn chế nhiên liệu hố thạch có giá tương đối rẻ Năng lượng tái tạo tăng mạnh chủ yếu nhờ vào cơng trình thuỷ điện quy mơ lớn, đặc biệt Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia nước châu Á phát triển khác Ví dụ: Cơng trình đại thuỷ điện đập Tam Hiệp 18.200 MW Trung Quốc; Thuỷ điện Bakun 2.400 MW Malaysia 3.1.6 Cường độ lượng Trong thời kỳ dự báo, cường độ lượng nước cơng nghiệp hố giảm (có hiệu hơn) khoảng 1,3%/năm Cường độ lượng nước phát triển giảm khoảng 1,2%/năm kinh tế bắt đầu có biểu giống nước cơng nghiệp hố Đó kết việc nâng cao mức Nhóm 9_Lớp DH08DL Công nghệ sinh thái lượng sống nhờ tăng trưởng kinh tế đạt 3.2 Việt Nam Ngành lượng Việt Nam năm qua có bước phát triển mạnh tất khâu thăm dò, khai thác, sản xuất, truyền tải, phân phối, xuất nhập lượng Ngành lượng đáp ứng đủ lượng cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước Quy mơ ngành điện, than, dầu khí vượt hẳn 10 năm trước, khả tự chủ ngành bước nâng lên, góp phần thúc đẩy nghiệp cơng nghiệp hố, đại hoá đất nước Tuy nhiên, thành tựu tiến đạt chưa đủ để đưa ngành lượng vượt qua tình trạng phát triển Đến nay, Việt Nam nước có mức sản xuất tiêu thụ lượng bình quân đầu người thấp xa so với mức trung bình giới nhiều nước khu vực Trình độ phát triển ngành nhiều yếu kém, bất cập, chủ yếu là:  Hiệu suất chung ngành lượng thấp Nhiều sở sản xuất lượng phải trì cơng nghệ cũ, lạc hậu, có tiêu kinh tế kỹ thuật Tiểu luân công nghệ thấp, hiệu suất thấp gây ô nhiễm môi trường Trong khâu sử dụng lượng, hiệu suất thấp thiết bị cũ, lạc hậu Đa số ngành công nghiệp kinh tế ngành thuộc loại có cường độ lượng cao  Hiệu hoạt động sản xuất kinh doanh chưa cao, suất lao động ngành (nhất than điện) thấp Chưa thu hút đáng kể vốn đầu tư từ khu vực kinh tế nhà nước vào phát triển ngành  Việc định giá lượng nhiều bất cập (còn bù lỗ, bù chéo lớn nhóm khác hàng…), gây bất lợi cho phát triển sản xuất kinh doanh không phù hợp với xu hướng sách giá lượng nước khu vực giới  Đầu tư phát triển lượng thấp so với nhu cầu, thủ tục đầu tư phức tạp, tiến độ thực nhiều cơng trình bị chậm… Điều ảnh hưởng khơng nhỏ đến q trình phát triển ngành; ảnh hưởng đến việc đảm bảo cung cấp đầy đủ, an toàn lượng cho kinh tế quốc dân Nhóm 9_Lớp DH08DL Cơng nghệ sinh thái lượng  Vì vậy, cần phải có kế hoạch phát triển lượng dài hạn đề sách lượng quốc gia, để góp phần thực thành công mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế xã hội Đảng IV Ứng dụng công nghệ sinh thái lượng Tầm quan trọng việc ứng dụng CNST lượng Như biết, lượng có vai trị quan trọng đời sống, sinh hoạt sản xuất người Mọi hoạt động từ nấu ăn, đun nước thường ngày hoạt động sản xuất nhà máy, xí nghiệp bắt buộc phải có lượng mà chủ yếu xăng, dầu, gas…đều có nguồn gốc từ lượng hóa thạch Việc sử dụng lượng hóa thạch mang lại thay đổi to lớn xã hội lồi người, nâng cao trình độ phát triển xã hội, đem lại sống ấm no Tuy nhiên việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây nên tàn phá môi trường, khan nguồn tài nguyên, biến đổi khí hậu…, đặt người trước thách thức phát triển Trước thách thức này, người ta nhận thấy việc ứng dụng công nghệ Tiểu luân công nghệ sinh thái vào lượng chìa khóa để giải vấn đề, vượt qua trở ngại quy luật phát triển Công nghệ sinh thái giúp khắc phục nhược điểm nhiên liệu hóa thạch việc thải CO2 loại khí gây nên tượng hiệu ứng nhà kính dẫn đến biến đổi khí hậu tồn cầu Ngồi lượng hóa thạch nguồn tài nguyên vô tận, đến lúc chúng bị cạn kiệt, người trông đợi vào chúng mà phải tìm nguồn lượng an tồn hơn, thân thiện để thay thế, mà cơng nghệ sinh thái giúp việc Nhóm 9_Lớp DH08DL Cơng nghệ sinh thái lượng Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh thái lượng 2.1 Nghiên cứu tạo nguồn lượng an tồn, thân thiện với mơi trường 2.1.1 Sản xuất ứng dụng Hydrogen 2.1.1.1 Hydro - nguồn lượng vô tận thân thiện với mơi trường Hydro loại khí có nhiệt cháy cao tất loại nhiên liệu thiên nhiên Đặc điểm quan trọng hydro phân tử khơng chứa ngun tố hóa học khác, cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên sản phẩm cháy chúng nước (H2O), gọi nhiên liệu lý tưởng Đặc biệt Hydro nguồn nhiên liệu an tồn, khơng thể gây cố môi trường cho người sử dụng làm nhiên liệu phóng tàu vũ trụ Hydro xem nguồn lượng vô tận, sản xuất từ nước lượng mặt trời, hydro thu cịn gọi hydro nhờ lượng mặt trời (solar hydrogen) Nước ánh nắng mặt trời có vơ tận khắp nơi hành tinh Tiểu luân công nghệ Năng lượng mặt trời thiên nhiên ban cho hào phóng vĩnh hằng, khoảng 3x1024 J/ngày, tức khoảng 104 lần lượng tồn giới tiêu thụ năm Vì vậy, hydro nhờ lượng mặt trời nguồn nhiên liệu vô tận, sử dụng từ kỷ qua kỷ khác bảo đảm an toàn lượng cho loài người mà khơng sợ cạn kiệt, khơng thể có khủng hoảng lượng bảo đảm độc lập lượng cho quốc gia, không quốc gia độc quyền sở hữu tranh giành nguồn lượng hydro xảy với lượng hóa thạch 2.1.1.2 Các phương pháp sản xuất lượng hydrogen Có hai phương pháp tạo hydro cách bền vững an tồn dùng lượng là:  Phương pháp điện phân nước quang điện phân  Phương pháp sinh học Nhóm 9_Lớp DH08DL