Nghiên cứu tiềm năng tái tạo năng lượng từ rác và giải pháp phát triển sản xuất cho các doanh nghiệp Điện rác trên Địa bàn thành phố hà nội

“Nghiên cứu tiềm năng tái tạo năng lượng từ rác và giải pháp phát triển sản xuất cho các doanh nghiệp điện rác trên địa bàn thành phố Hà Nội” A, MỞ ĐẦU I, Tính cấp thiết của đề tài - C

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THƯƠNG MẠI

- -BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG TỪ RÁC VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN SẢN XUẤT CHO CÁC DOANH NGHIỆP ĐIỆN RÁC TRÊN ĐỊA

BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI Nhóm thực hiện : Dịch Cảnh Hoàng Nam K58QT2

: Khuất Thị Phương Thảo K58QT2

: Phạm Thu Trang K58QT2 : Vũ Ngọc Ánh K58QT3 : Nguyễn Thị Thanh Thuý K58QT2

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Thu Hà

Hà Nội - 2023

MỤC LỤC

I, Tính cấp thiết của đề tài 3

II, Đối tượng nghiên cứu 5

III, Phạm vi nghiên cứu 6

IV, Mục tiêu nghiên cứu 6

V, Câu hỏi nghiên cứu 7

VI, Tổng quan nghiên cứu 7

“Nghiên cứu tiềm năng tái tạo năng lượng từ rác và giải pháp phát triển sản xuất cho các doanh nghiệp điện rác trên địa bàn thành phố Hà Nội”

A, MỞ ĐẦU

I, Tính cấp thiết của đề tài

-   Cuộc cách mạng công nghiệp lần 2 diễn ra từ những năm 1870 đến khi chiến tranh thế giới thứ nhất nổ ra là một cuộc cách mạng về khoa học và kỹ thuật, chuyển nền sản xuất sang cơ sở dựa trên điện cơ khí và tự động hóa cục bộ Sử dụng năng lượng điện và dây chuyền sản xuất để sản xuất hàng loạt với quy mô lớn Ngành công nghiệp điện thế giới hiện nay chủ yếu dựa trên công nghệ nhiệt điện và thủy điện, đem đến sự phát triển văn minh cho nhân loại Tuy nhiên, bản thân các loại hình năng lượng này cũng đã bộc lộ không ít những tác động tiêu cực với môi trường tự nhiên

-   Quá trình sản xuất điện và nhiệt điện từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tạo ra một lượng lớn khí thải trên toàn cầu, việc đốt nhiên liệu hóa thạch góp phần nhiều nhất vào tình trạng biến đổi khí hậu hiện nay, chiếm hơn 75% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu và gần 90% tổng lượng phát thải carbon dioxide (CO2) Trái đất nóng lên, nắng nóng kéo dài trong nhiều thập kỷ qua đã làm bùng phát những đám cháy rừng nghiêm trọng khu vực Địa Trung Hải, thiêu rụi gần 100.000 ha rừng trong năm nay, được thủ tướng Hy Lạp gọi là “thảm họa sinh thái lớn chưa từng có trong nhiều thập kỷ” ở nước này Các vụ cháy trong mùa hè vừa qua đã cướp đi sinh mạng của 80 người tại Algeria và Thổ Nhĩ Kỳ Italy và Tây Ban Nha cũng chịu nhiều thiệt hại do các đám cháy lớn không thể kiểm soát Năng lượng hóa thạch là có hạn trong khi nhu cầu của con người ngày một gia tăng Việc đốt, tiêu thụ nhiên liệu quá mức dẫn tới tình trạng cạn kiệt nhiên liệu diễn ra trầm trọng Ước tính trữ lượng dầu mỏ trên thế giới chỉ còn đủ dùng cho 53 năm, trữ

lượng khí thiên nhiên dùng được khoảng 55 năm nữa và than đá là 113 năm nữa (nếu tốc độ khai thác và tiêu thụ như hiện tại) Còn ở nước ta, với tốc độ khai thác hiện nay, sẽ còn 34 năm dùng dầu mỏ, 63 năm dùng khí thiên nhiên và chỉ còn 4 năm là nguồn than đá sẽ cạn kiệt

-   Hiện nay tại Việt Nam, thủy điện đang đóng góp khoảng 35% - 40% sản lượng năng lượng quốc gia Nhưng sự phát triển ồ ạt các nhà máy thủy điện đã làm gia tăng các vấn đề môi trường và xã hội và chúng ta đang phải đối mặt với những hậu quả bất lợi Trong đó, điển hình nhất là những hệ lụy, thiên tai từ việc mất rừng Nghiên cứu của Trung tâm phát triển sáng tạo xanh “ Green ID” để tạo ra 1 MW điện trung bình mất từ 10 đến 30 ha rừng Từ thực tế xây dựng các nhà máy thủy điện: sông Tranh 2, Krong Kma đã khiến cho diện tích rừng bị mất khá lớn Mất rừng còn là nguyên nhân khiến cho lũ lụt ngày càng gia tăng Thủy điện không phải là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến lũ lụt nhưng thủy điện đã làm rừng bị mất đi khiến lũ trở nên dữ hơn và tàn phá nặng nề hơn Việc các nhà máy xả lũ vì nguy cơ

vỡ đập trong mùa mưa bão cũng là một nguyên nhân khiến lũ xảy ra thường xuyên

và tàn khốc hơn Chẳng hạn, tại Quảng Nam, trong cơn bão lũ tháng 11/2023, huyện Đại Lộc đã phải hứng chịu động loạt cả 4 thủy điện đầu nguồn sông Vu Gia

- Thu Bồn là A Vương, Đăk Mi 4, Sông Bung 4, Sông Bung 5 xả lũ, khiến cả huyện ngập sâu trong nước Thủy điện còn tiềm ẩn nguy cơ vỡ đập thủy điện như trận đại hồng thủy diễn ra vào tháng 4/1975 tại Trung Quốc được coi là một trong những thảm họa vỡ đập thủy điện lớn nhất trong lịch sử nhân loại Theo báo cáo của cơ quan thủy văn tỉnh Hà Nam Trung Quốc, sự cố vỡ đạp thủy điện này khiến cho 170.000 người thiệt mạng và 11 tỷ người vô gia cư khi 5 triệu ngôi nhà bị phá hủy Thiệt hại kinh tế cho Trung Quốc gần 10 tỷ nhân dân tệ Thủy điện còn tác động tiêu cực đến hệ thực vật và động vật, không khí, chất lượng nguồn nước và các ảnh  hưởng tiêu cực khác  đối với môi trường

-   Ngoài ra, công nghệ điện hạt nhân cũng không cho thấy sự an toàn do sự giải phóng ngẫu nhiên các bức xạ có hại và gây ra những hiểm họa phóng xạ như Fukushima Daiichi (2011) ở Fukushima, Nhật Bản; thảm họa Chernobyl (1986) ở Pripyat, Ukraina; tai nạn đảo Three Mile (1979) ở quận Dauphin, Pennsylvania,

Hoa Kỳ và tai nạn SL-1 (1961) để lại tác hại lâu dài cho kinh tế xã hội và môi trường trên toàn cầu

-   Có thể thấy ngành công nghiệp điện thế giới hiện nay còn tồn tại khá nhiều hạn chế như phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên, không thể tái tạo được và gây ra những ảnh hưởng xấu tới môi trường Thế kỷ 21 với chiến lược phát triển bền vững trên toàn cầu, đặc biệt là thời kỳ “phát triển kinh tế xanh” đã bắt đầu chứng kiến những công nghệ mới để sản xuất điện "sạch hơn", trong đó có sản xuất điện từ các nguồn năng lượng phát sinh cùng đời sống con người như rác thải sinh hoạt Thụy Điển là quốc gia sớm áp dụng phương pháp đốt biến rác thành năng lượng Nhà máy đầu tiên của họ bắt đầu hoạt động trong bối cảnh bùng nổ xây dựng nhà sau chiến tranh vào cuối những năm 1940 Công nghệ xử lý rác thải của quốc gia này tiên tiến đến mức phải nhập khẩu rác từ nước khác như Anh để duy trì hoạt động của nhà máy

xử lý Trong khi ở Việt Nam, hàng chục ngàn tấn rác thải ra môi trường mỗi ngày,

dù vẫn biết giá trị rất lớn của chúng Theo thống kê của Vụ Năng lượng tái tạo (Tổng cục Năng lượng - Bộ Công Thương), với dân số khoảng 93 triệu người, hằng năm, lượng rác được thải ra tại Việt Nam là rất lớn, trung bình có gần 35.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt đô thị và 34.000 tấn chất thải sinh hoạt nông thôn thải ra mỗi ngày Riêng các thành phố lớn như Hà Nội và TP HCM, mỗi ngày có từ 7.000

- 8.000 tấn rác thải Chính vì vậy mà càng sớm càng tốt, chúng ta cần nghiên cứu

và đưa ra những kết luận về tính cần thiết của việc tái tạo năng lượng từ rác, chúng

là chìa khoá nhằm giải quyết không chỉ là vấn đề phát triển kinh tế, khoa học kĩ thuật mà còn là vấn đề môi trường, sức khoẻ của con người Với tiềm năng rác thải lớn, Hà Nội là một địa bàn có nhiều thuận lợi để phát triển năng lượng tái tạo từ rác thải Chính vì thế, đề tài “Nghiên cứu tiềm năng tái tạo năng lượng từ rác và giải pháp phát triển sản xuất cho các doanh nghiệp điện rác trên địa bàn thành phố

Hà Nội” có tính cấp thiết cao, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và phát triển kinh tế - xã hội của thành phố

II, Đối tượng nghiên cứu

1 Rác thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Hà Nội

2 Công nghệ đốt rác tạo năng lượng của các doanh nghiệp điện rác trên địa bàn thành phố

Hà Nội

3 Các doanh nghiệp điện rác trên địa bàn thành phố Hà Nội

III, Phạm vi nghiên cứu

1, Thời gian nghiên cứu

-   Từ 25/9/2023 đến 26/02/2024 nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu, phân tích, tổng hợp, tính toán liên quan đến vấn đề nghiên cứu Sử dụng các phương pháp nghiên cứu, điều tra, tính toán số liệu, đề xuất một số giải pháp góp phần vào đề tài nghiên cứu

2, Không gian nghiên cứu:

-   Nhóm nghiên cứu lựa chọn không gian nghiên cứu trên địa bàn thành phố Hà Nội Theo thống kê, dân số Hà Nội hiện nay đạt hơn 8 triệu người Mật độ dân số của thành phố Hà Nội là 2.398người/km2, cao gấp 8,2 lần so với mật độ dân số của cả nước (1) Là một trong hai trung tâm kinh tế lớn của Việt Nam, Thủ đô Hà Nội thu hút rất đông nguồn lao động đến sinh sống, học tập và làm việc, dẫn đến sự quá tải

về hạ tầng đô thị do gia tăng dân số, bên cạnh đó quá trình đô thị hóa nhanh chóng khiến môi trường thủ đô bị ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng Từ những vẫn đề trên, đòi hỏi cấp thiết cần phải có sự can thiệp của các cấp chính quyền, người dân trên phạm vi cả thành phố Nắm bắt được những vấn đề đó nhóm chúng tôi đã quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài này

3 Lĩnh vực nghiên cứu

-   Đề tài nghiên cứu các tiềm năng tái tạo năng lượng từ rác là nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên Từ những thực trạng, yêu cầu cấp bách của môi trường tự nhiên và xã hội đòi hỏi chúng ta phải có những nghiên cứu lí giải nguyên nhân và đưa ra cách giải quyết cho những đòi hỏi cấp bách của môi trường, góp phần thúc đẩy sự phát triển của xã hội, nâng cao đời sống con người

IV, Mục tiêu nghiên cứu

1 Nghiên cứu tiềm năng tái tạo năng lượng từ rác trên địa bàn thành phố Hà Nội

2 Nghiên cứu công nghệ xử lý rác thải của các nhà máy điện rác trên địa bàn thành

phố Hà Nội

3 Dự báo tiềm năng rác thải trên địa bàn thành phố Hà Nội đến năm 2030

4 Đề xuất các giải pháp phát triển sản xuất cho các doanh nghiệp điện rác trên địa bàn thành phố Hà Nội

V, Câu hỏi nghiên cứu

1 Nguồn gốc, số lượng, đặc điểm của từng loại chất thải sinh hoạt là gì ?

2 Hiện trạng thu gom và xử lý chất thải sinh hoạt trên đại bàn thành phố Hà Nội như      

thế nào ?

3 Công nghệ nào được sử dụng tại các nhà máy điện rác trên địa bàn thành phố Hà Nội ?

4 Điều kiện nào để vận hành tối ưu dây chuyền sản xuất ?

5 Dự báo tổng khối lượng rác thải sinh hoạt được tái tạo đến năm 2030 ?

6 Giải pháp nào để phát triển sản xuất cho các doanh nghiệp điẹn rác trên địa bàn thành phố Hà Nội ?

VI, Tổng quan nghiên cứu

1 Khái quát chung

-   Với sự phát triển của khoa học công nghệ, chất lượng cuộc sống cũng như sức sản xuất của cải vật chất ngày càng cao kéo theo sự tăng vọt của khối lượng rác thải Theo số liệu của Ngân hàng Thế giới(World Bank), năm 2020 thế giới thải ra xấp xỉ 2,24 tấn rác thải rắn và dự báo rằng con số này sẽ còn tăng gấp nhiều lần trong thời gian tới Điều này đặt ra nhiều vấn đề nhức nhối trong việc xử lý rác thải

Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 2020 định nghĩa:

-   Chất thải: là vật chất ở thể rắn, lỏng và khí được thải ra từ sản xuất, kinh doanh dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác

-   Chất thải rắn (CTR) : là chất thải ở thể rắn, được 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 thường và chất thải rắn nguy hại Chất thải rắn thải ra từ sinh hoạt cá nhân,

hộ gia đình, nơi công cộng được 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 được gọi chung là CTR công nghiệp

-   Rác thải hay còn gọi là CTR là một vật nào đó mà nhiều người cho rằng nó không còn lợi ích và giá trị sử dụng Khi chúng bị vứt bỏ, nếu không được thu gom, vận chuyển và xử lý thích hợp thì chúng có thể gây ô nhiễm môi trường, gây mất mỹ quan đô thị và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng

-   Sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu hóa thạch, chi phí khai thác dầu khí ngày càng tăng, các tiêu chuẩn về bảo vệ môi trường ngày càng nghiêm ngặt vừa là thách thức vừa là cơ hội cho các doanh nghiệp sản xuất năng lượng tái tạo

Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 2010  định nghĩa:

-   Năng lượng bao gồm nhiên liệu, điện năng, nhiệt năng thu được trực tiếp hoặc thông qua chế biến từ các nguồn tài nguyên năng lượng không tái tạo và tái tạo

-   Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lượng khác có khả năng tái tạo

-   Năng lượng xanh là thuật ngữ được sử dụng để chỉ các nguồn năng lượng tái tạo, không gây ô nhiễm môi trường và có thể tái tạo được Năng lượng xanh bao gồm các nguồn năng lượng từ gió, mặt trời, nước, nhiệt đất và các nguồn năng lượng sinh học như sinh khối, biogas và ethanol Sử dụng năng lượng xanh giúp giảm thiểu khí thải và ô nhiễm môi trường do sản xuất năng lượng gây ra, đồng thời làm giảm phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch

-   Năng lượng xanh từ rác thải là quá trình sử dụng rác thải hoặc chất thải không còn

sử dụng được để tạo ra năng lượng tái tạo có thể sử dụng Phương pháp chuyển đổi này thường bao gồm xử lý rác thải bằng các quy trình như cháy, phân huỷ sinh học hoặc phân tách chất thải để tạo ra hơi nước, khí sinh học, khí metan hoặc nhiên liệu sinh học Năng lượng xanh từ rác thải có thể được sử dụng để sản xuất điện, nhiệt, hoặc nhiên liệu cho các mục đích khác nhau, giúp giảm ô nhiễm môi trường và tận dụng tài nguyên tái tạo

-   Rác thải thành năng lượng (waste to energy - WTE) là quá trình xử lý chuyển hóa rác thải hữu cơ thành năng lượng, dưới dạng điện và/hoặc nhiệt bằng phương pháp đốt cháy, là một trong những công nghệ tái chế thu hồi năng lượng Hầu hết các

quá trình WTE là sản xuất điện và / hoặc nhiệt trực tiếp thông qua quá trình đốt cháy, hoặc sản xuất một số nhiên liệu dễ cháy như mê-tan, ethanol, methanol, than sinh học, hoặc nhiên liệu tổng hợp

2 Tổng quan về tình hình xử lý rác thải trên thế giới

Xử lý rác thải là một trong những thách thức về môi trường mà tất cả các quốc gia trên thế giới gặp phải Vậy những nước được mệnh danh là “ quốc gia sạch” họ đã xử lý rác thải như thế nào?

Tại Châu Âu và trên thế giới, Thụy Điển là một trong những quốc gia tiên tiến nhất thế giới trong việc phát triển các công nghệ tái tạo năng lượng từ rác Các công trình nghiên cứu về chủ đề này tại Thụy Điển đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể Một trong những công trình nghiên cứu đáng chú ý là "Waste-to-Energy in Sweden: Assessment of Environmental Performance and Potential Contribution to Sustainable Development Goals" của các nhà nghiên cứu từ Đại học Lund Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả môi trường và đóng góp tiềm năng của công nghệ chuyển đổi rác thành năng lượng tại Thụy Điển đối với các mục tiêu phát triển bền vững Các nhà nghiên cứu đã phân tích các ảnh hưởng của các hoạt động chuyển đổi rác thành năng lượng đến môi trường, bao gồm khí thải, nước thải và chất thải rắn Họ cũng đánh giá các lợi ích của việc sử dụng năng lượng tái tạo từ rác, bao gồm giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm thiểu lượng rác đổ ra môi trường Các kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng công nghệ chuyển đổi rác thành năng lượng tại Thụy Điển có thể đóng góp đáng kể vào các mục tiêu phát triển bền vững, bao gồm giảm thiểu khí thải và chất thải rắn, tăng cường an ninh năng lượng và giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch.Thực tế theo thống kê cũng cho thấy sự thành công của công nghệ chuyển đổi rác thành năng lượng tại Thụy Điển: tính tới năm 2001 tổng lượng rác thải của Thụy Điển đã được xử lý đạt 78%, cho tới năm 2011 các bãi thu rác chỉ phải nhận tích trữ 1% lượng rác thải gia đình Lượng rác còn lại đã được tái chế tới 47% và đã tận dụng tới 52% để sử dụng sản xuất nhiệt Rõ ràng, trái ngược lại với tình hình rác thải của phần lớn các quốc gia trên thế giới, Thụy Điển đã làm cạn kiệt nguồn rác thải của chính họ khi đã cực kỳ thành công với chính sách

“không rác thải”

Tại Đức, hầu hết các thành phố đều có hệ thống xử lý rác thải hiện đại, bao gồm các nhà máy chuyển đổi rác thành năng lượng Các nhà máy này sử dụng các công nghệ đốt rác thải hoặc chuyển hóa sinh học để sản xuất năng lượng Theo số liệu của Chính phủ Đức, vào năm 2019, hơn 60% lượng rác thải đã được xử lý tại các nhà máy chuyển đổi rác thành năng lượng Theo Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA), vào năm 2020, Đức là một trong những quốc gia hàng đầu thế giới về sản lượng điện từ rác thải, với tổng sản lượng đạt khoảng 6,2 triệu MWh Đức đã đầu tư mạnh vào công nghệ tái tạo rác thành năng lượng và có hơn 600 nhà máy xử lý rác thải để sản xuất điện Việc áp dụng các chế

độ quản lý và các chính sách đối với rác qua việc tái chế cũng như tận dụng nguồn rác thải thành năng lượng đã tiết kiệm cho quốc gia này khoảng 3,7 tỷ euro mỗi năm cho việc

xử lý rác Ngoài ra, với sự hoàn thiện về toàn bộ hệ thống xử lý rác, Đức đã giảm tỷ lệ nhập kim loại khi đã tiết kiệm tới 20% chi phí và mang lại một khoản tiết kiệm về nhập khẩu năng lượng là 3% Có thể thấy công nghệ biến rác thải thành năng lượng đã mang lại cho đất nước này những lợi ích khổng lồ

Là một trong nước đi đầu trong công nghệ biến rác thải thành điện năng tại Châu Á -Trung Quốc đang đẩy mạnh việc tái tạo rác thành năng lượng như một phần của chiến lược phát triển bền vững Năm 2017, Trung Quốc đã ban hành một chính sách quốc gia về quản lý rác, trong đó có mục tiêu tái chế 35% rác đô thị vào năm 2020 và 46% vào năm

2025 Trung Quốc cũng đang đầu tư vào các công nghệ tái chế rác như chuyển hóa rác thành năng lượng, chất lỏng hoặc khí, và tái chế các vật liệu như nhựa và kim loại Theo bài nghiên cứu "Xử lý rác thải thành năng lượng tại Trung Quốc: Tình hình hiện tại và triển vọng" (2019), Trung Quốc đã xử lý khoảng 215 triệu tấn rác thải vào năm 2017 và sản xuất được khoảng 35,5 tỷ kWh điện năng Theo báo cáo của Tổ chức Bảo vệ Môi trường Trung Quốc, vào năm 2019, Trung Quốc đã tái chế được khoảng 280 triệu tấn rác thải, tương đương với 35,8% tổng lượng rác thải đô thị Trong đó, chuyển đổi rác thành điện chiếm tỷ lệ lớn nhất với hơn 80% tổng lượng rác được tái tạo Từ những số liệu trên cho thấy Trung Quốc đang nỗ lực để giảm thiểu lượng rác thải đưa vào môi trường và tận dụng tối đa các nguồn năng lượng tái tạo

Ngoài ra, chúng ta cũng không thể không nhắc đến Nhật Bản- một trong những quốc gia đi đầu trong công nghệ tái tạo rác thải đô thị thành năng lượng Với mục tiêu