Đánh giá tiềm năng xây dựng mô hình đô thị sinh khối Thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ THÙY ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÔ THỊ SINH KHỐI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG THÁI NGUYÊN, 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ THÙY ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÔ THỊ SINH KHỐI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN, TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS. HÀ XUÂN LINH THÁI NGUYÊN, 2014 i LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày 10 tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn TRẦN THỊ THÙY ii LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Sau đại học và thầy giáo hướng dẫn khoa học.TS. Hà Xuân Linh, tôi tiến hành thực hiện đề tài:“Đánh giá tiềm năng xây dựng mô hình đô thị sinh khối thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên” Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo.TS. Hà Xuân Linh, sự giúp đỡ của lãnh đạo các xã, phường trên địa bàn thành phố Thái Nguyên nơi tôi thực hiện đề tài. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến.TS. Hà Xuân Linh- thầy giáo hướng dẫn khoa học cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa Tài Nguyên và Môi trường, khoa Sau đại học, Trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên. Tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tận tình dạy bảo cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp và những người thân trong gia đình đã động viên khuyến khích và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn. Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên bản luận văn không thể tránh khỏi những thiết sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Thái Nguyên, ngày 10 tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn Trần Thị Thùy iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn TS : Tiến sĩ QĐ : Quyết định NQ : Nghị quyết UBND : Ủy ban nhân dân HĐND : Hội đòng nhân dân CT : Chỉ thị TW : Trung ương NLSK : Năng lượng sinh khối CDM : Cơ chế phát triển sạch TOE : Tấn dầu tương đương CN : Công nghiệp TTCN : Tiểu thủ công nghiệp PP : Phụ phẩm CT : Chất thải PTNT : Phát triển nông thôn KSH : Khí sinh học IEA : Cơ quan năng lượng quốc tế LPG : Khí hóa lỏng dầu mỏ VLXD : Vật liệu xây dựng NLTT : Năng lượng tái tạo SIDA : Tổ chức hợp tác phát triển quốc tế Thụy Điển TPTN : Thành phố Thái Nguyên TCMT : Tổng cục môi trường iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 3 3. Những yêu cầu của đề tài 3 4. Ý nghĩa của đề tài 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 5 1.1.1. Cơ sở pháp lý 5 1.1.2. Cơ sở lý luận 6 1.1.2.1. Sinh khối 6 1.1.2.2. Năng lượng sinh khối 8 1.1.2.3. Tiềm năng sinh khối 9 1.1.2.4. Nguồn sinh khối 9 1.1.2.5. Những thách thức về việc sử dụng năng lượng sinh khối 15 1.2. Cơ sở thực tiễn 17 1.2.1. Hiện trạng sử dụng năng lượng sinh khối trên thế giới 17 1.2.2. Hiện trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam 20 1.2.2.1. Tiềm năng 20 1.2.2.2. Hiện trạng 22 v 1.2.2.3. Ứng dụng của sinh khối 26 1.2.3. Các Dự án sinh khối tại Việt Nam 27 1.3. Các nghiên cứu tương tự 28 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 29 2.3. Nội dung nghiên cứu 29 2.3.1. Một số đặc điểm chính về tình hình tự nhiên và kinh tế, xã hội của địa bàn nghiên cứu 29 2.3.2. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tác động đến đề tài nghiên cứu 29 2.3.3. Đánh giá tiềm năng phát sinh sinh khối của thành phố Thái Nguyên 29 2.3.4. Các vấn đề phát sinh liên quan đến hiện trạng sử dụng nguồn sinh khối thành phố Thái Nguyên 29 2.3.5. Đánh giá các lợi ích của mô hình sinh khối và Đề xuất mô hình đô thị sinh khối của thành phố Thái Nguyên 29 2.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 30 2.4.1. Cách tiếp cận 30 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu 30 2.4.2.1. Thu thập số liệu sơ cấp 30 2.4.2.2. Thu thập số liệu thứ cấp 32 2.4.2.3. Phương pháp tính toán và ước lượng sinh khối 32 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 35 3.1. Một số đặc điểm chính về tình hình tự nhiên và kinh tế, xã hội của tỉnh Thái Nguyên 35 3.1.1. Điều kiện tự nhiên của thành phố Thái Nguyên 35 3.1.1.1. Vị trí địa lý 35 vi 3.1.1.2. Địa hình, thổ nhưỡng 36 3.1.1.3. Đặc điểm thời tiết và khí hậu 37 3.1.2. Tình hình nhân khẩu và lao động của thành phố Thái Nguyên 38 3.1.3. Hệ thống cơ sở hạ tầng 39 3.2. Đánh giá thuận lợi, khó khăn về kinh tế - xã hội của Thành phố Thái Nguyên tác động đến đề tài nghiên cứu 41 3.2.1. Cơ cấu kinh tế 41 3.2.2. Những lợi thế về kinh tế - xã hội 42 3.2.3. Những thuận lợi trong việc sử dụng nguồn sinh khối 44 3.2.4. Những khó khăn đối với việc sử dụng nguồn sinh khối 44 3.3. Đánh giá tiềm năng sinh khối tại Thái Nguyên 45 3.3.1. Sinh khối chất thải 45 3.3.1.1. Chất thải sinh hoạt 45 3.3.1.2. Chất thải chăn nuôi 47 3.3.2. Sinh khối nông nghiệp 50 3.3.3. Sinh khối cây trồng lâm nghiệp 56 3.4. Các vấn đề phát sinh liên quan đến hiện trạng sử dụng nguồn sinh khối thành phố Thái Nguyên 58 3.4.1. Hiện trạng sử dụng sinh khối 58 3.4.2. Đánh giá tính hiệu quả của các mô hình sinh học đang sử dụng 59 3.4.2.1. Mô hình biogas 59 3.4.2.2. Phương pháp đốt 59 3.4.2.3. Phương pháp ủ phân compos 60 3.4.2.4. Phương pháp chôn lấp 60 3.5. Lợi ích của mô hình đô thị sinh khối và đề xuất mô hình đô thị sinh khối cho thành phố Thái Nguyên 61 3.5.1. Lợi ích của mô hình đô thị sinh khối 61 vii 3.5.1.1. Lợi ích môi trường 61 3.5.1.2. Lợi ích kinh tế 61 3.5.1.3. Lợi ích xã hội 63 3.5.2. Đề xuất mô hình đô thị sinh khối cho thành phố Thái nguyên 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 1. Kết luận 67 2. Kiến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt II. Tiếng Anh và tài liệu dịch III. Tài liệu Internet PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh về sinh khối Phụ lục 2: Một số hình ảnh về các hình thức sử dụng sinh khối Phụ lục 3: PHIẾU ĐIỀU TRA viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng 20 Bảng 1.2: Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp 21 Bảng 1.3: Tiềm năng lý thuyết KSH từ phụ phẩm nông nghiệp 21 Bảng 1.4: Tiềm năng etanol 22 Bảng 1.5: Vai trò của năng lượng sinh khối trong tổng tiêu thụ năng lượng 23 Bảng 1.6: Sử dụng sinh khối theo lĩnh vực 23 Bảng 1.7: Sử dụng sinh khối theo năng lượng cuối cùng 24 Bảng 1.8: Các dạng sinh khối khả dụng dùng cho phát điện năm 2005 26 Bảng 2.1: Hệ số phân tiêu chuẩn khối lượng 34 Bảng 3.1: Tình hình dân số và lao động của thành phố Thái Nguyên trong 3 năm (2010 - 2012) 38 Bảng 3.2: Ước tính dân số và lượng chất thải phát sinh của thành phố Thái Nguyên đến năm 2020 46 Bảng 3.3: Số lượng vật nuôi hàng năm của thành phố Thái Nguyên 47 Bảng 3.4: Số lượng vật nuôi trên địa bàn thành phố Thái Nguyên năm 2013 48 Bảng 3.5: Tiềm năng sinh khối phụ phẩm chăn nuôi thành phố Thái Nguyên năm 2013 49 Bảng 3.6: Diện tích gieo trồng hàng năm của một số loại cây trồng nông nghiệp thành phố Thái Nguyên 51 Bảng 3.7: Hệ thống cây trồng nông nghiệp thành phố Thái Nguyên năm 2013 53 Bảng 3.8: Sinh khối cho sản phẩm phụ từ sản xuất trồng trọt 55 Bảng 3.9: Quy hoạch sử dụng đất lâm nghiệp theo 3 loại rừng năm 2013 57 Bảng 3.10: Dự kiến sinh khối từ lâm nghiệp đến năm 2020 57 Bảng 3.11: các hình thức sử dụng sinh khối hiện tại 58 Bảng 3.12: Năng suất phát thải CH 4 đối với các loại phụ phẩm khác nhau 62 [...]... được sự nhất trí của Ban giám hiệu Nhà trường và Ban chủ nhiệm khoa Sau Đại học - Trường Đại học Nông Lâm thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Hà Xuân Linh, tôi tiến hành luận văn Đánh giá tiềm năng xây dựng mô hình đô thị sinh khối thành phố Thái Nguyên, tỉnh 3 Thái Nguyên nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu đánh giá tiềm năng và đề xuất mô hình sử dụng sinh khối bền vững tại địa... - Nghiên cứu, đánh giá tiềm năng sinh khối (biomass town) tại Thành phố Thái Nguyên - Nghiên cứu và tìm hiểu lựa chọn các mô hình phù hợp đem lại hiệu quả sử dụng cao - Đề xuất xây dựng mô hình sử dụng sinh khối bền vững tại địa phương 3 Những yêu cầu của đề tài - Đưa ra tổng quan chung về năng lượng sinh khối - Xác định tính hiệu quả và phù hợp của việc xây dựng mô hình đô thị sinh khối - Đề xuất... CÁC HÌNH Hình 3.1: Bản đồ hành chính thành phố Thái Nguyên 35 Hình 3.2: Biểu đồ cơ cấu kinh tế thành phố Thái Nguyên năm 2013 41 Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện sự gia tăng lượng rác thải 46 Hình 3.4: Tỉ lệ nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi 50 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện diện tích cây trồng hàng năm thành phố Thái Nguyên 52 Hình 3.6: Tỉ lệ nguồn phát sinh sinh khối 63 Hình. .. 63 Hình 3.7: Mô hình sử dụng sinh khối thành phố Thái Nguyên 65 1 MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Tài nguyên sinh khối được xem là nguồn năng lượng mới, có khả năng tái sinh và thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch Đây là nguồn tài nguyên được đánh giá là phát sinh lượng khí thải nhà kính ở mức độ thấp, đồng thời, là nguồn tài nguyên có trữ lượng sinh khối dồi dào Sinh khối chứa năng lượng hóa... và ứng dụng, tránh được rủi ro về công nghệ [23] 1.2.2 Hiện trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam 1.2.2.1 Tiềm năng  Sinh khối: Nguồn sinh khối chủ yếu gồm gỗ và phụ phẩm cây trồng Tiềm năng các nguồn này theo đánh giá của Viện Năng lượng được trình bày ở các bảng sau: Bảng 1.1: Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng Tiềm năng Quy dầu tương Tỉ lệ (triệu tấn) đương (triệu TOE) (%) Rừng tự nhiên 6,842... các mô hình ứng dụng sử dụng sinh khối - Đánh giá các lợi ích của mô hình sinh khối được đề xuất 4 Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa khoa học: - Là nguồn cơ sở dữ liệu cho các nghiên cứu về sau; - Cung cấp thêm tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu về việc sử dụng sinh khối và xây dựng thị trấn sinh khối Ý nghĩa thực tiễn: - Vận dụng được kiến thức đã học và kinh nghiệm của các nước để tạo ra nguồn năng. .. 12/12/2011 của HĐND tỉnh Thái Nguyên Khoá XII về việc thông qua “Đề án bảo vệ môi trường tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2011 - 2015” - Quyết định số 301/QĐ_UBND ngày 29/12/2012 về việc ban hành “Đề án bảo vệ môi trường tỉnh Thái Nguyên, giai đoạn 2011 - 2015” 1.1.2 Cơ sở lý luận 1.1.2.1 Sinh khối Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học vốn có... sản xuất năng lượng (như mía đường, ngô, gạo, lúa mạch ) [24] Nhật Bản từ năm 2003 đã đưa ra khái niệm và tích cực thực hiện Dự án phát triển các thị trấn sinh khối (biomass town), đồng thời hướng tới nhân rộng mô hình này tại các nước Tây Á, trong đó có Việt Nam Mục tiêu vào năm 2010, Nhật Bản sẽ có 300 mô hình đô thị sinh thái [25] Khái niệm "đô thị sinh khối" được hiểu là cộng đồng, thành phố hay... lượng sinh khối đồng thời giảm thiểu lượng rác thải sinh học gây ô nhiễm môi trường - Giúp các cơ quản lý có kiến thức sâu hơn về năng lượng sinh khối từ đó đưa ra chính sách, biện pháp quản lý phù hợp nhất với địa phương 4 - Nâng cao năng lực cho cán bộ chính quyền các cấp trực tiếp làm công tác quản lý và sử dụng sinh khối - Xây dựng các mô hình sử dụng sinh khối hợp lý và có hiệu quả - Nâng cao năng. .. kín với tác động hết sức nhỏ lên môi trường Trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư Vì vậy năng lượng sinh khối giữ vai trò quan trọng và có khả năng sẽ giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai 1.1.2.3 Tiềm năng sinh khối Khác với các công nghệ năng lượng tái tạo khác, công nghệ NLSK không chỉ thay thế năng lượng hoá thạch mà nhiều . ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ THÙY ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÔ THỊ SINH KHỐI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN. năng xây dựng mô hình đô thị sinh khối thành phố Thái Nguyên, tỉnh 3 Thái Nguyên nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu đánh giá tiềm năng và đề xuất mô hình sử dụng sinh khối bền vững. và thầy giáo hướng dẫn khoa học.TS. Hà Xuân Linh, tôi tiến hành thực hiện đề tài: Đánh giá tiềm năng xây dựng mô hình đô thị sinh khối thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên Để hoàn thành được