Thử nghiệm giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trên nuôi tôm thẻ thâm canh ở đồng bằng sông Cửu Long

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là nhằm đo lường các chỉ số giảm phát thải khí nhà kính (GHGs) trong nuôi tôm thâm canh thông qua việc thực hiện mô hình trình diễn với các giải pháp cải tiến về kỹ thuật và quản lý trong quy trình nuôi tôm thẻ chân trắng (TCT) tại Đồng bằng sông Cửu Long. TCT được thả trong ao đất với mật độ là 80-90 con/m2 ở hai nhóm nghiệm thức thí nghiệm.

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II THỬ NGHIỆM GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRÊN NI TÔM THẺ THÂM CANH Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Nguyễn Văn Phụng1*, Phan Thanh Lâm1, Đoàn Văn Bảy1, Đỗ Thúy Hà2, Patrik Henriksson3, Đinh Xuân Lập4, Nguyễn Thế Diễn4 TĨM TẮT Mục tiêu nghiên cứu nhằm đo lường số giảm phát thải khí nhà kính (GHGs) ni tơm thâm canh thơng qua việc thực mơ hình trình diễn với giải pháp cải tiến kỹ thuật quản lý quy trình ni tơm thẻ chân trắng (TCT) Đồng sông Cửu Long TCT thả ao đất với mật độ 80-90 con/m2 hai nhóm nghiệm thức thí nghiệm Thời gian ni trung bình kéo dài khoảng đến tháng Phương pháp đánh giá vòng đời (LCA) phần mềm chuyên dụng CMLCA hỗ trợ để phân tích đánh giá tác động mơi trường từ hoạt động sản xuất Các loại tác động mơi trường bao gồm nóng lên tồn cầu (GW), chua hóa (Acd) phú dưỡng hóa (Eut) phân tích tính tốn Kết phân tích LCA cho thấy, để sản xuất tơm thương phẩm ao thí nghiệm cho số: tác động nóng lên tồn cầu 10.187 kg CO2-eq, tác động chua hóa 69 kg SO2-eq tác động phú dưỡng hóa 55 kg PO4-eq có khác biệt đáng kể thấp so với ao đối chứng Trong tác động phát thải khí nhà kính q trình sản xuất thức ăn đóng vai trị quan trọng chiếm tỷ lệ đóng góp cao nhất, trình vận hành ao ni Tác động gây phát thải phú dưỡng hóa chiếm tỷ lệ cao trình vận hành trang trại ni tơm Các giải pháp tác động kỹ thuật trình vận hành ao ni góp phần làm giảm tỷ lệ phú dưỡng hóa so với canh tác truyền thống 43,66 47,13% Từ khóa: LCA, tơm thẻ, nóng lên tồn cầu, chua hóa, phú dưỡng hóa I GIỚI THIỆU Qua nhiều thập kỷ phát triển, nghề nuôi tôm nước lợ trở thành hoạt động ngày quan trọng đóng vai trị kinh tế - xã hội đất nước, tạo sinh kế cho hàng triệu nơng hộ vùng ven biển góp phần quan trọng vào kim ngạch xuất thủy sản Việt Nam Diện tích ni tơm nước lợ nước tăng từ 455.786 năm 2001 lên đến 736.000 năm 2018, năm 2018 diện tích ni tơm sú đạt 632.000 ha, diện tích ni tơm thẻ chân trắng (TCT) đạt 104.000 Sản lượng đạt tương ứng năm 2018 khoảng 762.000 (trong sản lượng nuôi TCT chiếm khoảng 60%) mang lại kim ngạch xuất khoảng 3,6 tỷ USD (Tổng cục Thủy sản, 2018; VASEP, 2018) Tuy nhiên, việc nhanh chóng mở rộng diện tích ni tơm quy mơ thâm canh để đáp ứng nhu cầu xuất gây tác động tiêu cực ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh Các nguồn nước thải chất thải hoạt động sản xuất nuôi tôm tác nhân góp phần làm nhiễm mơi trường Một số nguồn thải như: i) nước thải từ nguồn thức ăn dư thừa, phân chất tiết tơm; ii) bùn thải chứa loại hóa chất, thuốc kháng sinh tích tụ tồn lưu cho mơi trường; iii) phát thải từ việc sử dụng nhiên liệu: điện, dầu từ thiết bị vận hành máy bơm, máy Phòng Sinh thái nghề cá & Tài nguyên Thủy sinh vật, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II Tổ chức Oxfam Việt Nam, 22 Lê Đại Hành, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Trung tâm nghiên cứu phục hồi Stockholm, Kraftriket 2B, 114 19 Stockholm, Thụy Điển Trung tâm hợp tác quốc tế nuôi trồng khai thác thủy sản bền vững, 10 Nguyễn Công Hoan, Quận Ba Đình, Hà Nội * Email: nguyenvanphung_ts2003@yahoo.com 24 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II sục khí,… ao ni Các nguồn phát thải góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính (CO2, SO2, PO4) làm gia tăng tác động biến đổi khí hậu Hiện nay, chủ trương Nhà nước phát triển bền vững nghề tôm nước lợ để góp phần tái cấu ngành thủy sản, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước xuất (QĐ 1648/QĐBNN-TT, 2013) Do đó, yếu tố canh tác sản xuất nuôi tôm thâm canh nhận thức tác động nguồn phát thải cần quan tâm để sản xuất nghề tôm bền vững Các kết nghiên cứu phát thải khí CO2, SO2 PO4 trình vận hành hoạt động sản xuất trang trại/nơng hộ Việt Nam cịn hạn chế dừng lại mức độ ước lượng thông qua phương pháp điều tra vấn hộ/trang trại ni thủy sản chưa có nghiên cứu thực nghiệm để tính tốn chi tiết lượng phát thải ngồi môi trường từ hệ thống ao tôm thâm canh (Henriksson ctv., 2017) Xuất phát từ thực tiễn trên, nghiên cứu thực nhằm đo lường số giảm phát thải khí nhà kính (GHGs) ni tơm thơng qua việc thực mơ hình trình diễn với giải pháp cải tiến kỹ thuật quản lý quy trình ni tơm TCT Đồng sông Cửu Long Dựa kết nghiên cứu để làm sở cho việc đề xuất giải pháp cải tiến kỹ thuật tăng cường nhận thức tác động từ môi trường để phát triển nghề tôm bền vững II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu nghiên cứu Để thực nghiên cứu này, chúng tơi tiến hành bố trí thực nghiệm ao nuôi tôm TCT thâm canh thu thập liệu bao gồm: - Mẫu nước bùn ao nuôi thu định kỳ tuần/lần thu trước thả tôm sau thu hoạch tơm để phân tích yếu tố thủy lý hóa - Các nguyên liệu yếu tố đầu vào đầu sử dụng q trình vận hành ao tơm TCT thâm canh ghi nhận vào logbook thiết kế sẵn cho nông hộ theo dõi 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Mơ tả hệ thống ao thí nghiệm Thí nghiệm thiết kế gồm nghiệm thức lần lập lại Nghiệm thức thí nghiệm (TN): tác động giải pháp kỹ thuật quy trình ao ni tơm để giảm ảnh hưởng đến mơi trường, với mật độ 80-90 con/m2 Hệ thống ao nuôi tôm thẻ thâm canh tồn khu vực nghiên cứu trước thiết kế cải tiến lại hệ thống cơng trình ao ni gồm có: ao lắng, ao nuôi tôm, ao xử lý nước thải Rà soát ứng dụng thiết bị vận hành hệ thống ao nuôi giảm tiêu thụ lượng đảm bảo nhu cầu oxy cho tôm cách: i) thiết kế, lắp đặt vận hành hệ thống quạt nước hợp lý; ii) ứng dụng hộp giảm tốc lăn để giảm tiêu thụ điện Ao lắng (chứa) thả cá rô phi với mật độ 1-2 con/m2 để gây ni tảo Chlorella nhằm cung cấp nguồn tảo có lợi nguồn thức ăn tự nhiên giai đoạn đầu q trình ni thương phẩm Quản lý kiểm soát thức ăn với phần cho ăn hợp lý nhằm giảm thấp hệ số tiêu tốn thức ăn (eFCR) Nước thải ao nuôi tôm từ việc thay nước, siphon chuyển sang ao xử lý nước thải có thả cá rơ phi với mật độ 1-2 con/m2 để xử lý ô nhiễm hữu trước thải mơi trường bên ngồi tái sử dụng cho đợt nuôi Ở nghiệm thức đối chứng (ĐC): áp dụng quy trình truyền thống theo tập quán canh tác người dân địa phương, với mật độ 80-90 con/m2 Quy trình ni tơm khơng trọng quan tâm đến việc giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh 2.2.2 Các thông số sản lượng tôm thu hoạch hiệu kinh tế Các thông số theo dõi bao gồm: tỷ lệ sống, kích cỡ tơm thu hoạch, hệ số tiêu tốn thức ăn (eFCR), lượng nhiên liệu tiêu thụ dầu điện, sản lượng lợi nhuận theo dõi hai nghiệm thức thí nghiệm 2.2.3 Phương pháp đánh giá vịng đời (LCA) Phương pháp đánh giá tác động vòng đời (LCA) sử dụng để đánh giá tác động mơi trường mà q trình sản xuất ni TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019 25 Phương pháp đánh giá tác động vòng đời (LCA) sử dụng để đánh giá tác động mơi trường mà q trình sản xuất ni tơm thâm canh gây suốt chu kỳ nuôi, phương pháp LCA thực theo hướng dẫn ISO 14044 (ISO 14044, 2006) VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Xác định mục tiêu phạm vi đánh giá tôm thâm canhtiêu gâynghiên suốt chu định kỳ nuôi, trường giá trị khảo từ tàitrình liệu.canh Đơn - Mục cứu xác táccanh độngtác môi xảytham phương pháp LCA thực theo hướng dẫn vị sở nghiên cứu xác định tác nuôi tôm thâm canh từ khâu chuẩn bị ao thu hoạch tôm sản xuất điều kiện canh tác ISO 14044 (ISO 14044, 2006) Phạmmục vi cứu vị cơtừsở, số nônggồm dân.ranh Ranhgiới giớihệhệthống, thống đơn bao gồm khâu Xác- định tiêunghiên phạm vi LCA đánh chủ giá yếu bao chuẩnvịbịcơao, tạonghiên ao chocứu đếnđược lúc thu liệu -canh vànghiên giácứu trị tham tàitác liệu Đơn sở cải xáchoạch định Mụctác tiêu xáckhảo địnhtừcác tôm Các công đoạn bảo quản sau thu hoạch động trường trongraq trình canh tác canh tác nơng dân Ranh giới hệ thống bao mộtmôi tômxảy sảnraxuất điều kiện nuôi tôm thâm canh từ khâu chuẩn bị ao chuyên chở sản phẩm đến người tiêu dùng, đại gồm từ khâu chuẩn bị ao, cải tạo ao lúc lý/vựa thu hoạch tôm.hoặc Cácnhà công đoạn thu mua máy chếbảo biếnquản thủy sau sản thu hoạch không bao gồm nghiên cứu (Hình 1) thu hoạch chởcứu sản LCA phẩmchủ đếnyếu người - Phạmvàvichuyên nghiên bao tiêu dùng, đại lý/vựa thu mua nhà máy chế gồm thủy ranh sản giớikhông hệ thống, sở, số liệu biến bao đơn gồmvị nghiên cứu (Hình 1) Nguồn cung cấp vật liệu đầu vào - Con giống - Thức ăn Quy trình kỹ thuật - Chuẩn bị ao Tác động mơi trường - Xử lý nước - Ấm lên toàn cầu thuốc…) - Chăm sóc quản lý - Phú dưỡng hóa - Năng lượng: Dầu, -Thu hoạch - Acid hóa - Hóa chất (vơi, Điện Đầu - Sên vét bùn Nước thải Hình Sơ đồ ranh giới đánh giá tác động môi trường nuôi tôm thâm canh Phân tích kiểm kê vịng đời (LCI) 1% ammonia tất nitơ dư thừa, tương Số liệu yếu tố bên ứng (Zimmo ctv., 2003; Henriksson ctv., 2015) 533 kg methane/ha (CV = 0,4) trang trại/hộ nuôi tôm Mô hình ni tơm thẻ thâm canh ao (Astudillo ctv., 2015) Số liệu yếu tố bên đất thực từ tháng đến tháng năm trang trại/hộ nuôi 2018 Sử dụng sổ nhật ký (logbook) cung cấp cho người quản lý trang trại tham gia mơ hình Do liệu gây tác động mơi trường bên trình diễn để ghi chép lại thơng tin liên ngồi phát thải từ quy trình sản xuất quan đến q trình ni tôm Các số liệu sử thức ăn, sản xuất xăng dầu, thuốc hóa chất dụng quy trình ni tôm thâm canh như: thu thập nên chúng tính loại thức ăn, thành phần thức ăn lượng thức toán từ nghiên cứu trước Henriksson ăn tiêu thụ; sử dụng loại thuốc hóa chất; ctv., (2015) theo giả định khơng thay đổi tiêu thụ nhiên liệu điện, xăng dầu; điều kiện Việt Nam Sử dụng lượng: thành yếu tố chất lượng nước phân tích tính phần tiêu thụ điện Việt Nam mơ hình tốn cho đơn vị sở tơm ngun hóa dựa liệu từ Hiệp hội Năng lượng liệu Phát thải chất dinh dưỡng đa lượng Quốc tế (iea.org) Khí thải từ trình đốt cháy vào nước liên quan đến ni tơm ước diesel dựa quy trình sinh thái "diesel" tính thơng qua mơ hình cân dinh dưỡng đốt máy xây dựng, điều Các tính tốn lượng khí thải nitơ (N) chỉnh theo nguồn cung cấp dầu Việt Nam phốt (P) dựa theo nghiên cứu Funge- Tính tốn trực tiếp tác động môi trường smith Briggs (1998) Tốc độ bay từ việc sử dụng nguyên liệu thô đất nông nghiệp ao giả định 0,7% dinitrogen monoxide đề cập đến Henriksson ctv., (2015) 26 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Bảng Nguồn nguyên liệu đầu vào đầu để sản xuất tơm mơ hình ni tơm TCT thâm canh ao đất Chỉ tiêu Nguyên liệu đầu vào KCl MgCl Đường mật Cám gạo Chlorine EDTA BKC Điện Dầu Thức ăn Con giống Zeolite Vôi CaCO3 Vôi CaO Vôi Dolomite Đầu môi trường Ammonia Ammonium, ion Nitrate Dinitrogen monoxide Phosphorus Nitrogen Đơn vị Thí nghiệm Đối chứng kg kg kg kg kg kg kg kWh kg kg triệu kg kg kg kg 22,33 7,00 33,33 14,60 2346,67 76,37 1059,33 0,08 203,00 220,00 22,33 7,00 17,23 2,14 28,50 2893,33 136,23 1466,67 0,10 241,00 177,83 17,23 2,14 kg kg kg kg kg kg 0,56 20,77 35,43 1,01 2,29 6,86 0,89 33,40 76,13 1,62 3,61 11,00 Đánh giá tác động vòng đời (LCIA) Đánh giá tác động vòng đời nhằm mục đích để đánh giá tác động mơi trường từ hoạt động sản xuất nuôi tôm thâm canh, cách sử dụng kết từ phân tích kiểm kê (LCI) theo tiêu chuẩn về môi trường sinh thái Ba loại tác động môi trường nghiên cứu đánh giá: Sự nóng lên tồn cầu (GW, đơn vị kg CO2-eq), Chua hóa ( Acd, đơn vị kg SO2-eq) Phú dưỡng hóa (Eut, đơn vị kg PO4-eq) phát triển Guinee ctv., (2002) Diễn giải số liệu phân tích LCA Kết từ phân tích từ số liệu thu thập trình thực nghiệm kết từ phân tích kiểm kê số liệu (LCI) đánh giá tác động (LCIA) diễn giải để đưa kết luận đề nghị cho nghiên cứu Phân tích đóng góp yếu tố đầu vào đến số phát thải rà soát để đưa đề xuất phát triển trình sản xuất theo hướng giảm phát thải hiệu ứng nhà kính 2.2.4 Phân tích số liệu Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2010 để tính giá trị trung bình độ lệch chuẩn Phân tích tác động môi trường LCIA hỗ trợ sở liệu kiểm kê ecoinvent (v2.2) phần mềm CMLCA (Đại học Leiden) TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019 27 VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II bìnhKẾT QUẢ tơm đạt khoảng 88,33 đến 91,67% Kích cỡ đạt tơmtrọng thu hoạch đạt trọng III hoạch lượng trung bình lượng 7,14trung đến 17,59 g/con Hệ số(ao eFCR 1,06 (ao Kết xuấtg/con tơm Hệ số eFCR trung bình3.1 7,14 đếnsản 17,59 bình từ 1,06 TN)trung đến bình 1,46từ(ao ĐC) TN) đến 1,46 (ao ĐC) Lượng nhiên liệu dầu dao suốt chu kỳ nuôi 159,33 lít/ao Vớinhiên mật độliệu thả trung bình 83,33 con/m Lượng dầu điện tiêu , thụ điện tiêu thụ suốt chu kỳ nuôi lần động từ 80-90 con/m2 tương đồng hai nghiệm 159,33 lít/ao TN/vụ,ĐC/vụ 5.675,67 kWh/ao TN/vụ, 5.675,67Thời kWh/ao TN/vụ 192,67 lít/aolượt ĐC/vụ, 5.908,33 kWh/ao Năng suất thức thí nghiệm gian thu hoạch suốt TN/vụ 192,67 lít/ao ĐC/vụ, 5.908,33 kWh/ chu kỳ niaotơm nghiệm thức thí thu hoạch ĐCở ao TN đạtđối lầnchứng lượt làvà11.849,75 13.944,44 tấn/ha/vụ (Bảng 2) ao TN ao ĐC/vụ Năng suất thu hoạch ao ĐC nghiệm có giá trị trung bình 66 đến đạt 11.849,75 13.944,44 tấn/ha/vụ Bảng nuôi Các thông kỹ thuật 85 ngày Tỷ lệ số sống trung ni bình tơm TCT tơm thâm canh ao đất (Bảng 2) đạt khoảng 88,33 đến 91,67% Kích cỡ tơm thu Thơng số Thí nghiệm Đối chứng Bảng Các thông số kỹ thuật nuôi tơm TCT thâm canh ao đất Diện tích ao (m2) 1.833,33  288,68 1.900,00360,56 Mật độ 83,33 5,77 83,33 5,77 Thơng số (con/m ) Thí nghiệm Đối chứng Thời gian thu hoạch tôm (ngày) 85,6721,36 66,6711,55 1.833,33 ± 288,68 1.900,00±360,56 Diện tích ao (m2) Tỷ lệ sống (%) 88,337,64 91,675,77 83,33 ±5,77 83,33 ±5,77 Mật độ (con/m2) Kích cỡ tôm thu hoạch (g/con) 17,599,76 7,141,46 Thời gian thu hoạch tôm (ngày) 85,67±21,36 66,67±11,55 FCR (kg thức ăn/kg tôm) 1,060,10 1,460,17 Tỷ lệ sống (%) 88,33±7,64 91,67±5,77 Lượng dầu tiêu thụ (lít/ao/vụ) 159,3317,93 192,6778,49 Kích cỡ tơm thu hoạch (g/con) 17,59±9,76 7,14±1,46 Lượng điện tiêu thụ (kWh/ao/vụ) 5.675,67  3730.97 5.908,33 3486.92 FCR (kg thức ăn/kg tôm) 1,06±0,10 1,46±0,17 Năng suất (tấn/ha/vụ) 13.944,44  9416.79 11.849,758.735,77 Lượng dầu tiêu thụ (lít/ao/vụ) 159,33±17,93 192,67±78,49 Lượng điện tiêu thụ (kWh/ao/vụ) 5.675,67 ± 3730.97 5.908,33±3486.92 3.2 Đánh giá tác động vòng đời Năng suất (tấn/ha/vụ) 13.944,44 ± 9416.79 11.849,75±8.735,77 Kết nghiên cứu cho thấy tác động nóng lên tồn cầu (GW) sản xuất 3.2 Đánh giá tác động vịng đời tơm nghiệm thức thí nghiệm đối chứng có giá trị 10.187 kg (CO2-eq) Kết nghiên cứu cho thấy tác động nóng SO2-eq) Tác động phú dưỡng hóa (Eut) 13.567 (CO 2-eq) Tác động chua hóa (Acd) sản xuất tơm 69 kg (SO2-eq) 93 lên tồnkg cầu (GW) sản xuất tôm sản xuất tôm 55 kg (PO4-eq) 80 kg -eq) Tất tác động GW, Acd, Eut ao (PO nghiệm thức Tác thí nghiệm dưỡng đối chứng có giátrong (kg SO2-eq) động phú hóa (Eut) sản xuất tôm 55 kg (PO4-eq) 80 trị 10.187 kg (CO2-eq) 13.567 thí nghiệm có lượng khí thải phát với giá trị kg (PO4-eq) Tất tác động GW, Acd, Eut ao thí nghiệm có lượng khí thải phát với kg (CO2-eq) Tác động chua hóa (Acd) trung bình thấp so với ao đối chứng (Hình giá trị trung bình thấp so với aovà đối93chứng -eq) (kg (Hình sản xuất tơm 69 kg (SO 2a, b,2a, c) b, c) kg CO2 -eq/tấn tôm 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 28 Thí nghiệm Đối chứng (a) TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II 120 kg SO2 -eq/tấn tôm 100 80 60 40 20 Thí nghiệm Đối chứng (b) kg PO4- eq/tấn tơm 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Thí nghiệm Đối chứng (c) Hình (a) So sánh tác động nóng lên tồn cầu (GW) sản xuất tơm mơ hình thử Hình 2.và(a) sánh Giá tác trị động nóng (GW) sảncậy xuất mơtáchình thử nghiệm đốiSo chứng, trung bìnhlên vàtồn sai sốcầu chuẩn vớikhi độ tin 95% (b)tôm So sánh động chua hóavà (Acd) sản xuất tơmbình mơvà hình đối chứng, trị (b) trung nghiệm đối chứng, Giá 1trịtấn trung saithử số nghiệm chuẩn với độ tin cậy Giá 95% Sobình sánhvàtác sai số chuẩn với độ tin cậy 95% (c) So sánh tác động phú dưỡng hóa (Eut) thí nghiệm đối động chua hóa (Acd) sản xuất tơm mơ hình thử nghiệm đối chứng, Giá trị trung chứng sản xuất tơm, Giá trị trung bình sai số chuẩn với độ tin cậy 95% bình sai sốgóp chuẩn với trình độ tin 95% So sánh động chiếm phú dưỡng hóa (Eut) thí Tỷvà lệ đóng q sảncậy xuất thức(c) xuất nơngtác nghiệp tỷ lệ đóng góp thấp ănnghiệm chiếm tỷ caochứng đạt 52,61 đến