Khí nhà kính bao gồm Carbon dioxide (CO2), Methane (CH4), Nitrous oxide (N2O), hơi nước, Ozone (O3), và khí CFCs (chlorofluorocarbons). Các khí nhà kính như CO2, CH4, hơi nước, N2O và O3 có thể có nguồn gốc từ tự nhiên và từ sản xuất công nghiệp, còn CFCs chỉ do quá trình sản xuất công nghiệp tạo ra.
Theo đánh giá khoa học của Ban Liên Chính phủ về BĐKH (IPCC) cho biết, việc tiêu thụ năng lượng do đốt nhiên liệu hóa thạch trong các ngành sản xuất năng lượng, công nghiệp, GTVT, xây dựng... đóng góp khoảng một nửa (46%) vào sự nóng lên toàn cầu; phá rừng nhiệt đới cũng đóng góp khoảng 18%, sản xuất nông nghiệp khoảng 9%, các ngành sản xuất hóa chất (CFC, HCFC) khoảng 24%; còn lại (3%) là các hoạt động khác (chôn lấp chất thải,...).
Theo nghiên cứu của IPCC năm 2006 đưa ra các loại khí thải nhà kính và đã xây dựng phương pháp ước tính lượng phát thải khí nhà kính được phổ biến trên 02 phiên bản 1996 và năm 2006 [6][7][8][9]:
Từ quá trình nitrat và khử nitrat trong nông nghiệp; Từ quá trình đốt năng lượng hóa thạch;
Ngành sản xuất axit nitric ; Ngành sản xuất axit adipic;
Từ sự phân hủy chất thải động vật ; Từ tự nhiên.
CO2 chủ yếu sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch: than đá, dầu mỏ, khí đốt, củi...
CH4 sinh ra từ quá trình quá trình lên men hay còn gọi là quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí (chất thải hữu cơ, trong bùn/đất)
Các khí CFCs, HFCs, PFCs, SF6 chủ yếu sinh ra từ sản xuất công nghiệp và quá trình sử dụng sản phẩm ví dụ như:
Sản xuất nhôm: PFCs
Sản xuất chất bán dẫn: HFCs, PFCs và SF6 Truyền tải và phân phối điện: SF6
Sản xuất magiê: SF6
Các nhà máy sản xuất các hợp chất CFCs, HFCs,..
Sử dụng trong các sản phẩm dân dụng: máy điều hòa, tủ lạnh, bột chống cháy, dung môi,…
Theo IPCC cũng chia nguồn phát thải khí nhà kính được 5 lĩnh vực chính: Năng lượng, quá trình sản xuất công nghiệp và sử dụng sản phẩm (IPPU- Industrial Processes and Product Use), nông nghiệp/rừng và các mục đích sử dụng đất khác (AFOLU - Agriculture, Forestry and Other Land Use), nhóm thải bỏ (wastes) và nguồn khác.
Năng lượng: đây là nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất trong 5 lĩnh vực. Chủ yếu là sử dụng năng lượng hóa thạch trong sản xuất, quá trình cháy chủ yếu sinh ra khí CO2, nước và nhiệt năng. Nhiệt sinh ra có thể được sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp để sinh ra năng lượng cơ học (để sản xuất điện hoặc giao thông). Lĩnh vực năng lượng là nguồn quan trọng trong phát thải khí nhà kính, phát thải hơn
90% khí CO2 và hơn 70% khí nhà kính ở các nước phát triển. Các nguồn đốt cố định (stationary combustion) phát thải khoảng 70% khí nhà kính trong lĩnh vực năng lượng, trong đó khoảng ½ là trong công nghiệp năng lượng và ngành lọc hóa dầu. Các nguồn di động – stationary combustion (đường bộ và giao thông khác) phát thải ¼ lượng khí nhà kính trong lĩnh vực năng lượng.
Quy trình sản xuất công nghiệp và sử dụng sản phẩm: là nguồn phát thải KNK sau hoạt động sử dụng năng lượng. KNK được phát thải từ nhiều nguồn và nhiều hoạt động khác nhau nhưng chủ yếu là từ hoạt động sản xuất công nghiệp. Nguồn phát thải chính là các quá trình công nghiệp mà ở đó có sự chuyển hóa nhiên liệu trong hoạt động sản xuất (ví dụ như lò nung của ngành sản xuất sắt thép, công nghiệp xi măng,…). Trong các quá trình sản xuất công nghiệp nhiều hợp chất gây hiệu ứng nhà kính khác nhau có thể phát thải vào môi trường như CO2, CH4, N2O, hydrofluorocarbons (HFCs) và perfluorocarbons (PFCs). Ngoài ra các KNK còn sinh ra trong việc sử dụng tử lạnh, mấy lạnh và các chất tạo bọt (foams). Ví dụ như các hợp chất HFCs được sử dụng để thay thế cho các hợp chất làm suy giảm tầng ozôn (ODS - ozone depleting substances) trong nhiều loại sản phẩm ứng dụng. Tương tự hợp chất SF6 và N2O cũng được sử dụng trong công nghiệp như SF6 được sử dụng trong các thiết bị điện, N2O được sử dụng trong quá trình gây mê.
Lĩnh vực nông nghiệp, lâm nghiệp và sử dụng đất khác - AFOL: các KNK chủ yếu sinh ra trong lĩnh vực này là CO2, N2O và CH4. Khí CO2 trong không khí và hệ sinh thái được kiểm soát bởi sự tiêu thụ - quá trình quang hợp và giải phóng CO2 - hô hấp của thực vật, phân hủy và cháy của các hợp chất hữu cơ. N2O được phát sinh bởi quá trình nitrat và khử nitrat, trong khi đó metan được tạo thành từ quá trình metan hóa do lên men kỵ khí trong môi trường đất và lưu trữ phân động vật và quá trình đốt cháy không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ. Nguồn phát sinh khí nhà kính nếu theo mục đích sử dụng đất thì được IPCC chia thành 6 nhóm chính: đất lâm nghiệp (forest land), đất vườn (crop land), đồng cỏ (grassland), đất ngập nước (wetlands), đất ở (settelments) và các đất khác. Nguồn phát sinh khí metan và
N2O từ chất thải động vật bao gồm nhiều loài động vật như bò sữa, cừu, dê, trâu bò, heo,….
Chất thải (wastes): Nhóm này gồm có các phân nhóm như thải bỏ chất thải rắn, xử lý sinh học chất thải rắn, đốt chất thải (gồm đốt trong lò và đốt hở) và xử lý và thải bỏ nước thải. Nhóm này chủ yếu phát sinh các chất khí nhà kính như CO2, CH4 và N2O. Khí mêtan phát thải từ các bãi rác là nguồn khí phát thải nhà kính lớn nhất của nhóm chất thải. Ngoài ra khí mêtan phát thải từ phân nhóm xử lý và thải bỏ nước thải cũng là nguồn quan trọng trong việc phát thải metan của nhóm chất thải. Trong khi đó đốt chất thải chứa cacbon hữu cơ là nguồn quan trọng nhất phát thải khí CO2 trong nhóm này, cần chú ý rằng các khí nhà kính phát sinh từ hoạt động xử lý chất thải để sản xuất năng lượng có thể được xếp vào nhóm năng lượng.
2.2 Hiện trạng phát thải KNK của một số quốc gia trên thế giới và tại Việt Nam
2.2.1. Tình hình phát thải KNK của các quốc gia trên thế giới
Theo kiểm kê phát thải khí nhà kính trên sáu lĩnh vực sản xuất và sáu loại khí nhà kính phát thải theo cách tính của IPCC, các quốc gia phát triển trên thế giới đưa ra số liệu phát thải của mỗi quốc gia. Qua đó ta thấy nồng độ phát thải của các quốc gia và đưa ra nhận xét đối với khí nhà kính phát thải ở Việt Nam. Sau đây là số liệu phát thải KNK của các quốc gia:
LIÊN MINH CHÂU ÂU
Theo “Chương Trình Kiểm Kê Khí Nhà Kính ở Châu Âu” từ năm 1996- 2007 và được báo cáo năm 2009, ta đưa ra đựơc các số liệu phát thải về khí nhà kính ở Châu Âu như sau: ở đây ta xem xét các nước trong khối EU-15 là những nước sau:
Báo cáo của EU-15 là cơ sở pháp lý liên quan đến việc phát thải KNK được thực hiện theo quyết định của Ủy Ban Châu Âu 280/2004/EC và được thực hiện theo Nghị định thư Kyoto mà Liên Minh Châu Âu đã cam kết. Mục đích của quyết định này là kiểm kê phát thải KNK của Ủy Ban Châu Âu 280/2004/EC là
Giám sát tổng lượng KNK phát sinh do hoạt động của con người theo quyết định của Nghị định thư Kyoto cho tất cả các nước thành viên trong khối EU-15
Đánh giá tiến độ của việc cam kết đáp ứng cắt giảm khí nhà kính theo UNFCCC và Nghị định thư Kyoto.
Thực hiện theo công ước UNFCCC và Nghị định thư Kyoto về chương trình kiểm kê khí nhà kính của các quốc gia thành viên, và các thủ tục có liên quan theo Nghị định thư Kyoto.
Đảm bảo báo cáo có tính chính xác, đầy đủ, kịp thời, nhất quán, so sánh đúng và minh bạch của các báo cáo các quốc gia thành viên theo công ước UNFCCC − Úc − Bỉ − Đan mạch − Phần Lan − Pháp − Đức − Hy Lạp − Ireland − Nước Ý − Luxembourg − Hà Lan − Bồ Đào Nha − Tây Ban Nha − Thụy Điển
Bảng 2.1: số liệu phát thải các khí nhà kính từ năm 1996-2007, liệt kê theo sáu loại khí (CO2.109 kg) KNK 1996 1998 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 CO2 3363 3355 3354 3422 3411 3477 3488 3459 3452 3391 CH4 406 385 366 354 344 331 320 314 309 305 N20 375 354 331 323 315 313 314 309 295 292 HFCS 47 54 46 44 46 50 50 53 54 57 PFCS 11 9 7 6 8 7 5 4 4 3 SF6 15 13 11 10 9 9 9 9 9 9 TỔN G 4.218 4.170 4.114 4.160 4.134 4.187 4.187 4.148 4.122 4.052
Số liệu phát thải khí nhà kính ở Châu Âu (khối EU-15)(1996-2007)[10] Bảng 2.1 cung cấp cho một cái nhìn tổng quan về các xu hướng phát thải khí nhà kính chính trong EU-15 từ năm 1990-2007. Cũng từ bảng 2.1 ta có thể thấy rõ trong khối EU-15 loại KNK phát thải lớn nhất là CO2, chiếm 84% của tổng lượng phát thải KNK của khối EU-15. So với năm 2006, lượng phát thải khí thải CO2 giảm 1,8% vào năm 2007. Trong năm 2007, EU-15 lượng khí thải CO2 là 3391. 109 cao hơn năm 1990 là 0,9%. Đứng thứ hai sau CO2 là CH4 , sự phát thải CH4 chiếm 7,5% trong số tổng số sự phát thải KNK của khối EU-15 và giảm mức độ phát thải đã giảm được 30% từ năm 1990 năm 2007. Trong năm 2007 phát thải 305*109 kg CO2 tương đương (bảng 2.1). Những lý do chính đó để giảm lượng phát thải CH4 trong những năm gần đây là nhờ sự xử lý chất thải trên mặt đất và giảm khai thác than…
Theo Nghị định thư Kyoto, Ủy Ban Châu Âu đã đồng ý giảm phát thải khí nhà kính 8% so với năm 1990 (năm 1990 được chọn là năm cơ sở)
Bảng 2.2: phát thải khí CO2 liệt kê theo ngành sản xuất (CO2.109 kg) (nguồn thải chính trong các nghành sản xuất trong khối EU-15)
Ngành nghề 1996 1998 2000 2005 2006 2007 Năng lượng 3.263 3.238 3.228 3.313 3.301 3.233 Các hoạt động công nghiệp 369 357 330 332 325 332 Dung môi và sử dụng sản phẩm 12 12 12 10,43 10 10 Nông nghiệp 406 407 403 377 373 371 Sử dụng và cải tạo đất -276 -271 -260 -296 -288 -259 Đốt rác thải 161 148 136 109 107 105 Các ngành khác 0 0 0 0 0 0 TỔNG 3934 3891 3848 3845 3828 3793
Số liệu phát thải khí nhà kính ở Châu Âu (khối EU-15 ) (1990-2007) [10] Dựa vào bảng số liệu 2.2 ta thấy ngành sử dụng năng lượng phát thải KNK là lớn nhất với 3233*109 kg CO2 tương trong năm 2007, theo bảng thống kê ta thấy từ năm 1996 đến 2007 thì tổng lượng phát thải KNK đã giảm rõ rệt theo các ngành nghề, ta thấy rõ của các nghành sản xuất phát thải KNK giảm, điển hình ngành năng lượng giảm 0,9%, hoạt động công nghiệp giảm 6%, sử dụng sản phẩm giảm 16%, nông nghiệp giảm 8,6%, đốt rác giảm 34,7%.
HOA KỲ
Hoa kỳ là một trong những nước phát triển nhất thế giới, nền kinh tế của đất nước này vốn phụ thuộc vào dầu, khí gas và than đá những chất thường thải ra CO2 gây hiệu ứng nhà kính làm nóng lên toàn cầu. Hoa Kỳ cũng là quốc gia chiếm 1/4 lượng khí thải cacbon trên thế giới đã từ chối tham gia nghị định thư Kyoto.
Chương trình kiểm kê phát thải khí nhà kính tại Hoa Kỳ từ năm 1990 -2007 báo cáo những thông tin mới nhất về xu hướng phát thải các khí gây hiệu ứng nhà kính trong hoạt động sản xuất của con người. Kiểm kê trên sáu loại khí thải và sáu ngành sản xuất chủ yếu. Để đảm bảo rằng lượng KNK thải ra được so sánh đúng theo Công Ước UNFCCC, dự toán trình bày ở đây được tính toán bằng cách sử dụng các phương pháp phù hợp với những người đề nghị trong năm 1996 sửa đổi IPCC hướng dẫn về khí nhà kính quốc gia (IPCC / UNEP / OECD / IEA 1997).
Sau đây là bảng số liệu phát thải khí nhà kính và lượng CO2 phát thải từ năm 1990- 2007
Bảng 2.3: số liệu phát thải của các loại khí nhà kính của Mỹ từ năm 1990 đến 2007
(CO2.109 kg) Khí nhà kính 1990 1995 2000 2005 2006 2007 CO2 5.076,7 5.407,9 5.955,2 6.090,8 6.014,9 6.103,4 CH4 616,6 615,8 591,1 561,7 582,0 585,3 N20 315,0 334,1 329,2 315,9 312,1 311,9 HFCS 36,9 61,8 100,1 116,1 119,1 125,5 PFCS 20,8 15,6 13,5 6,2 6,0 7,5 SF6 32,8 28,1 19,2 17,9 17,0 16,5 TỔNG 6.098,7 6.463,3 7.008,2 7.101,6 7.051,1 7.150,1
Tư liệu phát thải khí nhà kính của Mỹ từ 1990-2007[11] Nhận xét: KNK phát thải nhiều nhất tại Mỹ là CO2, mức phát thải CO2 ở Mỹ năm 2007 là 6.103,4 (CO2.109 kg) chiếm 85,4% tổng số khí nhà kính phát thải vào môi trường. Theo bảng 2.3 thấy rõ mức phát thải KNK ngày càng cao, từ năm 1990-2007
CO2 tăng lên 16,8%. CH4 giảm 5%, N20 giảm 0,9%, HFCS tăng 70,59% đây là loại KNK tăng nhiều nhất trong tất cả các khí, PFCS giảm 63,9% đây là loại KNK giảm nhiều nhất trong tất cả các khí, SF6 giảm 49%. Nhìn chung các khí giảm phát thải là các khí chiếm tỷ lệ thấp trong tổng các khí phát thải nên lượng giảm này thật sự không đáng kể so với các khí chiếm tỷ lệ lớn vẫn tăng mạnh.
Bảng 2.4: số liệu phát thải nhà kính theo ngành sản xuất của Mỹ từ năm 1990 đến
2007 (CO2.109 kg) Ngành sản xuất 1990 1995 2000 2005 2006 2007 Năng lượng 5.193,6 5.520,1 6.059,9 6.169,2 6.084,4 6.170,3 Các hoạt động công nghiệp 325,2 345,8 356,3 337,6 343,9 353,8 Dung môi và sử dụng sản phẩm 4,4 4,6 4,9 4,4 4,4 4,4 Nông nghiệp 384,2 402 399,4 410,8 410,3 413,1 Sử dụng và cải tạo đất 14,2 16,2 33 26,4 45,1 42,9 Đốt rác thải 177,1 174,7 154,6 160,2 163 165,6 TỔNG 6.098,7 6.463,3 7.008,2 7.108,6 7.051,1 7.150,1
Tư liệu phát thải khí nhà kính của Mỹ từ 1990-2007[11] Theo bảng 2.4 thì chỉ có ngành đốt rác thải là giảm phát thải khí nhà kính và giảm được 6,4% còn lại tất cả các ngành sản xuất khác đều tăng phát thải KNK. Từ năm 1990 đến 2007 thì tổng phát thải KNK của sáu ngành sản xuất đã tăng 14,7%. Qua phân tích hai bảng số liệu trên ta thấy Hoa Kỳ vẫn chưa chú trọng tới việc bảo về môi trường qua việc vẫn không ngừng gia tăng lượng KNK phát thải vào môi trường tự nhiên.
Nghị định thư Kyoto được Nhật Bản chấp nhận vào tháng 6 năm 2002, nghị định đưa ra mục tiêu giảm sáu loại khí nhà kính (GHGs): carbon dioxide (CO2), mêtan (CH4), nitơ oxit (N2O); hydrofluorocarbon (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), và sulfur hexafluoride (SF6) là những KNK gây hiệu ứng nhà kính. Mục tiêu định lượng giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính đã được thiết lập cho mỗi quốc gia trong đó có Nhật Bản. Các mục tiêu cho Nhật Bản trong giai đoạn cam kết đầu tiên (từ năm 2008- 2012) để làm giảm phát thải khí nhà kính trung bình 6% tính từ năm cơ sở.
Dựa vào Báo cáo và Kiểm kê KNK được thực hiện vào tháng 4/2011 do Bộ Môi Trường, văn phòng Nghiên cứu KNK của Nhật thực hiện, nghiên cứu sự phát thải KNK từ năm 1995-2009. Và đưa ra các số liệu phát thải cụ thể để so sánh sự phát thải.
Bảng 2.5: số liệu phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính tại Nhật Bản từ năm 1995
đến 2009, (CO2.109 kg)
Báo cáo của Bộ Môi Trường, văn phòng Nghiên cứu KNK Nhật Bản tổng kết từ 1995-2009 [12]
Chú thích: NE: không ước tính
CO2 phát thải trong năm 2009 là 1.145 triệu tấn, chiếm 94,7% tổng lượng phát thải khí nhà kính. Nhìn chung phát thải tăng 0,3% so với năm 1990 nhưng giảm 5,7% so với năm 2008. Phát thải khí CH4 trong năm 2009 là 20,7 triệu tấn, chiếm 1,7% tổng lượng phát thải khí nhà kính, giảm 35,1% kể từ năm năm 1990 và giảm 2,4% so với
KNK 1990 1995 2000 2005 2006 2007 2008 2009 CO2 1.144,1 1.223,7 1.251,6 1.282,3 1.263,1 1.296,3 1.213,3 1.144,6 CH4 31,9 29,6 25,8 22,7 22,3 21,8 21,2 20,7 N20 32,6 32,7 28,9 24,0 24,0 22,7 22,4 22,1 HFCS NE 20,3 18,8 10,6 11,7 13,3 15,3 16,7 PFCS NE 14,2 9,5 7,0 7,3 6,4 4,6 3,3 SF6 NE 17,0 7,2 4,8 4,9 4,4 3,8 1,9 TỔN G 1.204,7 1.337,4 1.341,8 1.351,3 1.333,3 1.364, 9 1.280,6 1.209, 2
năm 2008. lượng khí N2O phát thải trong năm 2009 là 22,1 triệu tấn, chiếm 1,8% tổng lượng phát thải khí nhà kính, khí N2O giảm 30% kể từ năm 1990 và giảm 1,4% so với