a) Thế giới
Trong khoảng thời gian 100 năm qua, quản lý các bãi chôn lấp rác thải cho thấy các quốc gia có thể thu giữ được khoảng 50 - 80% khí metan tạo ra [15].
Khí CH4 là đối tượng để tính tốn đối với bãi chơn lấp vì lượng khí này chiếm khoảng 50% tổng lượng LFG phát sinh. Phương pháp tính tốn phát thải của IPCC 2006 tính phát thải CH4 dựa trên lý thuyết phân rã bậc nhất. Phương pháp này giả thiết rằng các thành phần rác chứa cacbon hữu cơ sẽ phân hủy chậm trong nhiều năm (hàng chục năm) và trong suốt q trình đó CH4 và CO2 được hình thành. Nếu trong điều kiện ổn định, tỷ lệ lượng khí CH4 sinh ra chủ yếu phụ thuộc lượng cacbon của rác tích lũy trong ơ chơn lấp. Kết quả là lượng khí CH4 phát thải từ bãi chơn lấp sẽ sinh ra nhiều nhất trong những năm đầu sau khi chôn lấp (khi bãi chôn lấp rác vẫn mở) và giảm dần theo thời gian vì lượng cacbon tích lũy trong đất giảm dần (đóng cửa bãi rác).
Việc tạo khí CH4 tại các bãi rác thường được mơ hình hóa bằng phương trình động học bậc 1 dựa trên lượng chất thải theo thời gian, thành phần chất thải và các yếu tố khác. Trong các mô hình, sản sinh khí CH4 được giả định là giảm tuyến tính theo thời gian, tỷ lệ thuận với sự xuống cấp của chất hữu cơ trong bất kỳ năm nào và phần còn lại của chất hữu cơ từ những năm trước. Chất thải của mỗi năm sau một xu hướng giảm dần trong sản sinh khí cho đến khi nó bị phân hủy hồn tồn. Do đó, theo các giả định mơ hình, sự giảm dần về khí bãi rác sẽ xảy ra sau khi đóng cửa. Các mơ hình đã được nghiên cứu và sử dụng phổ biến hiện nay: Mơ hình Đức EPER, Mơ hình TNO, Mơ hình Bỉ, Mơ hình Scholl Canyon, Mơ hình LandGEM, Mơ hình chuyển đổi và mơi hình IPCC(2006). Mặc dù các mơ hình có cùng thành phần cơ bản, nhưng kết quả đầu ra của chúng có sự khác biệt nhỏ [25].
Trong các nước phát triển, Hoa Kỳ được xem là một trong những quốc gia có chính sách về quản lý rác thải tiên tiến nhất trên thế giới. Vào những năm 1970, quốc gia này chưa có chính sách quản lý rác thải nghiêm ngặt, rác thải bị bỏ một
cách bừa bãi và được đốt để giảm về số lượng, hơn nữa các lị đốt chất thải chưa có những biện pháp kiểm sốt khí thải và gây nên ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng. Năm 1980, luật quản lý chất thải Minnesota được ban hành đã tạo nên những thay đổi lớn về hoạt động quản lý rác thải ở Hoa Kỳ. Hiện nay, ở Hoa Kỳ đã có nhiều khu vực chơn lấp rác được thiết kế cẩn thận và vệ sinh, những nhà máy xử lý rác thải và phát điện hiện đại. Thông qua áp dụng hệ thống thu hồi khí bãi rác tại các bãi chơn lấp (BCL), có thể giảm phát thải một lượng khí CH4 là thành phần khí chiếm một tỷ trọng lớn trong khí bãi rác. Những khí thu hồi từ bãi rác này được sử dụng để tạo ra năng lượng. Theo ước tính những bãi chơn rác hiện đại tại Hoa Kỳ giúp giảm 44 triệu tấn khí thải tương đương với cacbon do làm giảm nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho việc tạo ra điện [10]. Trên cơ sở dữ liệu dự án năng lượng LFG tại các bãi chôn lấp của LMOP (Landfill methane outreach program), tiềm năng phát triển dự án cho thấy tháng 6/2017 có 634 dự án năng lượng LFG đang hoạt động tại 48 tiểu bang và 1 lãnh thổ Hoa Kỳ. Khoảng ¾ các dự án này dùng để phát điện (thể hiện hình 1.11), trong khi phần cịn lại là các dự án sử dụng trực tiếp, nơi LFG được sử dụng cho công suất nhiệt hoặc các dự án LFG nâng cấp, nơi LFG được làm sạch đến mức tương tự như khí tự nhiên [21]. Năm 2017, ước tính 634 dự án phát sinh tạo ra khoảng 17 tỷ KWh điện và cung cấp khoảng 96 tỷ feet3 LFG. Mỗi triệu tấn chất thải rắn (MSW) trong bãi chơn lấp được ước tính có thể sản xuất khoảng 510m3/giờ LFG. Thông qua các công nghệ khác nhau, lượng LFG này có thể tạo ra khoảng 0,78 MW điện [21].
Hình 1.11. Vị trí của tất cả các dự án năng lượng khí LFG hiện đang hoạt động tại Hoa Kỳ [27]
Dự án thu hồi khí bãi rác phát điện mang lại các lợi ích kinh tế cho người quản lý vận hành bãi rác. Dự án phát điện và kết hợp điện - nhiệt tại bãi rác Blackburn nước Catawba, phía nam Carolina, tạo ra doanh thu 7,1 triệu đô cho quận trong suốt thời gian vận hành dự án, điện rác cung cấp cho người mua với nguồn năng lượng tái tạo được và giảm phát thải khí nhà kính hàng năm, tương đương với lượng khí CO2 giảm 342.000 thùng dầu tiêu thụ cho việc phát điện truyền thống [21].
Thompson và Tanapat (2005) lập mơ hình Scholl Canyon cho các phương án quản lý chất thải để giảm khí nhà kính (GHG) tại bãi rác Brady Road ở Winnipeg, Canada. Bãi rác Brady Road ở Winnipeg có tiềm năng rất lớn trong giảm GHG thông qua các phương án như thu hồi khí metan, ủ phân và đồng thời q trình này cịn giúp tạo năng lượng tái tạo để thay thế năng lượng hóa thạch gây ơ nhiễm. Hơn thế nữa, việc thu hồi khí bãi rác cịn mang lại những lợi ích kép khác như ngăn mùi hơi và ơ nhiễm khơng khí tại địa phương, ngăn chặn cháy nổ, hỏa hoạn, giảm sương mù và bảo vệ thực vật. Mơ hình Scholl Canyon được sử dụng để tính tốn lượng GHG phát thải và tiềm năng thu hồi khí metan cho các phương án quản lý khác nhau. Từ kết quả đo lường của mơ hình, mỗi tấn rác thải có thể tạo ra một lượng khí metan là 111± 2,65 m3. Kết quả cho thấy tiềm năng của việc giảm thiểu GHG là rất lớn, lượng phát thải CO2tđ là 167.489 tấn mỗi năm cho 50 năm tới trong trường hợp khơng có phương án quản lý rác thải. Thu hồi khí metan từ các bãi rác được đánh giá là một trong những phương pháp hiệu quả nhất về mặt chi phí trong việc giảm GHG vì sẽ giúp được tiết kiệm năng lượng và bán được chứng chỉ giảm phát thải.
Dự án bãi chôn lấp rác Kamphaeng Saen East & West LFGE của Thái Lan, nằm cách Bangkok khoảng 80km, bãi rác phục vụ nhu cầu xử lý chất thải khu vực và thu khí phát điện bắt đầu từ năm 2011. Hai dự án sản xuất điện 8MW mang lại thành công cho dự án và thu hút các nhà đầu tư [24].
Dự án khí bãi rác Getlini của Latvia: Bãi rác phục vụ xử lý rác khu vực dân cư thành phố Riga và các đô thị xung quanh từ năm 1972. Năm 2001-2002 bãi rác được nâng cấp và cải tạo để thu khí phát điện – bù đắp chi phí điện tại chỗ và giả
lượng khí phát thải nhà kính. Sản lượng điện từ khí khai thác bắt đầu từ năm 2002 và tăng gần gấp sáu lần vào năm 2011 [24].
Hiện tại, một số nước phát triển và đang phát triển đã hiểu những lợi ích, tiềm năng và đã xây dựng những chính sách khuyến khích phát triển.
Bảng 1.6. Một số dự án thu khí bãi rác phát điện điển hình tại châu Á Thái Bình Dƣơng Tên dự án Nƣớc chủ nhà Phƣơng pháp Giảm (Kilo tấn CO2/năm) Thời gian (năm) Công suất phát điện (Mega oát) Bãi CL Matuall, Dhaka Bangladesh ACM1+ ACM2 187 7 3 Bãi CL Shenzhen
Xiaping Trung Quốc ACM1 472 10 8 Bai CL Anding Trung Quốc ACM1 75,6 10 0 Bãi CL Nanjng
Tianjing Trung Quốc ACM1 214 7 6 Bãi CL Meizhou Trung Quốc ACM1 287 7 2
Bãi CL Wuxi
Taohuashan Trung Quốc ACM1 75 10 2,1 Bãi CL Jinan Trung Quốc ACM1 113 7 3
Nhà máy
XLCTChandigarh Ấn Độ AMS-IIIE 40 10 0 Bãi CL Galfad, Bali Indonesia ACM1+AM25+
AMS-ID 123 7 9,6
Bãi CL Krubong
Melaka Malaysia ACM1 58 10 2
Bãi CL Seelong Malaysia ACM1 108 7 3 Bãi CL Sudokwon Hàn Quốc ACM1+ACM2 1210 10 50
Nguồn: A guide to CDM – UNESCAP/Bionersis, 2007
b) Việt Nam
Hiện tại, Việt Nam có 3 dự án thu hồi và sử dụng khí thải tại bãi Nam Sơn, Hà Nội là dự án lớn nhất với lượng CO2e giảm hàng năm là 373.696 tấn CO2e. Ngoài ra, dự án bãi rác Đông Thạnh và Phước Hiệp – TP Hồ Chí Minh cũng có lượng CO2e giảm hàng năm đạt gần 150.000 tấn CO2e [5].
Bảng 1.7. Dự án thu hồi khí bãi rác phát điện đã đƣợc đăng ký [5] TT Ngày đăng ký Tên dự án Phƣơng pháp Lƣợng CO2e dự kiến giảm T/năm
1 17/01/2009
Thu hồi khí gas bãi rác Đơng Thạnh - TP Hồ Chí Minh ACM0001 ver. 6 AMS- I.D. ver. 12 147.618 2 25/11/2009
Thu hồi khí gas bãi rác Phước Hiệp I - TP Hồ Chí Minh ACM0001 ver. 6 AMS- I.D. ver. 12 132.351 3 16/10/2010 Thu hồi và sử dụng khí thải bãi rác Nam Sơn - Hà Nội (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ACM0001
ver. 11 373.696 Dự án thu hồi khí gas bãi chơn lấp rác Đơng Thạnh – TP. Hồ Chí Minh [5]
Dự án thu hồi và sử dụng khí thải tại bãi rác Đơng Thạnh – TP Hồ Chí Minh do Cơng ty TNHH KMDK Việt Nam quản lý là dự án CDM trong lĩnh vực xử lý chất thải đầu tiên tại Việt Nam, được đăng ký với UNFCCC tháng 1 năm 2009. Dự án sử dụng cơng nghệ thu hồi khí gas và phát điện. Là một bãi chơn lấp đã đóng cửa năm 2002 nên lượng giảm phát thải tính tốn vào thời điểm thực hiện dự án dự kiến chỉ đạt mức xấp xỉ 150.000 CERs/năm.
Bảng 1.8. Khối lƣợng chất thải rắn sinh hoạt Năm Khối lƣợng chôn lấp (tấn/năm) Khối lƣợng (tấn/ngày) Năm Khối lƣợng chôn lấp (tấn/năm) Khối lƣợng (tấn/ngày) 1991 45,466 125 1997 314,760 862 1992 71,714 196 1998 296,277 812 1993 110,059 302 1999 381,784 1,046 1994 67,264 184 2000 495,577 1,358 1995 162,321 445 2001 572,104 1,567 1996 299,510 821 2002 374,887 1,027 Tổng 3,191,724
Lượng CO2e dự kiến giảm:
Năm Lƣợng giảm phát thải (tấn CO2e) 2008 179,608 2009 167,827 2010 156,897 2011 146,757 2012 137,080 2013 127,175 2014 117,986 Tổng 1,033,328
Thời gian dự án (năm) 7
Trung bình hàng năm 147,618
Thu hồi khí gas bãi rác Phước Hiệp I - TP Hồ Chí Minh [5]
Dự án thu hồi và sử dụng khí thải tại bãi rác Phước Hiệp – TP Hồ Chí Minh là dự án CDM khí bãi chơn lấp chất thải thứ hai do Sở TNMT TP Hồ Chí Minh phối hợp với Công ty TNHH KMDK Việt Nam quản lý, được đăng ký với UNFCCC tháng 11 năm 2009. Dự án sử dụng cơng nghệ thu hồi khí gas và phát điện tương tự như tại Bãi Đông Thạnh. Là một bãi chơn lấp qui mơ vừa và đã đóng
năm 2007 nên lượng giảm phát thải tính tốn vào thời điểm thực hiện dự án dự kiến chỉ đạt khoảng 132.000 CERs/năm.
Sử dụng công nghệ thu hồi và sử dụng khí thải bãi rác Đơng Thạnh. Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt:
Năm Khối lƣợng chôn lấp (tấn/năm) Khối lƣợng (tấn/ngày) 2003 509,704 1,396 2004 515,366 1,412 2005 484,320 1,327 2006 333,322 913 2007 98,181 269 Tổng 1,940,894 5,318
Lượng CO2e dự kiến giảm:
Năm Lƣợng giảm phát thải (tấn CO2e) 2009 151.861 2010 146.338 2011 141.214 2012 134.350 2013 125.540 2014 117.367 2015 109.784 Tổng 926.454
Thời gian dự án (năm) 7
Trung bình hàng năm 132.351
Dự án Thu hồi và sử dụng khí thải bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn - Hà Nội [5]
Dự án Thu hồi và sử dụng khí thải bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn - Hà Nội là dự án CDM do Cơng ty Cổ phần Tập đồn T&T - T&T GROUP và Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị Hà Nội – URENCO phối hợp với Tập đồn Quản lý Bãi
chơn lấp SUDOKWON; Công ty tư vấn kỹ thuật Hàn Quốc – KECC và Cơng ty TNHH Nhà máy Samyoung (phía Hàn Quốc) được ký vào 11/09/2017 thực hiện tại bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt đang hoạt động của thành phố Hà Nội. Dự án Sử dụng cơng nghệ thu hồi khí gas tại các ô chôn lấp rác và đốt ở giai đoạn 1, giai đoạn 2 khi lượng khí gas thu hồi ổn định về khối lượng và chất lượng Dự án sẽ lắp đặt máy phát điện để sử dụng khí gas làm nhiên liệu. Dự án được đăng ký với UNFCCC tháng 10 năm 2010. Lượng giảm phát thải tính tốn vào thời điểm thực hiện dự án dự kiến đạt khoảng 370.000 CERs/năm. Công suất phát điện 5MWh, vận hành trong 15 năm.
Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt:
Năm Khối lƣợng chôn lấp (tấn/năm) Khối lƣợng (tấn/ngày) 1999 1.080 2000 410.990 1.126 2001 475.960 1.304 2002 537.280 1.472 2003 586.190 1.606 2004 632.910 1.734 2005 700.200 1.918 2006 812.214 2.225 2007 932.764 2.556 2008 930.957 2.551 2009 1.032.248 2.828 2010 1.144.560 3.136 2011 1.269.092 3.477 2012 1.407.174 3.855 2013 1.560.279 4.275 2014 1.730.043 4.740 2015 959.138 Tổng 15.123.079
Lượng CO2e dự kiến giảm:
Năm Lƣợng giảm phát thải (tấn CO2e) 2010 138.563 2011 329.001 2012 364.404 2013 403.728 2014 447.338 2015 423.242 2016 336.113 2017 143.205 Tổng 2.585.594
Thời gian dự án (năm) 7
Trung bình hàng năm 369.371
Trong 3 dự án CDM về xử lý chất thải rắn thì duy nhất dự án CDM tại bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội là dự án đang triển khai và hoàn thành việc xây dựng và lắp đặt các thiết bị kỹ thuật tại bãi, mặc dù là dự án được đăng ký cuối cùng. Hai dự án cịn lại tại TP Hồ Chí Minh đến thời điểm hiện tại vẫn chưa thực hiện.
Qua các số liệu thống kê trên, có thể thấy việc thực hiện các dự án thu hồi khí bãi rác phát điện trong lĩnh vực xử lý chất thải rắn tại Việt Nam là rất hạn chế. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên, trong đó phải kể đến là năng lực của các đối tác nước ngoài đầu tư tại Việt Nam. Các dự án được đăng ký với UNFCCC nhưng khả năng thực hiện tại hiện trường thấp và kết quả thu được từ các dự án khơng như mong muốn. Do đó cần có các cơng trình nghiên cứu trọng tâm tại khu tiến hành xây dựng dự án (thành phần rác, khí hậu, địa hình, con người và khả năng sinh khí bãi rác tại khu vực).
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1. Rác thải sinh hoạt tại quận Đống Đa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nguồn phát sinh, thành phần rác thải sinh hoạt quận Đống Đa.
- Hiện trạng công tác thu gom và vận chuyển rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa giai đoạn 2013-2018.
2.1.2. Khí Metan (CH4) phát sinh từ bãi chơn lấp rác sinh hoạt
Ước tính khí CH4 phát sinh từ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt thu gom ở quận Đống Đa.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế
- Tiến hành lập 2 mẫu phiếu điều tra nguồn gốc phát sinh, khối lượng, công tác thu gom rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa:
+ Mẫu phiếu 1: Các tổ trưởng quản lý thực hiện công tác thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt (Phụ lục I) để điều tra thông tin về nguồn phát sinh, thành phần rác thải, phân loại rác tại nguồn, khối lượng rác, công tác thu gom và xử lý rác thải tại Quận.
+ Mẫu phiếu 2: Các hộ gia đình trên 21 phường (Phụ lục I) để điều tra thông tin về nguồn phát sinh, thành phần rác thải, phân loại rác tại nguồn, khối lượng rác, công tác thu gom và xử lý rác thải tại các hộ gia đình.
- Tiến hành khảo sát điều tra thực tế, nguồn phát sinh, lượng phát sinh và tình hình thu gom rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa:
+ Thời gian: Ngày 06, 07, 13, 14 tháng 10 năm 2018
+ Phiếu: 16 tổ trưởng quản lý thực hiện công tác thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt; 63 hộ gia đình (3 hộ/phường), các hộ được lựa chọn ngẫu nhiên.
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí mặt bằng quận Đống Đa và bố trí các tổ thu gom rác theo