Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển và xu hướng phát triển các nhiên liệu sạch thay thế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ TRANG

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY
ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN
CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ TRANG

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY
ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN
CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thiện Hân

HÀ NỘI – 2014

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Nếu có gì sai, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Trang


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học
Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học
tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thiện Hân đã
tận tình hướng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình
giúp đỡ và chia sẻ kinh nghiệm giúp tôi hoàn thành luận văn.


MỤC LỤC
Danh mục các chữ viết tắt ..................................................................................... 3
Danh mục các bảng ............................................................................................... 4
Danh mục các hình vẽ ........................................................................................... 5
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 10
1. Tính cấp thiết ........................................................................................... 10
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 11

3. Đối tượng và khu vực nghiên cứu ........................................................... 11
4. Cơ sở phương pháp luận.......................................................................... 11
5. Kết quả mong đợi .................................................................................... 11
6. Bố cục của luận văn ................................................................................. 12
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA
THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ..................................................... 13
1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu .............................................................. 13
1.1.1. Khái niệm về Biến đổi khí hậu .......................................................... 13
1.1.2. Hiệu ứng nhà kính ............................................................................. 15
1.1.3. Khí nhà kính ...................................................................................... 16
1.1.4. Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu............................... 17
1.2. Tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu ............................. 18
1.2.1. Các loại thiết bị bay ........................................................................... 19
1.2.2. Nhiên liệu sử dụng............................................................................. 21
1.2.3. Cơ chế phát sinh khí nhà kính ........................................................... 28
1.3. Tổng quan các giải pháp giảm thiểu tác động của TBB đến bầu khí
quyển ........................................................................................................... 31
1.3.1. Giải pháp kỹ thuật ............................................................................. 33
1.3.2. Giải pháp kinh tế ............................................................................... 37
1.3.3. Phát triển nhiên liệu sạch thay thế ..................................................... 38
1.4. Tổng quan về ngành hàng không dân dụng Việt Nam ......................... 45
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG
PHÁP ĐÁNH GIÁ ...................................................................................... 52
1


2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 52
2.2. Cách tiếp cận ........................................................................................ 53
2.3. Phương pháp đánh giá, tính toán .......................................................... 54
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 56

3.1. Tác động của thiết bị bay đến bầu khí quyển ....................................... 56
3.1.1. Phát thải khí nhà kính ........................................................................ 56
3.1.2. Tác động của khí nhà kính do thiết bị bay đến bầu khí quyển .......... 60
3.2. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu cho ngành hàng không Việt Nam ... 79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 83

2


Danh mục các chữ viết tắt
BĐKH – Biến đổi khí hậu;
HKDD – Hàng không dân dụng;
HƯNK – Hiệu ứng nhà kính;
TBB – Thiết bị bay;
VTHK – Vận tải hàng không.


Danh mục các bảng
Bảng 1.1.Thực trạng đội máy bay của Việt Nam................................................ 47
Bảng 1.2.Thống kê kết quả vận tải hàng không của Việt Nam, [1-7] ................ 49
Bảng 1.3. Dự đoán vận tải hành khách đường hàng không của Việt Nam ,[1-6]
...................................................................................................................... 49
Bảng 1.4. Dự đoán vận tải hàng hóa đường hàng không của Việt Nam, [6] ...... 49
Bảng 1.5. Dự báo sản lượng điều hành bay ........................................................ 50
Bảng 3.1. Các kịch bản khí thải TBB ................................................................. 57
Bảng 3.2.Thành phần khí thải một số tên lửa đẩy điển hình .............................. 62
Bảng 3.3. Khí thải tên lửa đẩy............................................................................. 63
Bảng 3.4. Khí thải khi phóng tên lửa Satun 5 của Mỹ ........................................ 65
Bảng 3.6. Khí thải từ tên lửa đẩy Năng lượng của LB Nga ................................ 67

Bảng 3.7. Khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga trong 50 năm ............................. 67
Bảng 3.8. Khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga trong 1 năm ............................... 68
Bảng 3.9. Khí thải từ tên lửa đẩy thế giới trong 1 năm....................................... 69
Bảng 3.10. Thành phần khí thải hàng không thế giới năm 1992 ........................ 71
Bảng 3.11. Thành phần khí NOx của hàng không thế giới năm 1992 ............... 71
Bảng 3.12. Dự đoán sản lượng các chuyến bay thế giới ..................................... 72
Bảng 3.13. Khí thải từ một số máy bay khi cất,hạ cánh [18].............................. 74
Bảng 3.14. Số km điều hành bay của HKDD Việt Nam..................................... 77
Bảng 3.15. Lượng khí nhà kính tính toán sơ bộ do các máy bay khi bay trong địa
phận của Việt nam thải ra ............................................................................. 78

4


Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1. Mô tả nguyên lý hiệu ứng nhà kính .................................................... 15
Hình 1.2. Hiệu ứng nhà kính ............................................................................... 15
Hình 1.3. Thành phần khí nhà kính ..................................................................... 16
Hình 1.4. Sơ đồ ảnh hưởng khí thải TBB đến bầu khí quyển ............................. 29
Hình 1.5. Máy bay Airbus A380 ......................................................................... 34
Hình 1.6. Biểu tượng phát triển bền vững........................................................... 38
Hình 1.7. Lò phản ứng sinh học của Otto Pulz ................................................... 41
Hình 1.8. Cây ngón biển, nguồn sản xuất nhiên liệu sinh học............................ 42
Hình 2.1. Sơ đồ logic trình tự nghiên cứu đánh giá tác động khí thải từ các thiết
bị bay đến bầu khí quyển .............................................................................. 55
Hình 3.1. Kịch bản khí thải CO2 từ TBB ............................................................ 58
Hình 3.2. Mô hình phóng tên lửa Rokot, liên minh Châu âu .............................. 64
Hình 3.3. Biểu đồ số tên lửa đẩy trên thế giới từ năm 1960 – 1988 ................... 66
Hình 3.4. Biểu đồ số tên lửa đẩy của Nga từ năm 2000 đến 2010 ..................... 66
Hình 3.5. Lượng khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga ......................................... 68

Hình 3.6. Thành phần các khí thải khu vực sân bay Seremetrevo ...................... 73
Hình 3.7. Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay Tu-134, tấn ....................... 73
Hình 3.8. Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay Tu-154, tấn ....................... 74
Hình 3.9. Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay An 2, tấn ........................... 74
Hình 3.10. Sơ đồ logic đánh giá phát thải hàng không dân dụng bay trên bầu trời
thuộc quản lý của ngành hàng không Việt Nam .......................................... 76
Hình 3.11. Phát thải CO2 từ máy bay trong không phận của Việt Nam ............. 78
Hình 3.12. Phát thải CO từ máy bay trong không phận của Việt Nam .............. 79
Hình 3.13. Phát thải NOx từ máy bay trong không phận của Việt Nam ............ 79

5


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Thiết bị bay (TBB) là thuật ngữ chung chỉ các phương tiện bay gồm: Máy
bay (máy bay quân sự và dân sự) và tên lửa (tên lửa quân sự và tên lửa dân sự –
tên lửa phóng tầu vũ trụ, vệ tinh).
Trên thế giới ngành nghiên cứu TBB nói chung được gọi là ngành hàng
không – vũ trụ. Hiện nay, bên cạnh những thành tựu khoa học giúp ích cho loài
người như vận tải hàng không, phóng vệ tinh, tầu vụ trụ…, ngành hàng không –
vũ trụ ít nhiều có ảnh hưởng đến môi trường toàn cầu. Những ảnh hưởng chính
gồm: ảnh hưởng môi trường không khí (khí nhà kính), tiếng ồn, các yếu tố vật lý
(độ rung, điện từ trường, bức xạ ion hóa), môi trường nước, môi trường đất, chất
thải rắn và lỏng.
Hiện nay [9,14,15], với số lượng 16.000 máy bay thương mại của thế giới
trên toàn cầu đã tạo ra hơn 600 triệu tấn dioxitcarbon (CO2) hàng năm. Thực tế,
ngành hàng không đã tạo ra khối lượng khí CO2 hàng năm tương đương với
lượng khí CO2 được sinh ra bởi tất cả các hoạt động của con người ở châu Phi.
Theo ước tính của Ủy ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (gọi tắt là IPCC)

đã đánh giá [14]: đến năm 2010, ngành hàng không dân dụng đã thải ra 2% tổng
lượng khí CO2 phát thải do các hoạt động của con người và theo ước tính vào
năm 2050, con số đó sẽ là 4%, sẽ tác động rất lớn đến việc làm trái đất nóng dần
lên, gây ra “hiệu ứng nhà kính”. Bên cạnh đó cần kể đến hàng ngàn chuyến bay
huấn luyện của các máy bay quân sự chưa được công bố. Trong khí thải của máy
bay còn có các chất khí NOx và một số khí khác, đây là những khí nhà kính
mạnh, có những ảnh hưởng ngắn hạn tương đương với khí CO2.
Trên đây mới chỉ là đánh giá của ngành hàng không dân dụng, tác động của
khí thải từ các thiết bị bay dạng tên lửa vẫn còn là vấn đề chưa được quan tâm
nhiều.
Cho đến nay, ở Việt Nam, chưa có nghiên cứu nào liên quan đến vấn đề
nêu trên. Do vậy, đề tài: “Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay

10


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Cục Hàng không dân dụng, (2010), Báo cáo tổng kết năm 2010, Bộ GTVT,
Hà Nội.
2. Cục Hàng không dân dụng, (2011), Báo cáo tổng kết năm 2011, Bộ GTVT,
Hà Nội.
3. Cục Hàng không dân dụng, (2012), Báo cáo tổng kết năm 2012, Bộ GTVT,
Hà Nội.
4. Cục Hàng không dân dụng, (2013), Báo cáo tổng kết năm 2013, Bộ GTVT,
Hà Nội.
5. Cục Hàng không dân dụng, (2006), Báo cáo tổng kết Ngành HKDD Việt
Nam các năm từ 1995 đến 2006, Bộ GTVT, Hà Nội.
6. Cục Hàng không dân dụng, (2010), Kế hoạch phát triển đội máy bay đến
năm 2020 của Tổng công ty HKVN, Bộ GTVT, Hà Nội.

7. Lê Kỳ Biên, (2011), báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước thuộc chương trình
KHCN Vũ trụ “Thiết kế sơ bộ tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng”, NXB Khoa
học và Kỹ thuật.
8. Nguyễn Hanh Hoàn, (2011), báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước thuộc
chương trình KHCN Vũ trụ “Nghiên cứu nguyên lý thiết kế và công nghệ chế
tạo động cơ tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng phục vụ chương trình KHCN Vũ
trụ Quốc gia”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
Tiếng Anh
9. Dmitriev A.N., Bukreeva G.F, (1995), The Cosmic dauses of the increase of
Climatic instability // Ecosystem evolution. Paleontological Institute. Moscow,
10.
11. Joyce E. Penner (University of Michigan), David H. Lister (UK Defence
Research and Evaluation Agency), David J. Griggs (UK Meteorological


Office), David J. Dokken (University Corporation for Atmospheric
Research), Mack McFarland (DuPont Fluoroproducts), (2001), Aviation and
the Global Atmosphere, Intergovernmental Panel on Climate Change.
12. Suozzo R., Prether M.J.,Garcia M.M. et al, (2010, Global Impact of the
Antarctic ozone hole // J. geophys.
13. />14. />64.
Tiếng Nga:
15. Гаврилов Б.Н., Ситина M.Ю, (1995), Милитаризация космоса: новая
глобальная угроза, Вопр. философии. No 11. С.92-102.
16. Гринберг Э.И, (2012), Загрязнение космоса и космические полеты,
Природа. 2012. No 8. С.12-17.
17. Г.Сарнер, (1999), Химия реактивных топлив, Изд. Мир Москва .
18. Джойс Э. Пеннер. Дэвид Г. Листер, (2011), Авиация и глобальная
атмосфера, Изд. Мир Москва .
19. Докторов М. В, (2000), МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, Санкт-Петербург .