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 .....................................................................................
Danh mục các bảng ...............................................................................................
Danh mục các hình vẽ ...........................................................................................
MỞ ĐẦU .............................................................................................................
1. Tính cấp thiết ...........................................................................................
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................
3. Đối tượng và khu vực nghiên cứu ...........................................................
4. Cơ sở phương pháp luận ..........................................................................

5. Kết quả mong đợi ....................................................................................
6. Bố cục của luận văn .................................................................................
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA
THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .....................................................
1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu ..............................................................
1.1.1. Khái niệm về Biến đổi khí hậu ..........................................................
1.1.2. Hiệu ứng nhà kính .............................................................................
1.1.3. Khí nhà kính ......................................................................................
1.1.4. Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu ...............................
1.2. Tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu .............................
1.2.1. Các loại thiết bị bay ...........................................................................
1.2.2. Nhiên liệu sử dụng .............................................................................
1.2.3. Cơ chế phát sinh khí nhà kính ...........................................................
1.3. Tổng quan các giải pháp giảm thiểu tác động của TBB đến bầu khí
quyển ...........................................................................................................
1.3.1. Giải pháp kỹ thuật .............................................................................
1.3.2. Giải pháp kinh tế ...............................................................................
1.3.3. Phát triển nhiên liệu sạch thay thế .....................................................
1.4. Tổng quan về ngành hàng không dân dụng Việt Nam .........................
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG
PHÁP ĐÁNH GIÁ ......................................................................................
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 (CO 2) 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


đến bầu khí quyển và xu hướng phát triển các nhiên liệu sạch thay thế” được lựa
chọn thực hiện.
2.

-

Mục tiêu nghiên cứu
-

Nghiên cứu cơ chế phát sinh khí nhà kính của các thiết bị bay;

-

Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển;

Phân tích các biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng khí thải từ thiết bay đến

bầu khí quyển.
3.

Đối tượng và khu vực nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của Luận văn là:
Khí thải các loại thiết bị bay: Khí thải của máy bay (chủ yếu là máy bay dân
dụng) và khí thải của tên lửa phóng vệ tinh.
3.2. Khu vực nghiên cứu
Nghiên cứu tác động của khí thải từ các thiết bị bay của Việt Nam (chủ yếu
là máy bay dân dụng) và một số nước điển hình trên thế giới đến biến đổi khí
hậu của toàn cầu.
4. Cơ sở phương pháp luận
Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về các loại nhiên liệu dùng trong TBB,
trên cơ sở các quá trình lý – hóa xảy ra trong các động cơ của TBB, lý giải lượng
khí nhà kính thải ra môi trường khi các TBB hoạt động.
Dựa trên báo cáo, tài liệu công bố chính thống trong và ngoài nước, đánh
giá tác động khí thải của TBB tác động đến biến đổi khí hậu.
Phần cuối của Luận văn đưa ra phân tích các biện pháp giảm thiểu tác động
của khí thải từ thiết bay đến bầu khí quyển.
5. Kết quả mong đợi
Về mặt lý luận: Đánh giá được tổng quan về tác động của khí thải thiết bị
bay đến biến đổi khí hậu toàn cầu. Nghiên cứu cơ chế phát sinh khí nhà kính thải
ra môi trường của thiết bị bay và đề xuất các biện pháp giảm thiểu.

11

Về mặt thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn góp phần là một trong
những cơ sở phương pháp luận cho hướng nghiên cứu ảnh hưởng của ngành
hàng không - vũ trụ đến môi trường.
6. Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương
chính:
Chương 1: Tổng quan về biến đổi khí hậu và tác động của các thiết bị bay
đến biến đổi khí hậu
Chương 2: Đối tượng, phạm vi, cách tiếp cận và phương pháp đánh giá
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

12


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG
CỦA THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu
1.1.1. Khái niệm về Biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí
quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các
nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo.
“Biến đổi khí hậu là “những ảnh hưởng có hại của biến đổi khí hậu”, là
những biến đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những ảnh hưởng
có hại đáng kể đến thành phần, khả năng phục hồi hoặc sinh sản của các hệ
sinh thái tự nhiên và được quản lý hoặc đến hoạt động của các hệ thống kinh tế
- xã hội hoặc đến sức khỏe và phúc lợi của con người”.(Theo công ước chung
của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu).
Nguyên nhân:
Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu Trái đất là do sự gia tăng các hoạt
động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể

hấp thụ khí nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất
liền khác. Nhằm hạn chế sự biến đổi khí hậu, Nghị định thư Kyoto nhằm hạn
chế và ổn định sáu loại khí nhà kính chủ yếu bao gồm: CO 2, CH4, N2O, HFCs,
PFCs và SF6.
-

CO2 phát thải khi đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí) và là

nguồn khí nhà kính chủ yếu do con người gây ra trong khí quyển. CO 2 cũng sinh
ra từ các hoạt động công nghiệp như sản xuất xi măng và cán thép.
-

CH4 sinh ra từ các bãi rác, lên men thức ăn trong ruột động vật nhai lại,

hệ thống khí, dầu tự nhiên và khai thác than.
-N2O phát thải từ phân bón và các hoạt động công nghiệp.
-

HFCs được sử dụng thay cho các chất phá hủy ôzôn (ODS) và HFC-23

là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất HCFC-22.
-PFCs sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm.
-SF6 sử dụng trong vật liệu cách điện và trong quá trình sản xuất
magiê.
13


Các diễn biến đàm phán về Biến đổi khí hậu hiện nay:
Công ước khung của liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) được
mở ra để ký kết từ 9 tháng 5 năm 1992, sau khi một Ủy ban đàm phán Liên

chính phủ xây dựng văn bản của công ước khung như một báo cáo theo sau cuộc
họp tại New York từ ngày 30 tháng 4 đến 9 tháng 5 năm 1992. Nó bắt đầu có
hiệu lực ngày 21 tháng 3 năm 1994 được mở ra để ký kết từ 9 tháng 5 năm 1992,
sau khi một Ủy ban đàm phán Liên chính phủ xây dựng văn bản của công ước
khung như một báo cáo theo sau cuộc họp tại New York từ ngày 30 tháng 4 đến
9 tháng 5 năm 1992. Nó bắt đầu có hiệu lực ngày 21 tháng 3 năm 1994.
Tính đến tháng 5 năm 2011 UNFCCC đã có 195 bên tham gia. Các bên
tham gia Công ước gặp mặt hằng năm từ năm 1995 tại Hội nghị các bên (COP)
để đánh giá tiến trình đối phó với biến đổi khí hậu.
Hội nghị bộ trưởng thường niên (tức COP20) vừa qua tại Lima (Peru) vào
tháng 12 năm 2014 vừa qua, chưa hoàn thành nhiệm vụ xây dựng bản dự thảo
thỏa thuận đó nên nhiệm vụ từ nay đến cuối năm 2015 còn rất nặng nề. Văn kiện
được thông qua ở Lima cuối năm 2014 mới chỉ là một thỏa thuận khung chứ
không phải là văn kiện chính thức hay một Hiệp định hoàn chỉnh có thể đưa ra
thông qua ngay ở Paris.
Ở

thủ đô của Peru, dù đã phải kéo dài thời gian thương lượng thêm gần hai

ngày, nhưng các nhà đàm phán đến từ hơn 190 quốc gia chỉ mới thông qua được
một dự thảo thỏa thuận có thể tạm gọi là “Lời kêu gọi cho hành động về khí
hậu”
Cũng theo “Lời kêu gọi” đó, 190 nước tham gia Công ước khung của Liên
hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC), cho tới thời hạn ngày 31/5/2015 sẽ
phải thông qua các chương trình quốc gia nhằm cắt giảm khí gây hiệu ứng nhà
kính và các quốc gia thành viên sẽ phải bổ sung một bản báo cáo vào ngày
1/11/2015 để đánh giá về các nỗ lực của mình nhằm đạt mục tiêu chung toàn
cầu, kiềm chế được nhiệt độ toàn cầu tăng lên dưới 2 độ C so với thời tiền công
nghiệp.

14


1.1.2. Hiệu ứng nhà kính

Hình 1.1. Mô tả nguyên lý hiệu ứng nhà kính
Khi Mặt Trời xuyên qua kính [14], thì các tia có bước sóng λ lớn hơn
0,7µm bị ngăn không cho qua. Các tia sáng có bước sóng ngắn hơn 0,7µm thì sẽ
qua được kính. Khi đi qua lớp kính (hình 1.1), sẽ xảy ta tương tác của các
photon lên vật chất làm phát xạ các tia nhiệt thứ cấp có bước sóng dài tia hồng
ngoại (lớn hơn 0,7µm) , nên không thể đi ra khỏi nhà kính và kết quả là những
bức xạ nhiệt này làm cho không gian bên trong nhà kính nóng lên.
Hiệu ứng nhà kính, xuất phát từ effet de serre trong tiếng Pháp, do nhà toán
học , nhà vật lý người Pháp Jean Baptiste Joseph Fourier lần đầu tiên đặt tên vào
năm 1824 dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt
trời, xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính và làm cho toàn bộ không
gian bên trong nóng dần lên.
Các khí nhà kính chứa trong bầu khí quyển như thể là một tấm kính dày
bao bọc Trái Đất, lúc này dựa theo nguyên lý HƯNK, thì khi bức xạ Mặt Trời
chiếu xuống Trái Đất sẽ bị các khí nhà kính giữ lại, kết quả là làm cho toàn bộ
khí quyển nóng dần lên và theo đó Trái Đất cũng nóng dần lên.

Hình 1.2. Hiệu ứng nhà kính
15


"Hiện tượng các tia bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời xuyên qua bầu khí
quyển đến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt sóng dài rồi
được một số khí trong bầu khí quyển hấp thụ để thông qua đó làm cho khí quyển
nóng lên, được gọi là hiệu ứng nhà kính".

1.1.3. Khí nhà kính
Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng
ngoại) được phản xạ từ bề mặt trái đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt
trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho trái đất, gây nên HƯNK.
Các khí nhà kính chủ yếu bao gồm: hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, các khí
CFC

Hình 1.3. Thành phần khí nhà kính
Thành phần hoá học của khí quyển gồm 78% là khí Nitrogen (N 2), 21% là
Oxygen (O2), 1% còn lại là các khí khác mà chủ yếu là các Khí nhà kính như
Carbon dioxide (CO2), hơi nước, Nitrious Oxide (N2O), Methane (CH4), Ozone
(O3).
Khí nhà kính trong 1% khí quyển có thành phần như sau:
+ CO2: 56%
+ CFC: 13%
+ CH4: 18%
+ O3: 7%
+ N2O: 6%
16


1.1.4. Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu
Trước hết, phải khẳng định rằng, chính những hoạt động hằng ngày của
chúng ta là nguyên nhân chính làm cho trái đất nóng lên, hãy nhìn vào tốc độ
chóng mặt của quá trình đô thị hoá và sự gia tăng dân số. Các loại phương tiện
giao thông, các nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp, các đống phế thải...
“nhả” ra một lượng khí CO 2 khổng lồ vào bầu khí quyển. Những cánh rừng lẽ ra
là nơi hấp thu lại bị chặt phá đến trơ chọi, CO 2 ngày càng đầy. Đồng thời, từ
những hoạt động đó, hàm lượng các khí nhà kính trong khí quyển được tăng lên.
a.Hơi nước

Hơi nước chiếm thành phần chủ yếu và rất quan trọng trong các khí nhà
kính.
-

Ở một hàm lượng thích hợp, tức là khi mà hàm lượng các khí nhà kính

cân bằng với tự nhiên, hơi nước sẽ góp phần cân bằng nhiệt độ cho Trái Đất
bằng việc phản xạ ánh mặt trời (một ảnh hưởng có lợi), và việc bắt giữ tia cực
tím (ảnh hưởng nhiệt).
-

Khi lượng khí nhà kính trong khí quyển tăng, nhiệt độ tăng, các yếu tố khí

hậu sẽ thay đổi theo, bao gồm cả lượng hơi nước trong khí quyển. Trong khi đó,
hoạt động của con người lại không thêm trực tiếp một lượng hơi nước đáng kể
vào khí quyển. Lúc mà hơi nước tự do là một khí nhà kính, sự nóng lên toàn cầu
sẽ tăng lên khi hơi nước tăng.
b. Khí CO2 (carbon dioxit)
-

Là chất khí gây ra hiệu ứng nhà kính nhiều nhất.

-

Do quá trình hô hấp của con người, động thực vật tạo ra.

- Do hoạt động của núi lửa, cháy rừng, các nhà máy, các khu công
nghiệp.
-

Khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên gấp đôi thì nhiệt độ trái đất

tăng lên khoảng 300C.
d. Khí CFC (CFC – cloro floro carbon)
-

Là chất hóa học gây suy giảm tầng ozone.

-

Là loại khí nhân tạo được tạo ra trong quá trình làm lạnh.

-

Là loại khí thứ hai gây ảnh hưởng nhiều nhất tới hiệu ứng nhà kính
17


e. Khí CH4 (metan)
- Là thành phần chính của khí tự nhiên khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm
lầy.
-

Được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá.

-Mêtan là một khí gây hiệu ứng nhà kính, trung bình cứ 100 kg mêtan, mỗi
năm làm ấm Trái Đất gấp 23 lần 1 kg CO2
f. Khí O3 (ozone)
-

Là chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhễm chung

- Nó được tạo thành từ O2 do phóng tĩnh điện (trong các tia chớp), tia
cực
tím.
g.
-

Khí NO, N2O, NO2
Được tạọ ra từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và việc đốt các

nhiên liệu hóa thạch
-

Mỗi phân tử bặt giữ lượng nhiệt gấp 270 lần so với CO2

Vai trò gây nên hiệu ứng nhà kính của các chất khí được xếp theo thứ tự
tăng dần: CO2 => CFC => CH4 => O3 =>NO2. Sự gia tăng nhiệt độ trái đất do
hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt của môi trường trái đất.
Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển. Như
vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng
bằng lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển.
Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các
sinh vật trên trái đất. Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận
lợi phát triển. Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt.
Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay
đổi. Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động. Hoạt động sản
xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
1.2. Tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu
Khi các TBB hoạt động, lượng khí thải thoát ra môi trường khí quyển là rất

lớn. Lượng khí thải này gồm rất nhiều loại khí nhà kính (СО 2, NОx, CO, CH4,
Cl, HCl…) ảnh hưởng trực tiếp đến bầu khí quyển và tầng ozone của trái đất.


18


Khói thoát ra trong các vụ phóng tên lửa có thể bào mòn tầng ozone, tạo
điều kiện cho các tia tử ngoại có hại từ mặt trời xâm nhập vào trái đất. Ví dụ khi
phóng các tên lửa dùng nhiên liệu rắn, chúng thải trực tiếp khí clo ra tầng bình
lưu (cách bề mặt trái đất khoảng 50 km), tại đây clo phản ứng với oxy để tạo ra
clo oxit - chất có khả năng hủy diệt tầng ozone.
Mỗi loại nhiên liệu của tên lửa khi cháy phát thải ra các hóa chất có mức độ
ô nhiễm môi trường khác nhau.Một số ít khí thải đó nhanh chóng biến mất nhờ
những cơn mưa ở tầng không khí thấp. Phần lớn lượng khí thải còn lại ở tầng
bình lưu, nơi chúng tồn tại lâu hơn và phản ứng với hóa chất khác, gây hiểm họa
cho tầng ozone.
Hiện nay, Mỹ, Liên minh châu Âu và Ấn Độ sử dụng cả nhiên liệu lỏng và
nhiên liệu rắn cho tên lửa của họ. Hỗn hợp này tồn tại dưới dạng bột hoặc tinh
thể. Riêng Nga và Trung Quốc chỉ sử dụng nhiên liệu lỏng. Nhiều nhà khoa học
cho rằng nhiên liệu lỏng trong tên lửa có mức độ gây hại đối với tầng ozone thấp
hơn so với nhiên liệu rắn [16].
Trong bối cảnh các vụ phóng vệ tinh, tàu vũ trụ trên khắp thế giới ngày
càng tăng, những quả tên lửa sẽ sớm trở thành hiểm họa đáng sợ nhất đối với
tầng ozone.
Theo công bố [10,13], từ năm 1979 tới năm 1990 lượng ozone trong tầng
bình lưu suy giảm khoảng 5%. Vì tầng ozone ngăn cản phần lớn các tia cực tím
có hại từ mặt trời, sự suy giảm của nó trở thành một mối quan tâm toàn cầu. Các
nước đã ký kết Nghị định thư Montreal về hạn chế phát thải các hợp chất carbon
của clo và flo cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng ozone khác.

1.2.1. Các loại thiết bị bay
Thiết bị bay 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).
a. Máy bay
Máy bay là phương tiện bay hiện đại, cao cấp, đóng vai trò không thể thiếu
trong phát triển kinh tế và quân sự của mọi quốc gia.
19


Hiện nay, công nghiệp chế tạo máy bay là ngành công nghệ cao chỉ có các
cường quốc kinh tế trên thế giới mới thực hiện được và là ngành định hướng
công nghệ cho các ngành công nghiệp khác. Hiện nay quốc gia chế tạo máy bay
cả dân dụng và quân dụng đứng đầu thế giới là Hoa Kỳ, sau đó đến Pháp và các
nước công nghiệp hàng đầu châu Âu, Nga...
Máy bay dân dụng, thường được chia thành các loại sau: máy bay tầm
ngắn, tầm trung, tầm xa và máy bay chở hàng.
Máy bay tầm ngắn (khai thác các đường bay dưới 4 giờ bay): khai thác chủ
yếu cho mạng đường bay nội địa. Các loại điển hình của máy bay tầm ngắn: các
loại máy bay từ 65-100 ghế như ATR-72 của châu Âu, các loại máy bay từ 100150 ghế dòng máy bay A318/319/320/A321 và các loại khác thuộc dòng B737,
Focker 70 …
Máy bay tầm trung (khai thác các đường bay dưới 10 giờ bay): khai thác
chủ yếu cho mạng đường bay trong khu vực gần có chiều dài dưới 8000 km. Các
loại điển hình của máy bay tầm trung: các loại máy bay từ 250-350 ghế dòng
B777-200ER, B787-8, A350-800 và các loại thuộc dòng A330 và tương
đương…
Máy bay tầm xa (khai thác các đường bay xuyên lục địa): khai thác chủ yếu
cho mạng đường bay xa trên 8000 km và có kết hợp chở hàng. Các loại điển
hình của máy bay tầm xa: các loại máy bay trên 300 ghế dòng B787-9, A350900 và các loại thuộc dòng A340, B777-200LR và tương đương, A380…
Loại máy bay chở hàng: Sử dụng loại 20 - 30 tấn để khai thác chở hàng

trong khu vực; loại 70 - 100 tấn để khai thác chở hàng đi các châu lục khác. .
Các loại điển hình của máy bay chở hàng: các loại máy bay chuyên dụng chở
hàng của Boeing, Airbus (như B747F, B777F, A330F), Nga, Nhật Bản..
Bên cạnh các loại máy bay dân dụng, các loại máy bay quân sự cũng rất
phong phú, mỗi chủng loại tùy theo nhiệm vụ chiến – kỹ thuật có những đặc tính
bay riêng. Thông thường có các loại máy bay quân sự sau: Máy bay tiêm kích
(các loại máy bay dòng F của Mỹ như F15, F17, F22, các loại dòng máy bay Su
20


25,27,30,30MKI, 31 của Nga vv), Máy bay cường kích (F-35, Harrier,
Euofighter Typhoon..), Máy bay ném bom (B52, F-16, F/A -18, Tu 95…), Máy
bay huấn luyện (Aero L-39 Albatros, Aermacchi MB-326, Folland Gnat, Fouga
Magister và British Aerospace Hawk…).
b. Tên lửa
Trong dân sự, tên lửa đẩy là phương tiện phóng hiện đại nhất dùng để đưa
các tải trọng có ích (tầu vũ trụ, vệ tinh, các thiết bị đo đạc, thí nghiệm,…) lên vũ
trụ. Các cường quốc trên thế giới như Mỹ, Nga, Pháp, Trung quốc, Liên minh
Châu Âu… đều rất chú trọng phát triển công nghiệp tên lửa đẩy của mình để
phục vụ kinh tế - an ninh quốc phòng. Các loại tên lửa đẩy điển hình gồm: các
phiên bản Satun, Scau, Satll, Titan của Mỹ, Arian của Liên minh Châu Âu,
Phương Đông, Proton của Nga, CZ–3 của Trung quốc.
Trong quân sự, tên lửa là vũ khí hiện đại, sử dụng trong tác chiến từ xa. Tên
lửa quân sự phân theo nhiều chủng loại: như tên lửa đất đối không, đất đối đất,
tên lửa đối hải, tên lửa vượt đại châu…Một số loại tên lửa hiện đại của Việt Nam
hiện nay gồm: tổ hợp tên lửa phòng không S300 PMU1, tổ hợp tên lửa phòng
không C-125, tổ hợp tên lửa đối hải Uran E, Basiton…
1.2.2. Nhiên liệu sử dụng
1.2.2.1. Nhiên liệu của máy bay
Nhiên liệu máy bay là nhiên liệu trong ngành hàng không được sử dụng

cho các máy bay dân dụng hoặc máy bay quân sự [17].
Nhiên liệu trong ngành hàng không có hai loại là xăng máy bay (AvGas)
cho các động cơ bốn thì và nhiên liệu (JetGas) dùng cho các động cơ của máy
bay phản lực. Xăng máy bay được đánh dấu rõ ràng trên mọi thùng chứa, và
được phân phối từ các vòi màu đỏ với đường kính 40 milimét (49 milimét ở
Mỹ). Chỗ tiếp liệu của các máy bay sử dụng động cơ đốt trong có đường kính
không được phép vượt quá 60 milimét. Vòi phân phối JetGas có đường kính lớn
hơn 60 milimét.
Nhiên liệu hàng không nói chung có chất lượng cao hơn các nhiên liệu sử
dụng trong các ngành khác và ít nguy hiểm hơn, chẳng hạn như trong việc cung
21


cấp nhiệt để sưởi hay vận tải đường bộ. Ở nhiều nước, nhiên liệu sử dụng trong
ngành hàng không là mặt hàng chịu biểu thuế khác so với các loại nhiên liệu
khác.
Xăng máy bay
Xăng máy bay là nhiên liệu có chỉ số ốctan cao, được sử dụng cho các máy
bay, cũng như trong quá khứ là các ô tô đua. Xăng máy bay trong tiếng Anh
được viết tắt là Avgas - viết tắt của Aviation gasoline) để phân biệt với xăng
Mogas (viết tắt của Motor gasoline) là các loại xăng sử dụng hàng ngày cho ô tô,
xe máy. Xăng máy bay chỉ được sử dụng trong các máy bay có sử dụng động cơ
đốt trong, các máy bay phản lực và các động cơ tuốc bin sử dụng kerosin làm
nhiên liệu.
Xăng máy bay có tính bay hơi thấp hơn so với xăng Mogas và không bay
hơi nhanh, đây là thuộc tính quan trọng để sử dụng ở các cao độ lớn. Những hỗn
hợp xăng máy bay ngày nay sử dụng cũng giống như khi chúng lần đầu tiên
được sử dụng trong những năm khoảng 1950 - 1960. Chỉ số ốctan cao thu được
là nhờ sự bổ sung của tetraetyl chì (viết tắt tiếng Anh: TEL), một chất tương đối
độc đã bị ngừng sử dụng cho ô tô ở phần lớn các nước trong những năm 1980.

Thành phần dầu mỏ chính được sử dụng trong pha trộn xăng máy bay là alkylat,
nó là hỗn hợp của các loại izôốctan khác nhau, và một số các nhà máy lọc dầu sử
dụng cả reformat.
Xăng máy bay hiện nay có vài loại với sự phân biệt theo nồng độ chì cực
đại trong xăng. Do TEL là một phụ gia khá đắt, một lượng cực tiểu của nó thông
thường được thêm vào nhiên liệu để nó đạt chỉ số ốctan yêu cầu, vì thế thông
thường trên thực tế nồng độ của nó thấp hơn mức cực đại.
Avgas 80/87: có ít chì nhất, cực đại là 0,5 gam chì trên 1 galông Mỹ, và nó
được sử dụng trong các động cơ có tỷ số nén rất thấp.
Avgas 100/130: là xăng máy bay có chỉ số ốctan cao hơn, chứa tối đa 4 gam
chì trên 1 galông Mỹ, hay 1,12 gam/lít.

22


Avgas 100LL: chứa tối đa 2 gam chì trên một galông Mỹ, hay 0,56 gam/lít,
và là xăng máy bay phổ biến nhất. 100LL (LL trong tiếng Anh là ít chì) được tạo
ra để thay thế cho Avgas 100/130.
Trong quá khứ, các loại xăng máy bay khác cũng được sử dụng trong quân
sự, chẳng hạn như Avgas 115/145. Lưu ý rằng chỉ số ốctan của xăng máy bay
không thể so sánh trực tiếp với các chỉ số ốctan của xăng Mogas, do các động cơ
thử nghiệm và phương pháp thử được sử dụng để xác định chỉ số này trong hai
trường hợp là khác nhau. Đối với xăng máy bay, số đầu tiên (nhỏ hơn) là cấp
trộn nghèo, và số thứ hai (lớn hơn) là cấp trộn giàu. Đối với xăng Mogas, chỉ số
"ốctan" thông thường được biểu diễn như là chỉ số chống nổ, nó là trung bình
của chỉ số ốctan, dựa trên các nghiên cứu và phương pháp thử động cơ, hay
(IR+IM)/2.
Để hỗ trợ phi công xác định nhiên liệu trong máy bay của họ, các chất
nhuộm màu được thêm vào nhiên liệu. 80/87 có màu đỏ, 100/130 có màu xanh
lục, và 100LL có màu lam, trong khi đó nhiên liệu máy bay phản lực, JET A1, là

trong suốt hay vàng nhạt thì không được nhuộm màu.
Nhiên liệu dầu máy bay Kerosin
Hiện nay, hầu hết các máy bay phản lực, máy bay quân sự và một số máy
bay dân dụng thế hệ cũ sử dụng dầu máy bay kerosin làm nhiên liệu.
Loại nhiên liệu được dùng cho các máy bay dân dụng trên thế giới là dạng
kerosene Jet A1 tương ứng F-35 của khối OTAN, ở Hoa Kỳ thì dùng cho máy
bay dân dụng này là loại Jet A tương tự như loại Jet A1 ở trên nhưng điểm cháy
của nó cao hơn (-40oC thay vì -47oC).
Đối với dạng thứ hai cho phép tồn chứa rất an toàn trong những khoang
chứa của máy bay. Còn loại thứ ba thì có nhiệt độ sôi đầu rất thấp khoảng 70oC,
thực chất đây là sản phẩm thu được từ việc phối trộn của phân đoạn naphta nhẹ
với Kerosene.
Ngoài ra nhiên liệu phản lực còn có nhiều dạng khác nhau phục vụ cho
những mục đích khác nhau như là nhiên liệu có nhiệt năng cao dùng cho hoả
tiễn.
23


Ảnh hưởng của thành phần hydrocacbon đến quá trình cháy của nhiên liệu
trong động cơ phản lực.
Nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn kerosene
hoặc từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosene và phân đoạn xăng.
Đặc điểm cơ bản nhất của nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực là có tốc
độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất nào, cháy điều
hoà, không bị tắt trong dòng khí có tốc độ lớn, nghĩa là quá trình cháy phải có
ngọn lửa ổn định. Về phương diện này, cấu trúc của buồng đốt có tính chất vô
cùng quan trọng quyết định đến tính ổn định của ngọn lửa, nhưng thành phần
hoá học của nhiên liệu đảm bảo phải có nhiều hydrocacbon parafinic mạch thẳng
cũng tạo ra điều kiện bốc cháy dễ và tốc độ cháy mong muốn. Thành phần các
hydrocacbon trong nhiên liệu còn ảnh hưởng đến nhiệt năng của quá trình cháy,

đó là một tiêu chuẩn quan trọng đảm bảo khả năng tạo nên công suất lớn khi sử
dụng nhiên liệu trong các động cơ phản lực. Về tính chất này các hydrocacbon
thơm kém hơn các hydrocacbon parafinic và naphtenic.
Để đảm bảo yêu cầu về nhiệt cháy của nhiên liệu phản lực trên 10.200
kcal/kg thì thành phần nhiên liệu phải có nhiều parafin và naphten.
Tuy nhiên quan trọng hơn cả là các naphtenic nhiều vòng bởi vì nếu tăng
cường thành phần parafin mạch thẳng thì sẽ làm tăng khả năng mất tính linh
động của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp, điều này rất nguy hiểm đối với các máy bay
phản lực hoạt động ở tầm cao (lên cao 10.000m nhiệt độ khí quyển hạ xuống 56oC) trong khi đó các naphten vẫn ở trạng thái lỏng vừa đảm bảo việc cung cấp
nhiên liệu vào buồng đốt không bị gián đoạn, và có nhiệt cháy cũng không kém
gì các parafin.
Quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ phản lực đòi hỏi nhiên liệu
phải cháy hoàn toàn, không được phân hủy trước khi cháy tạo nên các cặn
cacbon, bám vào buồng đốt ở gần tuy-e, hoặc bám vào nến điện ở gần lổ phun
nhiên liệu làm thay đổi hình dạng và kích thước ban đầu của chúng. Về mặt này,
các hydrocacbon thơm có nhiệt độ sôi cao (chủ yếu là loại nhiều vòng có trong

24