TÓM TẮT:
Dựa vào báo cáo kiểm kê khí nhà kính (KNK) quốc gia trong một số lần kiểm kê KNK quốc gia Việt Nam và theo Hướng dẫn của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), cho thấy cần thực hiện một số cải thiện đối với đánh giá phát thải khí metan trong hoạt động khai thác mỏ than hầm lò ở Việt Nam. Nội dung bài báo này giới thiệu tổng quan về đánh giá phát thải KNK trong hoạt động khai thác than hầm lò và đưa ra một vài nhận xét về phương pháp và hệ số phát thải được lựa chọn để tính toán phải thải khí metan trong quá trình khai mỏ than hầm lò ở Việt Nam.
Từ khóa: đánh giá phát thải khí nhà kính, khai mỏ than hầm lò, Việt Nam, kiểm kê khí nhà kính.
1. Phát thải khí nhà kính trong hoạt động khai thác than hầm lò [1]
Các quá trình địa chất hình thành nên than cũng sinh ra khí Metan (CH4), còn khí Cacbonic (CO2) cũng có thể có trong một số vỉa than. Những loại khí này, nhìn chung được biết đến là khí vỉa than và được giữ lại ở trong vỉa than cho đến khi than được đào lộ ra và bị vỡ trong quá trình khai mỏ. Khí Metan là khí nhà kính (KNK) chủ yếu được thoát ra từ khai mỏ và xử lý than.
Các giai đoạn chính đối với phát thải KNK với các mỏ than hầm lò
Các giai đoạn chính đối với phát thải KNK với các mỏ than hầm lò, gồm:
- Các phát thải trong khai mỏ: những phát thải này sinh ra từ các khí được tích trữ trong quá trình làm đứt gãy than và vỉa than khi khai mỏ.
- Các phát thải sau khai mỏ: không phải tất cả các khí đều được thoát ra từ than trong quá trình làm đứt gãy than khi khai mỏ. Các phát thải trong quá trình xử lý than, chế biến và vận chuyển than được cho là các phát thải sau khai mỏ.
- Ô xi hóa nhiệt độ thấp: những phát thải này sinh ra bởi vì khi than được đào lộ ra thì gặp ôxy trong không khí thì than bị oxi hóa tạo thành khí CO2. Tuy nhiên, quá trình này tạo ra khí CO2 với tỷ lệ thấp.
- Cháy không kiểm soát: nhiệt được tạo ra bởi quá trình o-xi hóa được giữ lại và nhiệt độ tăng lên rất dễ dẫn đến cháy không kiểm soát.
Các vấn đề về phương pháp luận
Phát thải chủ yếu được tính cho khí metan, bởi vì khí này là phát thải khuếch tán quan trọng nhất đối với khai mỏ than, phát thải CO2 cũng được tính đến trong kiểm kê ở nơi nào có đủ số liệu.
Các phát thải khuếch tán từ khai thác các mỏ than hầm lò sinh ra từ các hệ thống thông gió và loại bỏ khí. Thông thường các phát thải này được thoát ra tại một số ít các vị trí tập trung và được xem là các nguồn phát thải điểm.
Các phương pháp: việc sử dụng các phương pháp thích hợp để đánh giá phát thải đối với khai mỏ than phù hợp với hướng dẫn của tài liệu Thực hành tốt và quản lý độ không chắc chắn trong các kiểm kê khí nhà kính quốc gia của IPCC [2] phụ thuộc vào chất lượng của dữ liệu có được. Ví dụ, dữ liệu có được ở mức hạn chế, phát thải KNK không phải là nguồn chính thì phương pháp bậc 1 (Tier 1) được lựa chọn để tính toán là đáp ứng yêu cầu của thực hành tốt. Theo phương pháp bậc 1, các quốc gia cần lựa chọn hệ số phát thải từ cơ sở dữ liệu của toàn cầu, còn với số liệu hoạt động thì phải sử dụng số liệu của quốc gia để tính tổng phát thải. Nếu có các hệ số phát thải của quốc gia hoặc của mỏ than nào đó mà đại diện cho các giá trị trung bình của các loại than đang được khai thác thì phương pháp bậc 2 (Tier 2) sẽ được sử dụng. Nếu có số liệu đo trực tiếp của từng mỏ than thì sẽ sử dụng theo phương pháp bậc 3 (Tier 3). Với phương pháp bậc 3, kết quả tính toán phát thải sẽ có độ không chắc chắn là thấp nhất so với các phương pháp bậc 2 và bậc 1.
Như vậy, vì khí metan là KNK chủ yếu thoát ra từ hoạt động khai mỏ và xử lý than, hơn nữa điều kiện thu thập dữ liệu ở Việt Nam còn ở mức hạn chế nên trong phạm vi kiểm kê KNK quốc gia sẽ tập trung vào đánh giá phát thải khí metan và đối với hoạt động khai mỏ và sau khai mỏ than.
Đánh giá phát thải khí metan đối với hoạt động khai mỏ và sau khai mỏ
Phát thải khí metan được xác định theo công thức sau:
Phát thải CH4 = AD * EF * CF (1)
Ở đây: Phát thải CH4 (Gg/năm); AD là lượng than khai thác hầm lò (tấn/năm); EF là hệ số phát thải CH4 (m3/tấn); CF là hệ số biến đổi
Việc lựa chọn hệ số phát thải cho tính toán phát thải được tài liệu [1] hướng dẫn cụ thể như sau:
Với quá trình khai mỏ, phát thải khí metan được xác định theo công thức (1) nêu trên.
EF có các giá trị: 10 m3/tấn (giá trị thấp); 18 m3/tấn (giá trị trung bình); 25 m3/tấn (giá trị cao).
Hệ số biến đổi là mật độ của khí metan và được dùng để biến đổi thể tích khí metan sang khối lượng. Nếu ở điều kiện 200C và áp suất 1 atmostphe thì hệ số biến đổi có giá trị là 0,67*Gg/106 m3.
Nếu các quốc gia chọn phương pháp Tier 1 cần xem xét các thông số cụ thể có liên quan, chẳng hạn như độ sâu của các vỉa than lớn để xác định hệ số phát thải. Bởi vì hàm lượng khí thải của than thường tăng lên theo độ sâu của vỉa than, nếu độ sâu của mỏ trung bình <200 m nên chọn EF có giá trị thấp và độ sâu mỏ >400 m thì chọn EF có giá trị cao, với độ sâu mỏ trung bình chọn EF có giá trị trung bình là phù hợp để tính toán phát thải khí mêtan.
Với quá trình sau khai mỏ, phát thải khí metan được xác định theo công thức (1) nêu trên
EF có các giá trị: 0,9 m3/tấn (giá trị thấp); 2,5 m3/tấn (giá trị trung bình); 4 m3/tấn (giá trị cao).
Hệ số biến đổi giống như quá trình khai mỏ.
Lựa chọn phương pháp tính toán phát thải
Như đã trình bày ở phần trên với các trường hợp sử dụng các phương pháp bậc 1 hay bậc 2 hoặc bậc 3 sẽ tùy thuộc vào mức độ số liệu có được của mỗi quốc gia. Sơ đồ 1 sẽ hướng dẫn lựa chọn phương pháp tính toán phát thải KNK cho hoạt động khai thác than hầm lò.
2. Thực trạng đánh giá phát thải của hoạt động khai mỏ than hầm lò trong các kiểm kê khí nhà kính quốc gia Việt Nam
Báo cáo Kiểm kê khí nhà kính 2016 cho lĩnh vực năng lượng [3]
Trong khuôn khổ Dự án xây dựng báo cáo cập nhật 2 năm một lần lần thứ 3 của Việt Nam, báo cáo kiểm kê KNK năm 2016 cho lĩnh vực năng lượng, năm 2020, trong đó có đánh giá phát thải KNK với hoạt động khai mỏ và sau khai mỏ than hầm lò, với các số liệu và kết quả dưới đây:
- Phương pháp đánh giá phát thải: phương pháp bậc 1
- Số liệu hoạt động: lượng than khai thác hầm lò là 21088,5 (103 tấn) [4]
- Hệ số phát thải CH4 trong khai mỏ: Hệ số phát thải trong khoảng: 10 đến 25 m3/tấn, giá trị trung bình là 17,5 m3/tấn [5]
- Hệ số phát thải CH4 sau khai mỏ: Hệ số phát thải trong khoảng: 0,9 đến 4,0 m3/tấn, giá trị trung bình là 2,45 m3/tấn [5]
- Kết quả đánh giá phát thải khí CH4: 88,308 (Gg CO2 tương đương).
Báo cáo Kỹ thuật kiểm kê quốc gia khí nhà kính cho năm 2020 [6]
Trong báo cáo nhiệm vụ: Đánh giá hiện trạng phát thải khí metan cho năm 2020 và đề xuất kế hoạch hành động giảm phát thải giảm phát thải khí metan đến năm 2030 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, năm 2022, trong đó có đánh giá phát thải KNK với hoạt động khai mỏ và sau khai mỏ than hầm lò, với các số liệu và kết quả dưới đây:
- Phương pháp đánh giá phát thải: phương pháp bậc 1.
- Số liệu hoạt động: lượng than khai thác hầm lò là 26.025 (kt) [7].
- Hệ số phát thải CH4 trong khai mỏ: 3,8 m3/tấn [8].
- Hệ số phát thải CH4 sau khai mỏ: 2,5 m3/tấn [1].
- Kết quả đánh giá phát thải khí CH4: 108,98 (kt).
3. Một vài nhận xét
Theo Hướng dẫn về kiểm kê khí nhà kính quốc gia của tổ chức IPCC và thực tế qua một số lần kiểm kê KNK quốc gia của Việt Nam nêu trên, tác giả có nhận xét sau:
- Về phương pháp đánh giá phát thải: phương pháp Tier 1 được chọn để sử dụng đánh giá phát thải khí metan trong hoạt động khai mỏ than hầm lò ở Việt Nam qua một số lần kiểm kê KNK quốc gia là phù hợp với Hướng dẫn của IPCC. Tuy nhiên, cần thống kê số liệu về lượng than khai thác tại có mỏ than của nước ta để làm cơ sở lựa chọn phương pháp bậc 3 hoặc phương pháp bậc 2 để tính toán phát thải khí metan nhằm giảm bớt độ không chắc chắn của kết quả tính toán (theo hướng dẫn ở sơ đồ 1 nêu trên).
- Về hệ số phát thải: hệ số phát thải trong khai mỏ được lựa chọn từ cơ sở dữ liệu và hướng dẫn của IPCC trong kiểm kê KNK quốc gia năm 2016, sau đó tiến đến xây dựng hệ số phát thải riêng của Việt Nam trong kiểm kê KNK quốc gia năm 2020, cụ thể hệ số phát thải khí metan là 3,8 m3/tấn. Tuy nhiên, số liệu này được đánh giá bởi Bộ Công Thương năm 2014 và so với số liệu của IPCC thấp hơn nhiều, do vậy nếu có thêm những nghiên cứu mới đánh giá hệ số phát thải khí metan cho khai thác than hầm lò ở Việt Nam để cập nhật, so sánh với số liệu quốc tế sẽ giảm bớt độ không chắc chắn của kết quả tính toán phát thải.
Tài liệu tham khảo và trích dẫn:
[1]. IPCC (2006). 2006 Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories.
[2]. IPCC (2000). Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories.
[3]. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2020). Báo cáo Kiểm kê khí nhà kính 2016 cho lĩnh vực năng lượng.
[4]. Viện Năng lượng (2016). Bảng cân bằng năng lượng năm 2016.
[5]. IPCC (1997). Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Reference Manual.
[6]. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2022). Báo cáo Kỹ thuật kiểm kê quốc gia khí nhà kính cho năm 2020.
[7]. Viện Năng lượng (2020). Bảng cân bằng năng lượng năm 2020.
[8]. Bộ Công Thương (2014). Báo cáo về hệ số phát thải khai mỏ than hầm lò ở Việt Nam.
Greenhouse gas inventory in Vietnam’s underground coal mining and some remarks
Tran Hong Nguyen
Electric Power University
ABSTRACT
Based on Vietnam’s National Greenhouse Gas (GHG) Inventory Reports and the IPCC Guidelines, this study identifies the need for improvements in the estimation of methane emissions from underground coal mining in Vietnam. The study provides an overview of current GHG estimation practices in the sector and critically examines the approaches and emission factors currently applied. It highlights key limitations in the existing methodology and offers recommendations to enhance the accuracy and reliability of methane emission estimates in line with international best practices.
Keywords: greenhouse gas emission estimation, underground coal mining, Vietnam, greenhouse gas inventory.
[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 21 năm 2025]
