Nghiên cứu hướng phát triển hệ sinh thái công nghiệp trong khai thác và chế biến khoáng sản

Tóm tắt

Hệ sinh thái công nghiệp (HSTCN) là một khái niệm còn mới đối với nhiều quốc gia trên thế giới, tuy nhiên hiện nay luận thuyết HSTCN đã được áp dụng thành công trên một số các nước phát triển và là bài học kinh nghiệm tốt cho Việt Nam. Kết quả nghiên cứu đã phân tích cơ sở khoa học và kinh nghiệm thực tiễn trong và ngoài nước Việt Nam từ đó rút ra các định hướng cơ bản cho phát triển HSTCN trong lĩnh vực khai thác chế biến khoáng sản ở Việt Nam. Các định hướng này cơ bản dựa trên tiếp cận HST, tiếp cận mạng lưới đa ngành đa lĩnh vực và kinh tế môi trường. Một số các thuộc tỉnh cơ bản của loại hình công nghiệp cụ thể, các phân loại loại hình sản xuất và tiêu chí vạch ra sẽ đáp ứng được mục tiêu xây dựng thiết kế hoặc cái tổ hệ thống CN thành HSTCN mang tính ổn định bền vững.

Ảnh minh họa.

1. Đặt vấn đề

Hầu hết tất cả các hoạt động của con người từ khi có sự tiến hóa vượt bậc về trí tuệ đều giới hạn ở lớp vỏ trái đất, nơi chứa tầng sinh quyển diễn ra mọi sự sống và cũng là lớp vỏ nhạy cảm nhất quyết định sự sống của hành tinh. Ngày nay, khi nhìn Trái đất từ không gian, loài người đều hiểu rằng, ngoài năng lượng bức xạ mặt trời, trái đất là vật thể giới hạn về sức chứa và vật chất. Lịch sử tiến hóa của Trái đất đã hình thành nên các hệ sinh thái (HST) ổn định được đặc trưng bởi sự chuyển hóa vật chất khép kín, chi phối bởi dòng năng lượng theo các định luật bảo toàn năng lượng và có cấu trúc thành phần chặt chẽ bởi số lượng các quần xã sinh vật, cấu trúc quần thể và số lượng cá thể trong mỗi quần thể. Sự tương tác của các thành phần sinh vật quyết định tới sự ổn định của quần xã và hệ sinh thái, trong đó đặc biệt là hai mối tương tác cộng sinh và xích thức ăn, vì vậy trong HST không có chất thải và tồn tại vòng tuần hoàn khép kín về vật chất. Tiến hóa sinh vật là mấu chốt giúp cho sự loại trừ những thành phân sinh vật không thích nghi phù hợp với sinh cảnh và giữ lại thành phần phù hợp cao nhất với hoàn cảnh sống.

Các quần thể tiến hóa được hỗ trợ vô thời hạn mà không gây tổn hại vĩnh viễn cho HST mà nó phụ thuộc. Loài người, từ các dấu chân tác động trong bước đi tiến hóa của mình (được hiểu là các không gian địa lý bị tác động) dần dần phát triển nền tảng kinh tế tuần hoàn trong các dấu chân sinh thái, tức là in khảm các dấu chân sinh thái của mình vào các HST lân cận một cách thông minh và phù hợp. Trong mỗi dấu chân là tổ hợp nền kinh tế sinh thái mô phỏng theo cấu trúc HST tự nhiên theo nguyên tắc “tốc độ tối đa của việc tiêu thụ tài nguyên và thải chất thải có thể được duy trì vô thời hạn mà không làm suy yếu dần tính toàn vẹn chức năng và năng suất của các hệ sinh thái có liên quan, bất kể hệ sinh thái đó ở đâu" [1]. Để đạt tới trạng thái đó, mỗi thành phần kinh tế trong dấu chân sinh thái phải được xắp xếp theo cây tiến hóa, thể hiện được sự phù hợp cao nhất trong mối tương tác với các thành phần khác (cả tự nhiên và nhân tạo) và gần như không có chất thải.

Mục tiêu của loài người là tiến tới công nghiệp hóa toàn bộ nền kinh tế sản xuất được hỗ trợ bởi các thành phần kinh tế khác phục vụ đời sống của mình mà ít gây tổn hại tới không gian sống tự nhiên của hành tỉnh một cách lâu dài. Từ đây có thể hiểu: Sinh thái công nghiệp là phương tiện mà loài người chúng ta có thể tiếp cận và duy trì một cách có chủ đích và hợp lý sức chứa toàn cầu mong muốn [2]. Sinh thái công nghiệp (IE) là một khuôn khổ toàn diện, rộng lớn để hướng dẫn quá trình chuyên đổi hệ thống công nghiệp sang cơ sở bền vững [2], tức là chuyên đổi hệ thống công nghiệp tuyến tính (Khai khoáng tài nguyên, sản xuất, người tiêu dùng, bãi thải) sang mô hình khép kín của dòng tuần hoàn vật chất mô phỏng theo hệ sinh thái tự nhiên. Từ bỏ sự độc lập của hệ sinh thái công nghiệp nhân tạo cách ly với các HST lân cận sang sự hòa nhập phù hợp, bền vững. Sự phát triển của khoa học kinh tế môi trường cũng nhấn mạnh rằng: tư duy chi phí môi trường phải thay đổi từ chỗ coi chúng là yếu tố bên ngoài của sản xuất phải trở thành sự thay đổi cốt lõi so với quan niệm truyền thông.

Từ tầm nhìn của IE, nhiều nghiên cứu và dự án hành động đi đến đề xuất hình thành Hệ sinh thái công nghiệp (IES) nhằm phân tích thực trạng các khu công nghiệp, các hệ thống sản xuất để đưa ra định hướng hình thành các IES trên cơ sở tổ chức lại các tổ hợp công nghiệp hoặc thiết kế ngay từ ban đầu. Kinh nghiệm thực tiễn được nhiều học giả phân tích từ mô hình của khu CN Kalundborg (Đan Mạch), Burnside ở Nova Scotia (Canada) nhưng chưa thấy có nghiên cứu mang tính hệ thống và kinh nghiệm thực tiễn nào cho HSTCN trong khai thác và chế biến khoáng sản trên thế giới cũng như ở Việt Nam.

Đặc điểm của khai thác và chế biến khoáng sản thường tạo ra khối lượng rất lớn các chất thải (bao gồm chất thải rắn, nước thải và khí-bụi thải), đặc biệt khối lượng chất thải rắn có thể gấp hàng chục lần khối lượng khoáng sản thu hồi được. Các loại chất thải này là nguồn gây ô nhiễm môi trường do sự pha loãng hoặc phát tản và chiếm diện tích lớn trong HST. Với công nghệ sản xuất theo mô hình tuyển tính trước đây, nhiều khu vực đã và đang phải gánh chịu hậu quả của các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản.

Nhiều địa phương quá chú trọng vào việc phát triển kinh tế, nên tình trạng khai thác khoáng sản đôi khi mất kiểm soát gây suy thoái môi trường và làm mất cân bằng hệ sinh thái, nhất là các hoạt động của các mỏ khai thác than, quặng kim loại và vật liệu xây dựng của các DN nhỏ, tư nhân nơi ý thức chấp hành luật pháp chưa cao, ít quan tâm đến công tác bảo vệ môi trường, an toàn lao động, bảo vệ tài nguyên khoáng sản, để lại nhiều hậu quả xấu đến môi trường. Thời gian dự án kéo dài, thủ tục hành chính phiền hà và qua nhiều công đoạn; năng lực nhà thầu, tư vấn còn nhiều hạn chế. Đa số các mỏ đang hoạt động không tuân thủ dự án, thiết kế và báo cáo đánh giá tác động môi trường, phát triển hoạch định thiếu quy hoạch, công nghệ lạc hậu, công tác cải tạo phục hồi môi trường chưa tốt.

Hiện nay, để hạn chế và khắc phục các tác động của các nguồn thải trong hoạt động khai khoáng, nhằm phát triển các nguồn nguyên liệu khoáng phủ hợp với nguyên tắc phát triển bền vững, góp phần thực hiện Nghị quyết số 02-NQ/TW ngày 25/4/2011 của Bộ Chính trị "về định hướng chiến lược khoáng sản và công nghiệp khai khoáng đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” và Quyết định số 2427/QĐ-TTg ngày 22/12/2011 của Thủ tướng Chính phủ “Chiến lược khoáng sản đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” đã được Chính phủ phê duyệt, các văn bản pháp luật và chiến lược bảo vệ môi trường, đa dạng sinh học....v..v... một số dự án đã bắt đầu khởi động đánh giá phân loại và khả năng tái sử dụng một số loại chất thải, đề xuất các giải pháp quản lý phù hợp đối với nguồn thải rắn (đất đá thải và quặng đuôi) có khả năng biến đổi về mặt hóa học, các giải pháp quản lý các nguồn thải một cách hợp lý nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường và sự cố môi trường và đề xuất các giải pháp cải tạo và phục hồi môi trường sau khi kết thúc khai thác và chế biến.

Tất cả các cơ sở khoa học và pháp lý ở trên đều hướng tới định hướng phát triển bền vững công nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản mà mục tiêu là hình thành các khu công nghiệp sinh thải hay HSTCN trong khai thác chế biến khoáng sản ở Việt Nam.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Quan điểm tiếp cận

2.1.1. Tiếp cận hệ thống kinh tế tuần hoàn dựa trên HST

Sinh thái công nghiệp (IE) là một khuôn khổ toàn diện, rộng lớn để định hướng hướng quá trình chuyển đổi hệ thống công nghiệp sang cơ sở bền vững. Đây sẽ là sự thay đổi sâu sắc từ mô hình tuyến tính (Khai trường đến nhà sản xuất đến người tiêu dùng, chất thải ) sang mô hình vòng kín tương tự với các dòng chảy tuần hoàn của hệ sinh thái.

Phân tích chuỗi của hệ thống tuyến tính trong CN hiện tại với lượng vật chất trong chuỗi từ sản xuất, sản phẩm, người tiêu dùng, chất thải ..... làm cơ sở để đánh giá hoạt động - liên quan đến việc tạo ra và tiêu thụ như các hoạt động kinh tế chủ đạo. So sánh quá trình này với các hệ sinh thái nơi sản xuất và phân hủy được cân bằng trong chu trình vật chất và tiến hóa diễn thể của HST, cấu trúc HST, các mối tương tác cộng sinh và vật chất của HST. Các chất sản sinh của mắt xích này là sản phẩm được tái chế liên tục để hỗ trợ các chu kỳ sản xuất tiếp theo trong các đối tác cộng sinh cốt lõi hoặc các đối tác tiêu thụ sản phẩm.

HST cung cấp một nền tảng lý thuyết để hỗ trợ quá trình chuyên đôi công nghiệp tuyến tỉnh sang một hệ thông công nghiệp bền vững, hoạt động theo chu trình cân bằng này theo nguyên lý của kinh tế tuần hoàn. Cuối cùng, các tiêu chí của HSTCN cho phép chúng trở thành một thành phần đủ tiêu chuẩn đề khảm chúng vào các HST lân cận một cách ổn định, phù hợp như một HST cụ thể trong một hệ thống ổn định của sinh thái cảnh quan. Mục tiêu là đạt được sự phủ hợp tốt hơn giữa hiệu suất công nghiệp với các ràng buộc sinh thái.

2.1.2. Tiếp cận mạng lưới và liên ngành

Công nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản không thể tách rời mạng lưới chế biến, tiêu thụ sản phẩm, mạng lưới giao thương, giao thông, dịch vụ hỗ trợ, khu vực cư trú của người lao động và người dân. các ngành công nghiệp phải khác biệt và phù hợp với nhau; các thỏa thuận phải mang tính thương mại lành mạnh và có lợi nhuận; phát triển phải là tự nguyện, hợp tác chặt chẽ với các cơ quan chức năng và chính quyền địa phương; vừa cần có khoảng cách ngắn giữa các đối tác để tiết kiệm vận chuyển (nhiều lần chuyển giao là không kinh tế trên những khoảng cách xa) vừa có mạng lưới trao đổi vật chất, sản phẩm ở mức độ pha loãng và lan tỏa ở quy mô rộng lớn. Tiếp cận mạng lưới cho phép dự báo tầm nhìn xa nếu muốn đảm bảo khả năng tồn tại lâu dài của công nghiệp hóa, giảm thiểu khủng hoảng môi trường trên diện rộng gây ra bởi động lực công nghiệp hóa.

Về bản chất, sinh thái công nghiệp liên quan đến việc thiết kế cơ sở hạ tầng công nghiệp như thể chúng là một loạt các hệ sinh thái do con người tạo ra liên kết với hệ sinh thái toàn cầu tự nhiên. Sinh thái công nghiệp lấy mô hình của môi trường tự nhiên làm mô hình để giải quyết các vấn đề về môi trường, đồng thời tạo ra một mô hình mới cho hệ thống công nghiệp trong quá trình này. Sự đa dạng nhưng cấu trúc chặt chẽ của HST tự nhiên, phát triển bởi động lực tiến hóa và tương tác sinh thái sẽ là mô hình của HSTCN đa ngành, đa lĩnh vực, đa cấu trúc của mỗi ngành kinh tế. Tất cả được định hướng theo động lực phát triển, tiến hóa của công nghệ, tối ưu về năng xuất, khép kín vòng đời sản phẩm và vật chất cho các quy trình, an toàn cho con người cũng như sinh giới. Đây là thiết kế "mô phỏng sinh học" ở quy mô lớn nhất và thể hiện sự định hướng mang tính quyết định từ chinh phục thiên nhiên sang hợp tác với thiên nhiên.

2.1.3. Tiếp cận kinh tế môi trường

Hệ thống kinh tế trong hoạt động phát triển của con người có mối quan hệ chặt chẽ với môi trường tự nhiên. Các hoạt động của nền kinh tế nằm trong hệ thống môi trường, trao đổi năng lượng và vật chất với nó. Tại bất kỳ thời điểm nào, tác động môi trường tông thể là một hàm của ba yếu tố: quy mô dân số, mức độ hoạt động công nghiệp và kinh tế của dân số đó và tác động môi trường của các hoạt động công nghiệp và kinh tế.

Kinh tế môi trường được xem là quan điểm giúp tìm ra các giải pháp sáng tạo cho sự phát triển hài hòa nội hàm của các yếu tố từ phạm vi địa lý nhất định cho đến quy mô toàn cầu. Do đó kinh tế môi trường hướng đến mục tiêu đóng góp vào phát triển bền vững thông qua kinh tế tuần hoàn khép kín chu trình vật chất và nỗ lực giảm tác động môi trường của hệ thống kinh tế lên các HST trong môi trường. Tiếp cận kinh tế môi trường là một phương thức để quản lý hoạt động phát triển kinh tê nhằm tăng cường chức năng của môi trường với đời sống của con người và sinh giới trên cơ sở sử dụng tài nguyên hợp lý cho phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Kho chứa quặng tinh phục vụ sản xuất alumin Công ty Nhôm Lâm Đồng. Ảnh: Chính Thành/https://baolamdong.vn/

2.2. Phương pháp nghiên cứu: (Phương pháp nghiên cứu lý luận, phân tích, tổng hợp, thống kê thu thập, kế thừa thông tin và xử lý dữ liệu, Phương pháp phân tích văn bản, Điều tra, khảo sát ngoài hiện trường-tham vấn)

2.2.1. Phân tích, kế thừa các nghiên cứu khoa học và văn bản pháp lý

Các văn bản liên quan từ trung ương đến địa phương được tổng hợp, phân tích, sau đó hệ thống hóa làm cơ sở khoa học cho nghiên cứu. Các văn bản được tổng hợp, phân tích bao gồm các chính sách, quy định hiện hành, các quy hoạch, chương trình, tài liệu kỹ thuật, định hướng quy hoạch, các công bố khoa học liên quan ở trong và ngoài nước... có liên quan tới xây dựng và phát triển ngành công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản và định hưởng tới sự phát triển hình thành khu CNST hoặc HSTCN.

2.2.2. Khảo sát hiện trường

Từ năm 2021-2024, các tác giả đã có thời gian khảo sát các cơ sở khai thác, chế biến bô xít – alumin – nhôm trên địa bàn tỉnh Đắk Nông, các cơ sở Khai thác và chế biển Vonfram, Fluorit, Bismuth, Đồng và Vàng Núi Pháo, tham quan kinh nghiệm tại công viên công nghiệp sinh thái Burnside ở Nova Scotia (Canada). Những thông tin khảo sát tại đây giúp cho phân tích so sánh hiện trạng các sơ sở công nghiệp về công nghệ, hạ tầng, nguồn lực và các vấn đề môi trường nhằm đánh giá khả năng đáp ứng phát triển thành khu công nghiệp sinh thái hoặc HSTCN. Xây dựng các tiêu chí định hướng phát triển HSTCN trong lĩnh vực này.

2.2.3. Phân tích mô hình DPSIR

Mô hình DPSIR là mô hình đánh giá tổng hợp (Động lực - Driving Forces (D), Áp lực - Pressure (P), Hiện trạng - State (S), Tác động – Impact (1), Phản hồi Response (R)) để phân tích mức độ ổn định của một thực thể diễn biến trong tự nhiên bởi hoạt động tác động của con người. Nguồn gốc của mô hình DPSIR từ mô hình Áp lực (Stress) - Phản ứng (Response) được xây dựng bởi cơ quan Thống kê Canada vào cuối những năm 1970 (Rapport, 1979). Mô hình này sau đó được phát triển bởi Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (The Organisation for Economic Co-operation and Development - OCED) (1991, 1993) và Liên hiệp quốc (1996, 1999, 2001). Mô hỉnh DPSIR được áp dụng đầu tiên trong hai nghiên cứu của Cơ quan Môi trường Châu Âu (European Environment Agency EEA) (Stanners & Bourdeau, 1995; HoltenAndersen et al., 1995) [3]. như một phương pháp tiếp cận tổng hợp trong đánh giá môi trường cho phát triển bền vững.

2.2.4. Phân tích SWOT

SWOT là tập hợp viết tắt những chữ cái đầu tiên của các từ tiếng Anh: Strengths (Điểm mạnh), Weaknesses (Điểm yếu), Opportunities (Cơ hội) và Threats (Thách thức). Mô hình này cho thấy hiện trạng của CN, từ đó định ra chiến lược phát triển trước những cơ hội và thách thức. Kết hợp mô hình DPSIR và SWOT cho phép xác định mục tiêu chiến lược, hình thành các mục tiêu và kế hoạch chiến lược, xác định cơ chế kiểm soát chiến lược trong phát triển bền vững.

(Còn nữa)

PGS.TS Lưu Đức Hải, Trần Văn Thụy,
Lê Xuân Thái