Giải pháp khắc phục ô nhiễm khí thải từ phương tiện xe cơ giới
(ĐCSVN) - Mức độ ô nhiễm do khí thải từ động cơ đốt trong ngày càng nghiêm trọng đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất xe. Mặc dù động cơ đốt trong đã mở ra một kỷ nguyên mới cho sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật của loài người nhưng nó cũng gây ra không ít tác động xấu đến sức khoẻ con người và môi trường sinh thái bởi khí thải độc hại.
Theo số liệu mới đây của ĐH Quốc gia TP.HCM, xe máy, ô tô chiếm đến 18% nguồn phát thải bụi PM2.5, tiếp theo là thắng xe các loại và ma sát mặt đường (14%), hộ gia đình (14%), dệt may (13%)… Tác hại của bụi mịn chứa những thành phần nguy hiểm như kim loại nặng và chì gây hen suyễn, các vấn đề về tim mạch và nhiều loại bệnh tật khác khi đi thâm nhập sâu vào hệ hô hấp. Nếu hít phải bụi mịn với nồng độ cao trong thời gian kéo dài, sức khỏe con người sẽ càng bị đe dọa nghiêm trọng hơn nữa. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã xếp bụi mịn vào tác nhân gây ung thư nhóm 1, đặc biệt nguy hiểm cho người già và trẻ em do sức đề kháng kém.
 |
| KTcogioi1- Mô hình hóa tác động của khí thải từ các phương tiện |
Tác hại của khí thải
Trong quá trình hoạt động, động cơ đốt trong thải ra các chất như CO, CO2, NOx, HC, Pb, CFC và các hợp chất của lưu huỳnh. Hiện nay không chỉ ở nước ta mà trên thế giới đã cấm sử dụng các loại xăng có pha chì (Pb) – một chất phụ gia làm tăng chỉ số octan có tính độc tố cao. Ngoài việc gây ô nhiễm trực tiếp, các chất thải này khi phát tán vào không khí sẽ bị phân tích hoặc tổng hợp tạo ra các hợp chất khác nhau có thể gây ung thư cho con người và làm thay đổi môi trường sinh thái, khí hậu.
Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng thành phần khí thải, người ta chia làm 2 nhóm gồm:
Một là, các chất ô nhiễm thông thường: Bao gồm HC, CO, NOx, chất thải dạng hạt-PM (Particulates Matter). Trong một số trường hợp thì CO2 cũng được đưa vào nhóm này do nó là khí hình thành dưới tác động của hiệu ứng nhà kính.
Hai là, các chất ô nhiễm đặc trưng: Mặc dù các chất này chiếm tỷ lệ khá nhỏ trong khí thải nhưng chúng có thể là các tiền chất gây ung thư hoặc biến đổi gen. Tại các nước phát triển, người ta còn quan tâm chi tiết đến các thành phần khác có trong khí thải như andehit, hydrocarbon thơm nhiều nhân - PAH (polynuclear aromatic hydrocarbon) và một số hợp chất độc hại khác (buta-l,3-diene; formaldehyde...).
 |
| KTcogioi2- Mật độ xe máy, ô tô ở nước ta hiện nay đang quá dày đặc |
Thống nhất các giải pháp giảm ô nhiễm khí thải
Cũng theo các chuyên gia, các giải pháp giảm ô nhiễm khí thải có thể chia thành 4 nhóm chính.
Nhóm thứ nhất: Tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giảm ô nhiễm do các chất như NOx, CO, HC ngay tại nguồn (trong xy-lanh). Nhóm này bao gồm các biện pháp liên quan đến việc tối ưu hóa kết cấu của các chi tiết, cụm chi tiết và hệ thống có ảnh hướng đến quá trình cháy:Thiết kế đỉnh pít-tông và nắp máy tạo hiệu ứng lốc xoáy, tăng khả năng hòa trộn nhiên liệu và không khí tốt hơn, quá trình cháy diễn ra nhanh hơn – thường áp dụng cho động cơ diesel và phun xăng trực tiếp; sử dụng hệ thống tăng áp, tăng đường kính xu-páp, giảm tổn thất trên đường nạp để tăng hiệu suất nạp; tính toán thiết kế thời điểm mở sớm xu-páp thải một cách tối ưu; sử dụng các hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, tăng áp suất phun, lựa chọn kiểu phun đơn điểm hay đa điểm…Mặc dù đây là các biện pháp rất hữu hiệu nhưng chỉ riêng bản thân chúng chưa thể giúp động cơ đáp ứng được các tiêu chuẩn ô nhiễm ngày càng nghiêm ngặt hơn.
Nhóm thứ hai: Xử lý khí thải. Đây là các biện pháp nhằm đảm bảo hàm lượng các chất độc hại có trong khí thải trước khi thải vào môi trường phải nhỏ hơn giới hạn cho phép đã được quy định trong các điều luật. Có rất nhiều công nghệ khác nhau để xử lý khí thải: Bộ xử lý khí thải kiểu xúc tác 3 đường (trung hòa 3 thành phần cơ bản trong khí thải là CO, HC và NOx); Bộ lọc PM, Bộ xử lý khí thải kiểu ô-xy hóa dùng cho động cơ diesel, Bộ xử lý NOx kiểu tích lũy,…).
 |
| KTcogioi3- Khí thải từ ô tô |
Nhóm thứ ba: Sử dụng kết hợp các hệ thống phụ trợ. Để phát huy hiệu quả của hai nhóm giải pháp trên cũng như hạn chế sự phát thải quá mức của động cơ ở một số chế độ làm việc, cần phải sử dụng thêm các hệ thống phụ trợ như: Hệ thống kiểm soát vòng lặp kín (hồi lưu khí thải); hệ thống đảm bảo nhiệt độ khí nạp; hệ thống phun khí (ô-xy) nhằm hỗ trợ phản ứng trên đường thải; hệ thống tự chẩn đoán – OBD (OnBoard Diagnostics)…
Nhóm thứ tư: Các giải pháp có liên quan đến nhiên liệu. Nhiên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính ô nhiễm khí thải của động cơ đốt trong. Có nhiều giải pháp giảm ô nhiễm khí thải có liên quan đến nhiên liệu như: Đảm bảo sự phù hợp giữa động cơ và nhiên liệu (động cơ có tỷ số nén càng cao thì sử dụng xăng có chỉ số octan càng lớn); nâng cao chất lượng nhiên liệu (ít tạp chất và các phụ gia độc hại); sử dụng nhiên liệu xanh, nhiên liệu thay thế; sử dụng phụ gia trong nhiên liệu,….Mức độ ô nhiễm do khí thải từ động cơ đốt trong ngày càng nghiêm trọng đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất xe.
 |
| KTcogioi4- Khí thải từ ô tô |
Đảm bảo tiêu chuẩn khí thải bảo vệ môi trường và sức khỏe
Hầu hết các nước công nghiệp phát triển đều đã xây dựng tiêu chuẩn về hàm lượng các chất độc hại trong khí thải động cơ đốt trong, song trên thế giới có 3 tiêu chuẩn chính: Mỹ, Nhật Bản và Liên minh châu Âu.
Tiêu chuẩn khí thải của Liên minh châu Âu (Euro) ra đời từ năm 1970. Hiện nay, Liên minh này đang áp dụng tiêu chuẩn khí thải Euro V và sang năm 2014 tới đây sẽ là Euro VI. Hệ thống Euro áp dụng cho tất cả các loại xe trên 4 bánh lắp động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu xăng, dầu, LPG (Liquefied Petroleum Gas) và chia theo tính năng như: Xe du lịch, xe công suất nhỏ, xe công suất lớn và xe khách.
Tại Mỹ, tồn tại song song 2 hệ thống luật liên quan đến ô nhiễm từ ôtô là luật của Liên bang (gọi là Tier) và luật của bang California. Khi so sánh với châu Âu, điều luật ô nhiễm phương tiện cơ giới đường bộ của Mỹ có vài điểm khác biệt. Hai chất ô nhiễm HC và NOx được xem xét độc lập, và khí thải HC là một nhóm (gồm tất cả các hợp chất chứa các-bon và hyđrô).
 |
| KTcogioi5- Tình hình kiểm soát khí thải đối với xe ô tô lắp động cơ cháy do nén (động cơ diesel) tại một số quốc gia |
Tiêu chuẩn khí thải đầu tiên của Nhật Bản có hiệu lực từ những năm 1990 và được gọi là MOE. Các quy định MOE ngày càng nghiêm ngặt hơn trong đó đặc biệt chú ý đến sự phát thải NOx và PM của động cơ diesel.
Tiêu chuẩn khí thải của Việt Nam áp dụng theo tiêu chuẩn khí thải của Liên minh châu Âu nhưng do khó khăn về kinh tế, kỹ thuật nên chưa thể áp dụng ngay hệ thống tiêu chuẩn Euro. Cụ thể, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 249/2005/QĐ-TTg năm 2005 quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với phương tiện cơ giới đường bộ, theo đó, mức tiêu chuẩn khí thải (gọi tắt là các Mức 1, Mức 2, Mức 3, Mức 4) là giới hạn lớn nhất cho phép của các chất gây ô nhiễm và khói trong khí thải của xe ô tô quy định tại TCVN 6438:2018 “Phương tiện giao thông đường bộ - Giới hạn lớn nhất cho phép của khí thải”.
Thực tế, ngay từ những năm đầu triển khai Quyết định 249/2005/QĐ-TTg, việc kiểm soát khí thải xe ô tô tham gia giao thông đã có chuyển biến tích cực. Phát thải chất gây ô nhiễm được kiểm soát chặt chẽ, tỷ lệ phương tiện không đạt khi kiểm tra khí thải đang giảm dần theo từng năm. Tuy nhiên, tính đến tháng 5/2018, số lượng xe ô tô tham gia giao thông đã tăng 3,22 lần so với năm 2008 (3.050.794 xe so với 946.601 xe) và tiếp tục gia tăng với tốc độ khoảng 15%/năm, cho nên nếu xét tổng lượng phát thải từ xe ô tô thì mức độ ô nhiễm không khí đặc biệt là ô nhiễm môi trường không khí đô thị đã gia tăng đáng kể.
Mặt khác, qua so sánhvới các nước trong khu vực và trên thế giới, mức tiêu chuẩn khí thải hiện tại áp dụng đối với xe ô tô tham gia giao thông tại nước ta là thấp so với các nước trong khu vực và trên thế giới và cần thiết phải nâng cao để giảm phát thải gây ô nhiễm, đảm bảo đáp ứng công tác bảo vệ môi trường không khí, đảm bảo sức khỏe cộng đồng.
 |
| KTcogioi6- Tình hình kiểm soát khí thải đối với xe ô tô lắp động cơ cháy cưỡng bức (động cơ xăng) tại một số quốc gia |
Nhằm tăng cường kiểm soátphát thải chất gây ô nhiễm trong khí thải xe ô tô tham gia giao thông vàxe ô tô đã qua sử dụng nhập khẩu, giảm mức độ ô nhiễm môi trường không khí, bảo vệ sức khỏe người dân, đồng thời tăng cường ý thức, trách nhiệm của chủ phương tiện trong việc kiểm tra, bảo dưỡng xe ô tô nhằm giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm phát thải chất gây ô nhiễm, ngày 28/3/2019, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 16/2019/QĐ-TTg quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với xe ô tô tham gia giao thông và xe ô tô đã qua sử dụng nhập khẩu. Theo đó, các mức tiêu chuẩn khí thải áp dụng cho xe ô tô tham gia giao thông, xe ô tô đã qua sử dụng nhập khẩu được nâng lên so với mức cũ quy định tại Quyết định số 249/2005/QĐ-TTg.
Các chuyên gia khuyến nghị, cần khuyến khích sử dụng phương tiện nhiên liệu sạch, thân thiện môi trường để từng bước thay thế nguyên liệu truyền thống. Đồng thời nâng cao nhận thức, trách nhiệm của người dân trong kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường.