Đánh giá so sánh vòng đời tôm thẻ chân trắng

Trung Quốc được biết đến là quốc gia hàng đầu tham gia vào ngành sản xuất tôm ở quy mô công nghiệp (Cao và cộng sự, 2011). Với nhu cầu tôm ngày càng tăng từ các quốc gia Bắc Mỹ và Châu Âu, quy mô sản xuất nuôi tôm ở Trung Quốc ngày càng tăng.

Hiện nay, luật môi trường của Trung Quốc rất hạn chế đối với việc cấp phép cho các hệ thống ao lộ thiên truyền thống vì sản lượng tôm ở mức thấp nhưng lại gây ô nhiễm nước biển ven biển. 

Hơn nữa, một hệ thống canh tác mở có nhiều khả năng phải đối mặt với các vấn đề về an toàn sinh học. Do hiệu quả và an toàn sinh học, các hệ thống thâm canh (hệ thống NTTS tuần hoàn - RAS, hệ thống công nghệ biofloc - BFT và hệ thống nuôi ao trên cao - HPP) đã thu hút sự quan tâm nhằm đáp ứng các chiến lược quốc gia về phát triển NTTS. 

Sản lượng tôm chân trắng tại Trung Quốc giai đoạn 2003 - 2021

Tuy nhiên, so với các hệ thống ao truyền thống, các hệ thống RAS, BFT và HPP có thể sản xuất tôm với năng suất thậm chí còn cao hơn trên một diện tích nhỏ, nhưng nhu cầu về thức ăn và năng lượng cao hơn, đây có thể là một điểm đáng lo ngại đối với người nuôi (Bai và cộng sự, 2020; Wang và cộng sự, 2021).

Thức ăn thừa và chất thải của các trang trại nuôi tôm thường có khả năng ảnh hưởng lớn đến môi trường (ví dụ: Rừng ngập mặn, vùng đất ngập nước) và các tác động môi trường khác như axit hóa, phú dưỡng nước và phát thải khí nhà kính (GHG) (Noguera-Muoz) và cộng sự, 2021). 

Do đó, để thúc đẩy NTTS bền vững hơn, việc hiểu và quản lý “dấu chân môi trường” của các hệ thống sản xuất tôm RAS, BFT và HPP là bắt buộc. 

Hiện nay, một số công cụ đánh giá bao gồm phân tích rủi ro, dấu chân sinh thái, phân tích năng lượng và đánh giá vòng đời (life cycle assessment - LCA) được sử dụng để đánh giá tác động của hệ thống NTTS đến môi trường (Pahri và cộng sự, 2015). 

LCA sử dụng một cách tiếp cận tổng thể khi đánh giá tác động của NTTS đối với môi trường, trong đó tất cả các yếu tố liên quan, bao gồm nguyên liệu thô, vận chuyển, phân phối, sử dụng, bảo trì, tái chế và quản lý chất thải đều được xem xét kỹ lưỡng. 

Trong thập kỷ qua, LCA đã được sử dụng như một phương pháp tiêu chuẩn hóa để ước tính tác động môi trường của sản phẩm, cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá các hệ thống NTTS phức tạp và cung cấp các hướng dẫn đáng tin cậy và bền vững cho các ngành cũng như các nhà hoạch định chính sách.

Nghiên cứu của Yue Sun và cs (2023) đã được thực hiện với các mục tiêu: 

(i): So sánh LCA của ba hệ thống nuôi tôm ở Trung Quốc và đo lường tác động của chúng đối với môi trường.

 (ii): Xác định các yếu tố chính trong vòng đời của ba hệ thống NTTS tác động đến môi trường. 

(iii): Chỉ rõ cơ sở dữ liệu LCI về tôm chân trắng.

(iv): Đi đến kết luận và đưa ra khuyến nghị về sản xuất NTTS bền vững thông qua các hệ thống sản xuất tôm hiện có. 

(v): Tư vấn cho các nhà hoạch định chính sách về các quy định và biện pháp giảm thiểu tác động môi trường. 

Kết quả đặc tính quy trình nuôi tôm

Kết quả mô tả đặc tính LCA của quy trình nuôi tôm RAS, BFT, HPP được tính toán bằng phần mềm SimaPro 9.3.0.2. Kết quả tổng quan về tác động môi trường của AP, EP, GWP và lượng nước tiêu thụ của ba loại hệ thống nuôi tôm. 

Theo kết quả thu được, một tấn trọng lượng sống của tôm nuôi đã tạo ra 4424.2, 4657.2 và 4965.6 kg CO₂ eq; tương đương 21.8, 25.9, 36.2 kg PO4; 38.7, 40.6 và 43.5 kg SO2 tương ứng trong các hệ thống RAS, BFT và HPP. 

Nhìn chung, so với RAS và BFT, đóng góp về môi trường của HPP cao hơn 12,2% so với RAS và cao hơn 6,6% so với BFT. Kết quả cho thấy việc lựa chọn RAS thay vì hệ thống sản xuất HPP có thể giảm tổng AP, EP, GWP lần lượt là 12,2%, 66,1% và 12,4%. Ngoài ra, lượng nước biển tiêu thụ của HPP để sản xuất 1 tấn tôm gấp 7,1 đến 12,3 lần so với RAS và BFT.

Kết quả chuẩn hóa cho hệ thống nuôi tôm

Để xác định các điểm nóng và các vấn đề môi trường tiềm ẩn của ba loại hệ thống canh tác, kết quả chuẩn hóa LCA được tính toán bằng phần mềm SimaPro 9.3.0.2 và phương pháp CML-IA. 

Ba hệ thống canh tác được xếp hạng trên cơ sở đóng góp tác động môi trường theo thứ tự HPP, BFT và RAS. Trong tất cả các hạng mục, HPP đóng góp tác động môi trường lớn nhất. Ngoài ra, việc bình thường hóa quy trình canh tác, sản xuất thức ăn, cơ sở hạ tầng và vận chuyển của ba hệ thống cũng được tính toán. 

Trong các hệ thống RAS, BFT và HPP, quy trình canh tác là tác nhân lớn nhất, lần lượt chiếm 57,5%, 62,9% và 51,0% tổng tác động môi trường. Hơn nữa, tiềm năng axit hóa (AP) và tiềm năng phú dưỡng (EP) là hai yếu tố hàng đầu đóng góp vào RAS, BFT và HPP. AP và EP có liên quan chặt chẽ đến việc sản xuất điện. Và điện được xác định là tác nhân chính gây ra tác động đến môi trường.

Cấu trúc tác động môi trường của một tấn tôm được sản xuất từ các hệ thống nuôi RAS, BFT và HPP

Kết quả đánh giá việc sử dụng điện liên quan đến quá trình nuôi tôm

Như đã chỉ ra ở trên, tiêu thụ điện đứng đầu tất cả các quy trình khác trong tất cả các hệ thống nuôi tôm được nghiên cứu khi xét đến tác động đến môi trường và được coi là nguyên nhân chính. Do đó, được đặc biệt chú ý đánh giá sâu hơn để phân tích thứ hạng mức tiêu thụ điện một cách chi tiết hơn và từ đó suy ra các cách ngăn ngừa ô nhiễm. 

Trong RAS, BFT và HPP, điện chủ yếu được tiêu thụ để duy trì lượng oxy hòa tan trong nước. Đối với RAS, một mức tiêu thụ điện khác được sử dụng để tuần hoàn và lọc nước, trong đó có thể thấy sự đóng góp của AP và EP tăng lên. Ngoài ra, điện năng tiêu thụ của máy bơm nước thường bị bỏ qua và chiếm lần lượt 26,4.%, 1,1% và 6,7% trong RAS, BFT và HPP.

Kết quả phân tích độ không đảm bảo

Phân tích độ không đảm bảo về chất lượng dữ liệu là yếu tố quan trọng để người ra quyết định đánh giá tầm quan trọng của sự khác biệt trong các lựa chọn sản phẩm hoặc quy trình. Mô phỏng Monte Carlo đã được áp dụng để phân tích tác động của sự không chắc chắn dựa trên bộ dữ liệu kiểm kê được thu thập từ 15 trang trại khác nhau. Mô phỏng Monte Carlo trong SimaPro được thực hiện với hệ số dừng là 0,05 để tạo ra khoảng tin cậy 95% nhằm kiểm tra độ không chắc chắn cho tất cả các loại tác động. Kết quả cho thấy xu hướng không chắc chắn ở phạm vi rất gần và xếp hạng tổng thể của từng hệ thống canh tác không thay đổi đáng kể.

Mức tiêu thụ điện của một tấn tôm trong các hệ thống nuôi RAS, BFT và HPP

Ở đây, hệ quả LCA được sử dụng để so sánh ba hệ thống nuôi tôm năng suất cao bao gồm RAS, BFT và HPP. Điều đáng chú ý là đây là nghiên cứu LCA đầu tiên về hệ thống nuôi tôm RAS. Kết quả cho thấy tác động môi trường của RAS và BFT là tương tự nhau, thấp hơn đáng kể so với phương pháp nuôi tôm HPP.

Trong giai đoạn từ cái nôi đến trang trại, giai đoạn trưởng thành là giai đoạn đóng góp nhiều nhất vào tác động môi trường. Sản xuất thức ăn chăn nuôi là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả môi trường. Nguồn protein thay thế không chỉ giảm thiểu tác động môi trường trên mỗi tấn thức ăn mà còn đảm bảo sự phát triển của ngành NTTS trong tương lai.

Tiêu thụ năng lượng là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến hiệu quả môi trường. Để cải thiện tác động môi trường của nuôi tôm, các nguồn carbon thấp và phát triển xanh nên hướng tới năng lượng sạch. Kết quả sẽ được củng cố nếu nguồn năng lượng của người nuôi tôm không dựa vào năng lượng hóa thạch.

Hơn nữa, IMTA là một chiến lược tuyệt vời để tái sử dụng nước thải nhằm cải thiện hiệu quả môi trường. Tất cả các biện pháp được đề xuất này sẽ giúp các nhà hoạch định chính sách ban hành các chiến lược và cải thiện hiệu quả môi trường của hoạt động nuôi tôm nhằm duy trì và giảm bớt gánh nặng môi trường.

Trong tương lai, cần tiến hành nhiều chuyến thăm doanh nghiệp hơn để xác định toàn diện tác động môi trường của toàn bộ ngành nuôi tôm. Cần thực hiện thêm nhiều nghiên cứu LCA về các chiến lược nuôi tôm khác nhau ở Trung Quốc để liên tục thu thập thông tin cần thiết, làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu LCI NTTS và hiện thực hóa số hóa ngành NTTS.