Khí sinh học đã và đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới, và ở Việt Nam. Các công trình khí sinh học là phù hợp cho những vùng nông thôn, nơi áp dụng phương thức VAC, hoặc những trang trại chăn nuôi, với nguồn nguyên liệu đầu vào cho công trình khí sinh học là sẵn có. Điều này mang lại những lợi ích về kinh tế, năng lượng và thân thiện môi trường, hướng đến phát triển bền vững.  Khí sinh học và đặc tính Khí sinh học (biogas) được sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí từ các vật chất hữu cơ đầu vào. Sự phân hủy kỵ khí là quá trình mà trong đó các vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ không có sự hiện hữu của oxy. Sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp khí sinh học, bao gồm chủ yếu là những hợp chất sau:
Khí sinh học được sinh ra là một khí không màu, không mùi, và dễ cháy vốn có lượng năng lượng khoảng 37,3 MJ/m3. Phần trăm của metan, CO2 khác nhau phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào và tính chất hoàn tất của quá trình. Sinh khối được sử dụng trong quá trình này có lượng độ ẩm cao, chẳng hạn như phân động vật, các sản phẩm phụ từ thu hoạch vụ mùa, và chất thải hữu cơ từ hộ gia đình và công nghiệp. Cách nạp nguyên liệu 1. Nạp từng mẻ Toàn bộ nguyên liệu được nạp vào thiết bị một lần. Mẻ nguyên liệu này được phân hủy dần và sinh ra khí để sử dụng. Sau một thời gian, đủ để nguyên liệu phân hủy gần hết, toàn bộ phần nguyên liệu còn lại, cùng bã thải được lấy đi và thay vào một mẻ nguyên liệu mới. Những nguyên liệu thực vật thường được nạp theo cách này, do thời gian phân hủy dài. Mỗi mẻ kéo dài từ 3 – 6 tháng. 2. Nạp liên tục Nguyên liệu được nạp đầy lúc mới đưa thiết bị vào hoạt động. Sau đó, nguyên liệu được bổ sung thường xuyên khi có một phần nguyên liệu đã phân hủy được lấy đi để nhường chỗ cho phần nguyên liệu mới nạp vào. Phù hợp với điều kiện nguyên liệu không sẵn có ngay một lúc, mà được thu gom hàng ngày như phân người, và phân súc vật. 3. Nạp bán liên tục Trên thực tế, đôi khi áp dụng cả 2 cách. Nguyên liệu thực vật được nạp từng mẻ, phân người và phân súc vật được nạp liên tục hàng ngày. Quá trình phân hủy kỵ khí để sản xuất khí sinh học là một công nghệ có thể ứng dụng rộng rãi; tuy nhiên, vẫn có những ưu điểm, và nhược điểm cần lưu ý. Những ưu điểm - Khí sinh học được sinh ra có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn, sưởi ấm, chiếu sáng, và sản xuất điện năng. - Thiết bị khí sinh học là đáng tin cậy về mặt kỹ thuật và công nghệ này đã được cải tiến đáng kể. - Là một phương pháp để xử lý chất thải hữu cơ từ công nghiệp và hộ gia đình theo cách thức thân thiện môi trường, nơi mà các phần dư thừa được tái sử dụng trong những nông trại như là phân bón với phẩm chất tốt. - Vật chất hữu cơ được biến đổi ở mức cao với sự gia tăng không đáng kể trong sinh khối vi khuẩn. - Giảm thiểu biến đổi khí hậu bằng việc ngăn ngừa khí metan và các khí nhà kính khác được phóng thích vào khí quyển. - Giảm thiểu ô nhiễm nước. - Có thể thực hiện được về mặt kinh tế khi có sẵn nguồn cung cấp thường xuyên của phân động vật và chất thải hữu cơ. - Yêu cầu một khu vực nhỏ so với sự thải bỏ chất thải rắn đô thị (chẳng hạn, thải bỏ chất thải trong những bãi chôn lấp rác). - Cải thiện các điều kiện vệ sinh. - Giảm thiểu sự khó chịu gây ra bởi mùi từ phân tươi. - Bùn còn lại có thể được ứng dụng như phân bón. Những nhược điểm - Việc xây dựng các công trình khí sinh học là tốn kém vì phải được xây dựng với những tiêu chuẩn cao về kết cấu để tránh rạn nứt, rò rỉ, và ăn mòn. - Sự vận chuyển sinh khối cũng tốn kém, đặc biệt là với những nhà máy khí sinh học quy mô lớn và góp phần đáng kể vào tổng chi phí của năng lượng được sinh ra từ sinh khối. - Các tạp chất ăn mòn và khả năng tỏa nhiệt thấp, so với khí thiên nhiên. - Dòng ra của khí sinh học chứa một lượng nhỏ CO2, hơi nước, và H2S. Điều này là giảm hiệu năng và có liên quan đến lợi ích kinh tế. - Tiềm năng giảm bớt chi phí của khí sinh học là thấp. Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Quang Khải. Công nghệ khí sinh học. 2002. 2. Department of Environment, Technology and Social Studies. The development of Biogas technology in Denmark: Achievements & Obstacles. Nguyễn Đỗ Quốc Thống Khoa Sức khỏe môi trường Sau đây, là video về ‘Hướng dẫn Kỹ thuật xây dựng thiết bị khí sinh học nắp cố định’ theo tiêu chuẩn kỹ thuật dành cho thiết bị khí sinh học nhỏ do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành.
ThienNhien.Net – Năng lượng và rác thải đang trở thành mối lo toàn cầu, không riêng một quốc gia nào. Các nguồn than đá và dầu mỏ sẽ dần cạn kiệt. Dân số càng tăng, rác thải cũng tỉ lệ thuận mà tăng theo. Cùng giải quyết hai vấn đề này một lúc sẽ là một bài toán khó, nhưng sẽ mang lại những lợi ích to lớn cho loài người. Khí sinh học – Biogas – chính là một trong những đáp án cho bài toán đang được giải. Bên cạnh đó, các dạng năng lượng khí đốt như xăng, dầu, gas đang ngày càng tăng giá và khó có thể đến được với bà con ở vùng sâu, vùng xa. Biogas (khí đốt sinh học) – nguồn năng lượng tại chỗ và rẻ tiền là một giải pháp tích cực đối với bà con nông dân. Nhiều năm nay, biogas đang được áp dụng thí điểm tại một vài địa phương trong cả nước và đã cho thấy những ưu điểm của nó trong các hoạt động sản xuất, sinh hoạt của người dân. Về thực chất, biogas là dạng khí sinh học, được tái tạo từ quá trình phân huỷ những chất thải của người và động vật trong điều kiện hầm kín. Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải này sẽ lên men và tạo khí, trong đó chiếm tới 70% là khí mê tan, được sử dụng làm chất đốt và chạy động cơ đốt trong. Để tạo ra khí sinh học, người ta xây dựng những hầm ủ kín có đường thu khí để dễ dàng mang đi sử dụng. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học là những chất hữu cơ dễ phân huỷ như phân động vật, các loại thực vật như bèo, cỏ, rơm rạ… và là những nguồn nguyên liệu sẵn có ở nông thôn nước ta.
Theo tính toán thì chỉ cần đầu tư khoảng 1 – 1,2 triệu đồng, ta có thể xây được một hầm biogas có dung tích trên 3m3, tuổi thọ trung bình khoảng 10 – 15 năm. Kỹ thuật xây dựng hầm biogas khá đơn giản.
Những ưu điểm của việc sử dụng khí sinh học Việc xây dựng hầm ủ khí sinh học và đưa vào sử dụng nó rất đơn giản và rẻ tiền. Các gia đình ở nông thôn có thể tự làm hầm ủ tạo khí biogas dựa trên những bản vẽ thiết kế đơn giản và dễ hiểu. Diện tích xây dựng hầm ủ không lớn, có thể làm chìm dưới đất. Về hiệu quả kinh tế, mỗi năm sử dụng khí đốt biogas, một gia đình nông thôn ở ta có thể tiết kiệm được từ 1 đến 2 triệu đồng, trong điều kiện đun nấu thoải mái. Mô hình này đặc biệt phù hợp với mô hình chăn nuôi trang trại, mô hình VAC… Một ưu điểm rất dễ thấy về mặt môi trường, đó là vấn đề rác thải và vệ sinh môi trường được đảm bảo. Hầu hết các loại rác thải nông nghiệp và hộ gia đình đều có thể đưa vào hố ủ vì đa số chúng là chất thải hữu cơ dễ phân huỷ. Sau khi được lấy ra từ bể ủ, chất thải này hầu như không còn các loại vi sinh vật gây bệnh như trước khi đưa vào bể ủ. Các loại chất thải được chú ý thu gom, tạo cảnh quan đẹp của môi trường trong gia đình, thôn xóm; chuồng trại luôn trong tình trạng sạch sẽ… Tạo đà cho việc phát triển đề án Có thể nói, Hà Tây là tỉnh có phong trào xây hầm biogas mạnh nhất trên cả nước. Với 175.000 hộ chăn nuôi có chuồng trại đảm bảo vệ sinh, Hà Tây nay đã có tới 7.300 hầm biogas, góp phần xử lí chất thải chăn nuôi, hạn chế ô nhiễm môi trường nông thôn. Tại xã Cổ Tiết, huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ, Trung tâm y tế cộng đồng và phát triển cộng đồng (Cephad) đã hỗ trợ kĩ thuật và kinh phí cho 7 hộ gia đình xây dựng 7 hầm biogas. Thấy được nguồn lợi từ hầm biogas, một số gia đình trong xã có điều kiện kinh tế cũng đã tiến hành xây dựng. Tiềm năng để phát triển mô hình này rất dồi dào, không chỉ ở những hộ chăn nuôi, mà còn có thể áp dụng với những làng nghề truyền thống như: làm bánh tráng, làm miến, bún… Do nhu cầu cuộc sống, nghề chăn nuôi và làng nghề truyền thống sẽ còn phát triển cao hơn mức hiện nay, kéo theo lượng chất thải cũng sẽ ngày càng lớn. Chương trình mục tiêu quốc gia Mô hình sử dụng hầm ủ biogas đã trở thành đề án thực hiện trên cơ sở Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2006-2015. Theo kế hoạch, đề án được thực hiện trong 18 tháng (từ đầu quý IV/2006 đến hết quý I/2008) và triển khai tại 6 tỉnh: Hà Tây, Thái Bình, Quảng Ninh, Nghệ An, Quảng Ngãi, Đồng Nai. Sẽ có 600 hộ gia đình ở 6 tỉnh tham gia đề án (mỗi tỉnh 100 hộ). Các hộ sẽ được hỗ trợ và hướng dẫn thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng như: sử dụng các nguồn năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; sử dụng đèn compact thay thế đèn sợi đốt; làm hầm ủ biogas; lắp dàn pin mặt trời để sử dụng nước nóng; Theo đó, vào quý I/2007 sẽ tiến hành lắp mẫu đèn tiết kiệm năng lượng tại các hộ gia đình được lựa chọn để làm mô hình cho người dân tham quan và có cơ sở để kiểm tra, so sánh với các hộ gia đình đang sử dụng các thiết bị tiêu thụ năng lượng khác. Quý I và II/2007 sẽ tổ chức đăng ký thực hiện tiết kiệm năng lượng cho các hộ gia đình tại các tỉnh (100 hộ/tỉnh). Quý II + III/2007 triển khai lắp đèn compact Rạng Đông và làm hầm biogas, lắp dàn đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời. Đối với đèn compact sẽ được hỗ trợ 1/3 giá đèn. Số còn lại (2/3 chi phí) gia đình trả ngay sau khi lắp đèn. Những gia đình xây hầm biogas được miễn phí về công kỹ thuật, đào tạo kỹ thuật viên và được hỗ trợ 1 triệu đồng/hộ. Số còn lại trả 2-3 lần sau khi lắp đặt. Những hộ gia đình lắp dàn nước nóng năng lượng mặt trời được hỗ trợ về hướng dẫn sử dụng, trả 30% giá thiết bị, số còn lại trả 2-3 lần sau khi lắp đặt. Qua những phân tích trên, ta thấy rõ tính đa mục đích và đa dụng của mô hình sử dụng khí sinh học trong các hoạt động sản xuất và sinh hoạt ở nông thôn Việt Nam nói riêng. Trong khi giá xăng dầu liên tục tăng, không ổn định và nguồn điện cung cấp luôn thiếu so với nhu cầu xã hội thì việc tự chế ra biogas từ phân các loại gia súc không chỉ có lợi về kinh tế mà còn là một giải pháp tiết kiệm năng lượng, giảm sức ép đối với môi trường từ các vấn đề như rác thải, vệ sinh môi trường… |
