Ảnh hưởng của hàm lượng tannin trong khẩu phần thức ăn tới tiềm năng sản sinh khí sinh học (biogas) từ phân bò thịt trong quy mô phòng thí nghiệm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƢỜNG - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG TANNIN TRONG KHẨU PHẦN THỨC ĂN TỚI TIỀM NĂNG SẢN SINH KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) TỪ PHÂN BỊ THỊT TRONG QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ NGÀNH : 306 (70) Giáo viên hướng dẫn : TS Bùi Xuân Dũng TS Phạm Hùng Cường Sinh viên thực : Nguyễn Thị Minh Mã sinh viên : 1153061903 Lớp : 56B - KHMT Khóa học : 2011 - 2015 I LỜI CẢM ƠN Hồn thành đề tài này, tơi xin gửi tới TS Bùi Xuân Dũng, Giảng viên Bộ môn Quản lý Môi trƣờng, Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Môi trƣờng – Trƣờng Đại học Lâm nghiệp TS Phạm Hùng Cƣờng, Phó Phụ trách Bộ mơn Mơi trƣờng Chăn nuôi – Viện Chăn nuôi lời cảm ơn sâu sắc hƣớng dẫn tận tình giúp tơi hồn thành đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn toàn thể cán nhân viên thuộc Bộ môn Môi trƣờng Chăn nuôi, anh chị Bộ môn Dinh dƣỡng thức ăn chăn nuôi Viện Chăn nuôi tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu thực tập tốt nghiệp Tôi xin bày tỏ biết ơn chân thành tới toàn thể giảng viên Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Môi trƣờng – Trƣờng Đại học Lâm nghiệp tận tình dạy bảo giúp đỡ tơi suốt bốn năm học vừa qua Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè động viên, chia sẻ giúp đỡ khoảng thời gian học tập Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Tôi xin trân trọng biết ơn Mẹ anh trai nuôi khôn lớn cho tơi đƣợc học hành để tơi có kết nhƣ ngày hơm nay! Do cịn nhiều hạn chế chuyên môn, kiến thức kinh nghiệm thực tế nhƣ thời gian thực nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu xót, kính mong nhận đƣợc ủng hộ góp ý quý thầy cô Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Minh II MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I MỤC LỤC III DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT IV DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ VI ĐẶT VẤN ĐỀ TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát công nghệ sản xuất khí sinh học (Biogas) 1.2 Tình hình nghiên cứu giảm thiểu phát thải khí nhà kính chăn ni bị giới 14 1.3 Tình hình nghiên cứu giảm thiểu phát thải khí nhà kính chăn ni bị Việt Nam 23 1.4 Đánh giá tổng quan vấn đề nghiên cứu 25 CHƢƠNG MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 26 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 26 2.3 Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 26 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Thành phần hóa học phần thức ăn bổ sung mức tannin khác 39 3.2 Thành phần hóa học mẫu phân bị tƣơng ứng với phần thức ăn bổ sung hàm lƣợng tannin khác 40 3.3 Quy luật biến thiên sản lƣợng khí sinh học nồng độ khí methane theo hàm lƣợng tanin phần thức ăn 44 CHƢƠNG KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 57 4.1 Kết luận 57 4.2 Những tồn đề tài nghiên cứu 58 4.3 Một số đề xuất giải pháp góp phần nâng cao hiệu sản xuất Biogas 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO III DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ADF Xơ không tan môi trƣờng axit (Acid Detergent Fiber) Ash Khống tổng số CP Máy đo khí tự động DM Vật chất khô (Dry matterial) In-vitro Trong điều kiện thí nghiệm In-vivo Trong điều kiện mơi trƣờng tự nhiên NDF Xơ khơng hịa tan chất tẩy trung tính NDF (Neutral Detergent Fibre) VS Chất rắn bay (chất hữu cơ) (Volalite solid) IV DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1.Khả cho phân thành phần hóa học phân gia súc, gia cầm Bảng 1.2 Nhóm vi khuẩn tham gia trình methanogbenesis .7 Bảng 1.3 Nồng độ chất gây ức chế q trình lên men vi khuẩn kỵ khí 10 Bảng 2.1 Kết phân lơ bị ngẫu nhiên phần mềm excels 29 Bảng 2.2 Công thức thiết lập phần thức ăn thí nghiệm (%VCK) 30 Bảng 2.3 Các phƣơng pháp kỹ thuật nghiên cứu xác định sản lƣợng, nồng độ khí sinh học áp dụng đề tài 38 Bảng 3.1 Thành phần hóa học phần thức ăn bổ sung mức tannin khác từ keo dậu (% theo VCK) 39 Bảng 3.2 Thành phần chất khô chất hữa mẫu phân bị thí nghiệm .40 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng tannin đến tỷ lệ tiêu hóa protein 41 Bảng 3.4 Thành phần chất khô chất hữa mẫu phân bị thí nghiệm .43 Bảng 3.5 Sản lƣợng Biogas tích lũy mẫu phân bị thí nghiệm 62 ngày theo dõi bán liên tục 45 Bảng 3.6 Sản lƣợng Biogas tích lũy sau 62 ngày mẫu phân bò ăn phần bổ sung hàm lƣợng tannin khác 46 Đồ thị 3.5 Tƣơng quan sản lƣợng Biogas hàm lƣợng tannin 47 Bảng 3.7 Sản lƣợng methane tích lũy mẫu phân bị thí nghiệm tích lũy 62 ngày theo dõi bán liên tục 48 Đồ thị 3.6 Biến thiên sản lƣợng methane tích lũy mẫu phân bị thí nghiệm 62 ngày theo dõi bán liên tục .49 Bảng 3.8 Sản lƣợng methane Biogas tích lũy sau 62 ngày mẫu phân bò ăn phần bổ sung hàm lƣợng tannin khác .50 Bảng 3.9 Nồng độ methane đo đƣợc 62 ngày theo dõi bán liên tục 51 Bảng 3.10 Nồng độ methane đo đƣợc sau 62 ngày mẫu phân bò ăn phần bổ sung hàm lƣợng tannin khác 54 Bảng 3.11 Sản lƣợng khí sinh học, khí methane (l/kgVS, trung bình Trung bình ± SD), nồng độ CH4 phân bò thịt ăn mức tannin khác 55 V DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 0.1 Tiến trình thực đề tài Hình 1.1 Các q trình sinh hóa lý bể Biogas .5 Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tác động tannin đến giảm thiểu phát thải khí methane lĩnh vực chăn ni bị thịt 16 Hình 2.2 Tiến trình thực thí nghiệm .27 Hình 2.1 Q trình đo sản lƣợng khí sinh học xylanh 34 Hình 2.2 Phƣơng pháp xác định nồng độ methane mẫu khí sinh học, thơng qua hấp thu CO2 dung dịch KOH 38 Đồ thị 3.1 Phần trăm thành phần hóa học phần ăn thí nghiệm 39 Đồ thị 3.2 Phần trăm thành phần hóa học mẫu phân thí nghiệm 41 Đồ thị 3.3 Tỷ lệ tiêu hóa protein theo hàm lƣợng tannin bổ sung 42 Đồ thị 3.4 Sản lƣợng Biogas tích lũy mẫu phân bị thí nghiệm 62 ngày theo dõi bán liên tục 46 Đồ thị 3.7 Tƣơng quan sản lƣợng methane hàm lƣợng tannin 50 Đồ thị 3.8 Đồ thị biến thiên nồng độ methane đo đƣợc 62 ngày theo dõi bán liên tục 52 Đồ thị 3.9 Ttƣơng quan nồng độ methane hàm lƣợng tannin 54 VI ĐẶT VẤN ĐỀ Hơn thập kỷ trở lại đây, vấn đề mơi trƣờng trở nên nóng bỏng đƣợc tồn giới quan tâm hết Sinh phải gánh chịu hậu nghiêm trọng biến đổi khí hậu nhiễm môi trƣờng Sự bùng nổ dân số với phát triển vũ bão tất ngành nghề sản xuất giới dẫn tới ngƣỡng khả tự điều chỉnh môi trƣờng tự nhiên khả xử lý ô nhiễm môi trƣờng ngƣời Các tƣợng nhƣ nóng lên toàn cầu, mực nƣớc biển dâng, băng tan, thay đổi dòng hải lƣu tƣợng thời tiết cực đoan… ngày đe doạ tồn vong loài ngƣời toàn thể sinh vật trái đất Trong đó, ngành chăn ni phải chịu trách nhiệm khoảng 18% tổng lƣợng phát thải khí nhà kính tồn cầu, cao ngành giao thơng vận tải (Theo FAO năm 2013) Trong giai đoạn 2000 - 2011, số lƣợng gia súc gia cầm có khuynh hƣớng tăng trƣởng mạnh mẽ theo năm (trung bình khoảng 8%/năm) (Nguyễn Quỳnh Hoa, 2011) Việc quản lý chất thải gia súc không tốt nguyên nhân dẫn đến nhiễm mơi trƣờng dƣới dạng khí thải nhà kính, lây lan bệnh tật mùi hôi thối (Davidson, 2009; Sutton cộng sự, 2011; Xiong cộng sự, 2008) Hầu hết khí methane (CH4) thải chăn nuôi từ gia súc nhai lại thơng qua q trình lên men yếm khí cỏ Giải pháp hiệu nhất, nay, để quản lý chất thải chăn nuôi công nghệ lên men yếm khí nhằm sản xuất khí sinh học (Biogas), đồng thời làm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, nâng cao an tồn vệ sinh, giảm mùi thối, giảm phát thải khí nhà kính mang lại hiệu kinh tế cao (Albihn Vinneras, 2007; Jiang cộng sự, 2011; SVS mer cộng sự, 2004) Tuy nhiên, hiểu biết nhƣ việc áp dụng công nghệ sản xuất Biogas Việt Nam nhiều hạn chế (Cu cộng sự, 2012) Việc xây dựng sở khoa học để xác định tiềm sản sinh Biogas nhằm giúp nhà sản xuất quản lý, kiểm soát đƣợc sử dụng hiệu cơng trình khí sinh học đồng thời bảo vệ môi trƣờng cần thiết Trong ngành chăn ni gia súc nhai lại nói chung chăn nơi bị thịt nói riêng, việc bổ sung thành phần tannin vào phần ăn phổ biến tannin hợp chất polyme có khả liên kết với hợp chất hữu phức tạp tạo nên phức chất bền vững Nhờ mà giảm thiểu đáng kể sản sinh khí nhà kính nhƣ khí methane (CH4), khí cacbonic (CO2) q trình tiêu hóa chất hữu cỏ bị tạo Với mục tiêu góp phần hồn thiện sở khoa học thực tiễn việc kiểm soát nâng cao hiệu sản xuất Biogas, phối hợp với Bộ môn Môi trƣờng Chăn nuôi Bộ môn Dinh dƣỡng thức ăn chăn nuôi - Viện Chăn nuôi thực đề tài “Ảnh hưởng hàm lượng tannin phần thức ăn tới tiềm sản sinh khí sinh học (Biogas) từ phân bị thịt quy mơ phịng thí nghiệm” Kết nghiên cứu mối tƣơng quan tuyến tính hàm lƣợng tannin phần ăn đến sản lƣợng khí sinh học nhƣ sản lƣợng nồng độ methane (% CH4) hỗn hợp Biogas thu đƣợc từ phân phân bò thịt Cùng với kết nghiên cứu trƣớc ảnh hƣởng tannin đến phát thải khí nhà kính (methane) chăn ni gia súc nhai lại thơng qua q trình lên men cỏ phát thải môi trƣờng theo đƣờng hô hấp hay tiết, có nhìn rõ ràng ảnh hƣởng việc bổ sung tannin phần ăn đến phát thải khí nhà kính hay tiềm sản sinh khí sinh học từ phân lĩnh vực chăn ni bị thịt Điều góp phần quan trọng cho việc quản lý chất thải gia súc nói chung việc áp dụng cơng nghệ khí sinh học, giảm thiểu phát thải khí nhà kính hƣớng tới bảo vệ mơi trƣờng TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Khái quát bƣớc trình thực đề tài từ việc xác định đề tài, nghiên cứu tổng quan… đến việc hoàn thiện báo cáo đƣợc trình bày Hình 0.1 dƣới Bƣớc • Xác định đề tài Bƣớc • Nghiên cứu tổng quan Bƣớc Bƣớc Bƣớc • Chọn đối tƣợng bị thí nghiệm, phân lơ bị xây dựng phần ăn sở có bổ sung hàm lƣợng tannin khác cho lô bị • Lấy mẫu phần ăn cho bị tiến hành phân tích thành phần hóa học • Thu mẫu phân lơ bị tƣơng ứng phần ăn để thực việc phân tích thành phần hóa học ủ lên men yếm khí Bƣớc • Tiến hành thí nghiệm ủ phân yếm khí phịng thí nghiệm Bƣớc • Thu mẫu khí sinh học định kỳ Bƣớc • Đo sản lƣợng khí sinh học xác định sản lƣợng CH4 biogas Bƣớc • Xử lý số liệu Bƣớc • Hồn thiện báo cáo 10 Hình 0.1 Tiến trình thực đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát công nghệ sản xuất khí sinh học (Biogas) 1.1.1 Lịch sử đời công nghệ Biogas Sự đời ngành sản xuất khí sinh học (Biogas) bắt nguồn từ nhà khoa học ngƣời Ý tên Allesandro Volta Vào năm 1770, Volta bắt đầu quan tâm đến khí đầm lầy trầm tích hồ miền Bắc nƣớc Ý [30], ơng tiến hành thí nghiệm cháy khí Tiếp Faraday, nhà vật lý học ngƣời Anh thực thí nghiệm với khí đầm lầy xác định đƣợc có cấu tạo nhƣ hydrocarbon [30] Năm 1821, nhà nghiên cứu Avogadro thiết lập đƣợc công thức hóa học khí methane (CH4) [30] Đến năm 1884 nhà vi khuẩn học tiếng ngƣời Pháp Pasteur tiến hành thử nghiệm sản sinh khí sinh học từ phân rắn, ông ngƣời đề xuất việc sử dụng phân từ chuồng nuôi gia súc Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sáng đƣờng phố… Công nghệ Biogas công nghệ sản xuất khí sinh học thơng qua q trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh,… để tạo khí sinh học sử dụng hộ gia đình hay sản xuất [30] Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất khí sinh học ao bùn, phế liệu, phế thải sản xuất nông lâm nghiệp hay từ hoạt động sống, sản xuất chế biến nông lâm sản ngƣời Phân động vật chất rắn nhƣ rơm rạ nguyên liệu thích hợp cho q trình lên men kỵ khí Các vi sinh vật thƣờng sử dụng nguồn hữu cacbon nhanh sử dụng nitơ khoảng 30 lần Để đánh giá suất khí sinh hầm Biogas ngƣời ta thƣờng phải tính tốn khả cho phân thành phần hóa học phân gia súc, gia cầm, điều giúp cho ngƣời chăn nuôi không bị thiếu hụt nguyên liệu sử dụng cho bể Biogas đảm bảo đƣợc suất khí sinh bể – Phương tr nh tương quan bậc 1: y = -40.9x + 105.1 R² = 0.471 – Phương tr nh tương quan bậc 2: y = 282.3x2 - 173.9x + 109.7 R² = 0.886 – Phương tr nh tương quan bậc 3: y = -2381.x3 + 2232.x2 - 559.0x + 110.1 R² = Có thể thấy hệ số xác định tƣơng quan bậc tuyệt R2 = 1, hệ số xác định tƣơng quan bậc (R² = 0.471) bậc (R² = 0.886) thấp dƣới mức chấp nhận đƣợc Xu hướng biến đổi nồng độ methane Từ sản lƣợng methane tích lũy Biogas sau 62 ngày theo dõi bán liên tục tính đƣợc tỷ lệ phần trăm thành phần khí theo ngày đo khí định kỳ Kết đƣợc trình bày Bảng 3.9 Đồ thị 3.8 Bảng 3.9 Nồng độ methane đo 62 ngày theo dõi bán liên tục Nồng độ Nồng độ methane MP1 methane MP2 (% CH4) (% CH4) 46.90 43,81 44,11 40,91 42.92 36,84 48,81 47,65 10 42,92 36,84 48,81 47,65 13 42,92 36,84 48,81 47,65 15 50,64 52,53 51,47 51,68 20 50,64 52,53 51,47 51,68 22 50,64 52,53 51,47 51,68 25 45,00 47,53 47,18 44,30 30 45,00 47,53 47,18 41,18 34 44,15 46,85 46,61 41,18 38 44,15 46,85 46,61 41,18 42 51,71 51,18 48,03 48,87 48 51,71 51,18 48,03 48,87 Ngày lấy mẫu (ngày) 51 Nồng độ methane MP3 (% CH4) Nồng độ methane MP4 (% CH4) 51 47,80 45,50 43,98 44,70 56 47,80 45,50 43,98 44,70 62 43,88 42,40 43,31 41,96 Nồng độ methane (%) 60.00 50.00 40.00 MP1 30.00 MP2 20.00 MP3 10.00 MP4 0.00 10 13 15 20 22 25 30 34 38 42 48 51 56 62 Ngày đo khí (ngày) Đồ thị 3.8 Đồ thị biến thiên nồng độ methane đo 62 ngày theo dõi bán liên tục Có thể thấy mẫu MP1, mẫu sản lƣợng Biogas lớn nồng độ methane khí sinh học lại khơng theo quy luật – thấp so với MP3 MP4 Nồng độ methane mẫu biến động liên tục 62 ngày theo dõi, có xu hƣớng giảm ngày sau ổn định đến ngày 13 tiếp tục tăng từ ngày thứ 15, ổn định đến ngày thứ 22, giảm đến ngày thứ 25, ổn định đến ngày thứ 38, tăng đến ngày thứ 42, ổn định đến ngày, giảm đến ngày thứ 48, ổn định đến ngày thứ 51 có xu hƣớng giảm mạnh ngày sau Đối với mẫu MP2 nồng độ methane có xu hƣớng biến động tƣơng tự nhƣ mẫu MP1 Tuy nhiên 15 ngày đầu tiên, phần trăm methane mẫu thấp mẫu khác nhiều Nhƣng từ sau ngày thứ 15, tỷ lệ tăng vọt lên trí cao so với mẫu cịn lại Mẫu MP3 MP4 có nồng độ methane giống nhau, trừ khoảng thời gian từ ngày thứ 22 đến ngày thứ 42 mẫu MP3 có nồng độ methane cao h n Trong ngày nồng độ methane giảm nhanh, sau ngày thứ xu hƣớng biến động giá trị nồng độ methane hai mẫu tƣơng tự hai mẫu MP1 52 MP2 Đến ngày thứ 62, nồng độ methane Biogas bốn mẫu gần nhƣ 53 Phương tr nh tương quan nồng độ methane hàm lượng tannin Phƣơng trình tƣơng quan nồng độ methane (%CH4) (y) hàm lƣợng tannin phần ăn (tính theo %VCK) (x) (Đồ thị 3.) đƣợc xây dựng dựa giá trị nồng độ khí Biogas tích lũy sau 62 ngày từ mẫu phân lơ bị ăn phần ăn có hàm lƣợng tannin khác (0%; 0,3%; 0,4% 0,5%) Bảng 3.10 Nồng độ methane đo sau 62 ngày mẫu phân bò ăn phần bổ sung hàm lượng tannin khác Hàm lƣợng tannin (%VCK) 0,3 0,4 0,5 Nồng độ CH4 đo đƣợc sau 62 ngày (%) 43,88 4,.4 43,31 41,96 Đồ thị 3.9 Tương quan nồng độ methane hàm lượng tannin 54 Nhƣ vậy, mối tƣơng quan tuyến tính nồng độ methane hàm lƣợng tannin phần ăn đƣợc thể qua phƣơng trình tƣơng quan sau: – Phương tr nh tương quan bậc 1: y = -3.15x + 43.83 R² = 0.614 – Phương tr nh tương quan bậc 2: y = -0.096x2 - 3.104x + 43.83 R² = 0.614 – Phương tr nh tương quan bậc 3: y = -296.1x3 + 242.4x2 - 50.99x + 43.88 R² = Có thể thấy hệ số xác định tƣơng quan bậc tuyệt R2 = 1, hệ số xác định tƣơng quan bậc (R² = 0,614) bậc (R² = 0,614) thấp dƣới mức chấp nhận đƣợc Các giá trị sản lƣợng Biogas nồng độ methane đƣợc phân tích thống kê phần mềm excel 2007 phƣơng pháp phân tích phƣơng sai ANOVA Kết đƣợc trình bày Bảng 3.11 dƣới Bảng 3.11 Sản lượng khí sinh học, khí methane (l/kgVS, trung bình Trung bình ± SD), nồng độ CH4 phân bò thịt ăn mức tannin khác MP1 Biogas tích lũy (l/kg VS) 238,13a 11,76 CH4 tích lũy (l/kg VS) 110,128a 13,34 TB %CH4 43,88 MP2 179,45b 22,00 78,996 b 4,65 42,40 MP3 188,15b 21,81 91,229ab 10,07 43,31 MP4 193,38b 12,11 90,949ab 6,65 41,96 Chỉ tiêu SD SD Ghi chú: Các giá trị trung bình cột với chữ khác khác có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Theo bảng 3.11 chênh lệch giá trị sản lƣợng Biogas MP1 với mẫu phân cịn lại có ý nghĩa thống kê, nhƣ bổ sung hàm lƣợng 0,3%; 0,4% 0,5% tannin vào phần ăn sản lƣợng khí sinh học 55 phân bò thay đổi, cụ thể giảm so với phân bị ăn phần khơng bổ sung tannin Tuy có chênh lệch sản lƣợng khí sinh học ba mẫu phân MP2, MP3 MP4 nhƣng sai khác khơng có ý nghĩa thống kê, nhƣ việc bổ sung hàm lƣợng tannin khác vào phần ăn nhƣ thí nghiệm chƣa thể đƣợc ảnh hƣởng tới sản lƣợng khí sinh học Tƣơng tự, chênh lệch giá trị sản lƣợng methane tích lũy MP1 với mẫu phân cịn lại có ý nghĩa thống kê, nhƣ bổ sung hàm lƣợng tannin khác vào phần ăn hàm lƣợng methane Biogas của phân bò thay đổi, cụ thể giảm so với mẫu phân bò ăn phần không bổ sung tannin Sự chênh lệch sản lƣợng methane (CH4) Biogas mẫu phân MP2 với mẫu MP3 MP4 có ý nghĩa thống kê, chênh lệch tiêu hai mẫu MP3 MP4 khơng có ý nghĩa thống kê Nhƣ vậy, phân bò ăn phần bổ sung 0,3% tannin có thay đổi nồng độ methane khí sinh học so với phân bò ăn phần bổ sung 0,4 0,5 % tannin Tiềm sản sinh khí Biogas methane Bảng 3.11 đƣợc xác định điều kiện thí nghiệm 30oC nhiệt độ đại diện cho điều kiện thực tế bể khí sinh học thời tiết mùa hè miền Bắc Việt Nam (Theo kết nghiên cứu Phạm Hùng Cƣờng 2014 cộng sự) Do vậy, kết tiềm sản sinh khí Biogas, methane sau 62 ngày phân bò thịt lần lƣợt dao động từ 179 – 238 L Biogas/kg VS 79 -110 L methane/kgVS điều kiện nhiệt độ miền Bắc Việt Nam 56 CHƢƠNG KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Đối với phần ăn cho bò thị thí nghiệm, việc bổ sung thành phần tannin từ cọng khô keo dậu dẫn đến tăng hàm lƣợng protein thơ thí nghiệm tăng lên từ 3,66% đến 6,09% theo khối lƣợng vật chất khơ Ngồi đƣợc bổ sung keo dậu hàm lƣợng tanin phần thí nghiệm tăng lên đáng kể từ 2,9 đến 4,83 g tannin/kgVCK Tuy nhiên hàm lƣợng lipit, xơ thô, NDF, ADF, Ash phần thí nghiệm thay đổi khơng đáng kể Thành phần protein thơ, mỡ thơ mẫu phân bị ăn phần bổ sung tannin thấp phần ăn, giá trị protein thô Tuy nhiên thành phần hóa học khác lại có giá trị cao Tỷ lệ tiêu hóa protein phần ăn bổ sung tannin dao động từ 27,35% đến 46,15%, phần ăn không bổ sung tannin 27,87% Trong mẫu phân lơ bị ăn phần bổ sung tannin từ keo dậu giá trị vật chất khô (DM) chất hữu (VS) cao so với mẫu phân bò ăn phần không bổ sung tannin Giá trị cao mẫu phân bị MP3 lơ bị ăn phần KP3_ bổ sung 0,4 % tannin Sản lƣợng khí sinh học tích lũy mẫu phân lơ bị ăn phần bổ sung lƣợng tannin khác (0,3%; 0,4% 0,5%) dao động từ 179,45 - 193,38 L Biogas/kg VS Đối với mẫu phân lơ bị ăn phần đối chứng 238,13 L Biogas/kg VS Sản lƣợng khí methane tích lũy mẫu phân lơ bị ăn phần bổ sung lƣợng tannin khác (0,3%; 0,4% 0,5%) dao động từ 79 – 91,23 L methane/kg VS Đối với mẫu phân lơ bị ăn phần đối chứng 110,13 L methane/kg VS Sự tƣơng quan giá trị sản lƣợng Biogas từ phân bò thịt hàm lƣợng tannin phần ăn đƣợc thể qua phƣơng trình tƣơng quan bậc 1: 57 y = -99.62x + 229.6, R² = 0.674; bậc 2: y = 497.4x2 - 334.1x + 237.8, R² = 0.985 bậc 3: y = -1760x3 + 1938.x2 - 618.7x + 238.1, R² = Sự tƣơng quan sản lƣợng methane hàm lƣợng tannin phần ăn đƣợc thể qua phƣơng trình tƣơng quan bậc 1: y = -40.9x + 105.1, R² = 0.471; bậc 2: y = 282.3x2 - 173.9x + 109.7, R² = 0.886 bậc 3: y = -2381.x3 + 2232.x2 - 559.0x + 110.1, R² =1 Sự tƣơng quan nồng độ methane hàm lƣợng tannin phần ăn đƣợc thể qua phƣơng trình tƣơng quan bậc 1: y = -3.15x + 43.83, R² = 0.614; bậc 2: y = -0.096x2 - 3.104x + 43.83, R² = 0.614 bậc 3: y = -296.1x3 + 242.4x2 - 50.99x + 43.88, R² = Tiềm sản sinh khí Biogas, methane phân bò thịt sau 62 ngày lần lƣợt dao động từ 179 – 238 L Biogas/kg VS 79 -110 L methane/kgVS điều kiện nhiệt độ miền Bắc Việt Nam 4.2 Những tồn đề tài nghiên cứu Do điều kiện kinh phí hạn chế nên chƣa áp dụng đƣợc phƣơng pháp xác định sản lƣợng khí nhƣ kỹ thuật đo khí có độ xác cao so với phƣơng pháp, kỹ thuật đƣợc sử dụng đề tài Nguồn bổ sung tannin cho phần ăn có keo dậu nên chƣa phong phú kết đề tài chƣa cho thấy đƣợc ảnh hƣởng tổng hợp nguồn lƣợng bổ sung tannin phần ăn đến sản lƣợng chất lƣợng khí sinh học Đề tài chƣa xác định đƣợc tỷ lệ C/n mẫu phân, yếu tố ảnh hƣởng lớn đến khả sinh khí hầm Biogas Thời gian theo dõi sản lƣợng khí chƣa đủ dài để tìm quy luật có độ xác cao tác động tannin đến tiềm sản sinh khí sinh học Kinh nghiệm kiến thức thực tế tác giả thực đề tài hạn chế gây ảnh hƣởng tới kết đề tài 58 4.3 Một số đề xuất giải pháp góp phần nâng cao hiệu sản xuất Biogas Trong lĩnh vực chăn ni bị thịt nên ápp dụng việc bổ sung thành phần tannin vào phần ăn với hàm lƣợng phù hợp để vừa đảm bảo khả tiêu hóa cho bị vừa giảm thiểu phát thải khí methane - nguyên nhân gây tƣợng hiệu ứng nhà kính giai đoạn Khi xây dựng phần ăn cho bò thịt, để nâng cao hiệu sản xuất Biogas từ phân bò thịt nên áp dụng phần ăn bổ sung 0,4% tannin, với phần vừa đáp ứng tiêu hóa phân bị cho giá trị nồng độ methane Biogas cao Tiếp tục theo dõi sản lƣợng Biogas methane sản sinh từ mẫu phân bò thí nghiệm để xây dựng đƣợc mối tƣơng quan có tính thuyết phục sản lƣợng Biogas & methane với hàm lƣợng tannin 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nƣớc Albihn, A., & Vinnerås, B (2007) Biosecurity and arable use of manure and biowaste: treatment alternatives Livestock Science, 112, 232–239 Animut, G, Goetsch, AL, Puchala, R, Patra, AK, Sahlu, T, Varel, VH and Wells, J, 2008 'Methane emission by goats consuming diets with different levels of condensed tannins from lespedeza', Anim Feed Sci Technol.,, vol 144, pp 212-27 Bhatta, R., Uyeno, Y., Tajima, K., Takenaka, A., Yabumoto, Y., Nonaka, I., Enishi, O and Kurihara, M 2009 Difference in the nature of tannins on in vitro ruminal methane and volatile fatty acid production and on methanogenic archaea and protozoal populations Journal of Dairy Science, vol 92, no 11, pp 5512-22 Cu, T T T, Pham, H C., Le, T H., Nguyen, V C., Le, X A., Nguyen, X T., & Sommer, S G (2012) Manure management practices on Biogas and non-Biogas pig farms in developing countries – using livestock farms in Vietnam as an example Journal of Cleaner Production, 27, 64-71 Davidson, E A (2009) The contribution of manure and fertilizer nitrogen to atmospheric nitrous oxide since 1860 Nature Geoscience, 2, 659–662 Goel, G, A.K Puniya., Aguilar., CN and Singh, K, 2005 'Interaction of gut microflora with tannins in feeds', Naturwissenschaften, no 92, pp 497-503 Grainger, C., Clarke, T., Auldist, M J., Beauchemin, K A., McGinn, S M., Waghorn, G C and Eckard, R J 2009 'Potential use of Acacia mearnsii condensed tannins to reduce methane emissions and nitrogen excretion from grazing dairy cow', Can J Anim Sci., vol 89, pp 241–51 Holter, JB and Young, AJ, 1992 'Methane Prediction in Dry and Lactating Holstein Cows', Journal of Dairy Science, vol 75, no 8, pp 2165-75 Jiang, X., Sommer, S G., & Christensen, K V (2011) A review of the Biogas industry in China Energy Policy, 39, 6073–6081 10 Johnson, KA and Johnson, DE, 1995 'Methane emissions from cattle', Journal of Animal Science, vol 73, no 8, pp 2483–92 11 Patra, AK, Kamra, DN and Agarwal, N, 2006 'Effect of plant extracts on in vitro methanogenesis, enzyme activities and fermentation of feed in rumen liquor of buffalo', Anim Feed Sci Technol.,, vol 128, pp 276– 91 60 12 Sauvant, D and Giger-Reverdin, S, 2007 'Empirical modelling metaanalysis of digestive interactions and CH4 production in ruminants', in Energy and Protein Metabolism and Nutrition, Wageningen, The Netherlands, pp 561–3 13 Storm, IMLD, Hellwing, ALF, Nielsen, NI and Madsen, J, 2012 'Methods for Measuring and Estimating Methane Emission from Ruminants', Animals, vol 2, no 2, pp 160-83 14 Waghorn, GC, 1990 'Beneficial effects of low concentrations of condensed tannins in forages fed to ruminants', in DE Akin, LG Ljungdahl, JR Wilson and PJ Harris (eds), Microbial and plant opportunities to improve lignocellulose utilization by ruminants, New York 15 Wu and Bibeau, Moser M, Mattocks R, Gettier S, Roos K (1998) Benefits, costs and operating experience at seven new agricultural anaerobic digesters A presentation for Bioenergy 98: Expanding bioenergy partnership, Madison, WI, AGSTAR USEPA, Washington DC, October 1998 16 Xiong, Z Q., Freney, J R., Mosier, A R., Zhu, Z L., Lee, Y., & Yagi, K (2008) Impacts of population growth, changing food preferences and agricultural practices on the nitrogen cycle in East Asia Nutrient Cycling in Agroecosystems, 80,189–198 Tài liệu tiếng việt 17 Cục Chăn nuôi - Bộ Nông nghiệp PTNT; Tổ chức Phát triển Hà Lan (SNV), 2011 Công nghệ khí sinh học qui mơ hộ gia đ nh, 04, 17-27 18 Dƣơng Thanh Liêm, 2008 Độc chất học thực phẩm vệ sinh an tồn nơng sản thực phẩm, Trƣờng ĐH Nông Lâm TP.HCM 19 Đinh Văn Tuyền, Vũ Chí Cƣơng, Nguyễn Viết Đơn, Nguyễn Thiện Trƣờng Giang, 2010 Ảnh hưởng việc bổ sung hạt phần đến phát thải nitơ, phốt mê tan bị Phần dinh dƣỡng thức ăn chăn ni, Báo cáo khoa học Viện Chăn nuôi, trang: 119-133 20 Lâm Minh Triết Lê Hồng Việt 2009 Giáo trình Vi sinh vật Nước Nước thải Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 21 Lê Tự Hải , Phạm Thị Thùy Trang, Dƣơng Ngọc Cầm, Trần Văn Thắm, 2010 Nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần hóa học hợp chất tannin từ chè xanh khảo sát tính ức chế ăn mịn kim loại Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số (36):71 – 76 61 22 Nguyễn Quang Khải, 2009 Nghề sản xuất khí sinh học Trung tâm Cơng nghệ Khí sinh học – Liên hiệp Hội KHKT Việt Nam 23 Nguyễn Quỳnh Hoa, 2011 Phát thải khí nhà kính lĩnh vực chăn ni giải pháp giảm thiểu Bản tin Chăn nuôi Việt Nam, số 5, trang 21-27 24 Nguyễn Viết Đôn, 2013 Nghiên cứu số phần ăn hợp lý từ nguồn thức ăn có hàm lượng tannin cao để giảm thiểu khí methane chăn ni bị thịt, Báo cáo khoa học Viện Chăn nuôi 25 Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê Hoàng Việt, Nguyễn Đắc Cử, Nguyễn Hữu Phong, 2012a So sánh khả sinh khí mẻ ủ yếm khí bán liên tục với nguyên liệu nạp khác có khơng có nấm Trichoderma Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ Số 22, trang 31-38 26 Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Trƣờng Thành, Nguyễn Hữu Lộc, Nguyễn Trí Ngƣơn, Lê Ngọc Phú, Nguyễn Trƣơng Nhật Tân, 2012b Khả sử dụng lục bình rơm làm nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ Biogas Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ Số 22, trang 213-221 27 Nguyễn Xuân Trạch, 2003 Sử dụng phụ phẩm nuôi gia súc nhai lại NXB Nông nghiệp, Hà Nội 28 Phạm Hùng cƣờng cộng sự, 2011 Giới thiệu số phương pháp xác định tiềm sinh khí sinh học, phương pháp đo sản lượng khí sinh học phương pháp xác định nồng độ methane Báo cáo khoa học công nghệ Viện Chăn nuôi 29 Vũ Chí Cƣơng (2006) Nghiên cứu tập tính dinh dưỡng (Feeding behaviours) – Một huớng nghiên cứu ứng dụng chăn nuôi Khoa học công nghệ chăn nuôi Viện chăn nuôi, ISSSN:1859 – 0802 Số 1, 2006, pp: 9-19 Tài liệu website 30 Lịch sử Biogas: Ứng dụng phát triển http://hoahocngaynay.com/vi/hoa-hochien-dai/nhien-lieu-sinh-hoc/1633-lich-su-Biogas-ung-dung-va-phattrien.html 31 Hầm ủ Biogas http://tailieu.vn/tag/ham-u-Biogas.html 32 Báo cáo chuyên đề: Công nghệ Biogas – Mô hình xử lý chất thải http://www.scribd.com/doc/16272764/Biogas 33 Biogas – Volume http://www.gtz.de/de/dokumente/en-Biogas-volume2.pdf 62 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Nhật ký trình thực đề tài TT Tên hoạt động – Nghiên cứu tổng quan – Xây dựng xác định thành phần hóa học phần ăn cho bị thí nghiệm Thời gian Địa điểm Bắt đầu Kết thúc 1/12/2014 22/2/2015 Thƣ viện, Bộ môn Dinh dƣỡng VCN Kết đạt đƣợc Ngƣời thực – Tổng quan vấn đề Minh & Bộ môn nghiên cứu, kết Dinh dƣỡng - VCN mục 3.1 – Chuẩn bị mẫu phân, phân tích thành 23/2/2015 24/2/2015 PTN VCN phần hóa học, thành phần chất khơ chất hữu mẫu phân – Các mẫu phân bị Minh & Bộ mơn dùng thí Mơi trƣờng Chăn nghiệm, nuôi - VCN – Kết mục 3.2 – Thực thí nghiệm lên men yếm 23/2/2015 26/4/2015 PTN VCN khí, thu phân tích mẫu khí Minh & Bộ mơn Mơi trƣờng Chăn ni - VCN – Hoàn thiện báo cáo 26/4/2015 9/5/2015 61 Thƣ viện – Kết mục 3.3 – Hoàn thiện báo cáo Minh đề tài Phụ lục Một số hình ảnh trình thực đề tài Hình Tủ ấm để trì nhiệt độ cho Hình Thí nghiệm xác định nồng độ mẫu q trình ủ lên men yếm khí CO2 hấp thụ dung dịch NaOH Hình Quá trình thu khí sinh học định Hình Xy lanh dùng thí nghiệm kỳ xylanh đo nồng độ CO2 đƣợc đậy kín 62 Phụ lục Tiêu chuẩn xây dựng phần ăn cho bò thịt Khối lƣợng bò (kg/con) Yêu cầu tăng P (kg/ngày) Nhu cầu chất khô thức ăn 150 200 250 300 350 Năng lƣợng trao đổi (ME) (Mcal/con) Protein thô (g/con) Ca (g/con) P (g/con) Vitamin A (1000IU/ con) 1.8 4.76 306 10 379 15 0.25 2.6 Kg/100kg P 2.6 0.5 3 1.9 0.75 3.2 3.2 2.15 6.88 448 20 11 0.25 3.8 2.5 1.7 6.56 400 12 0.5 4.2 2.8 1.9 8.02 474 16 10 0.75 4.4 2.9 2.15 9.55 589 21 13 0.25 4.5 2.3 1.8 8.1 470 11 11 0.5 5.2 2.6 1.9 9.9 554 16 12 12 0.75 5.4 2.7 2.15 11.7 622 21 15 13 5.6 2.8 2.4 13.51 690 27 17 13 0.25 5.3 2.1 1.8 9.52 534 12 10 12 0.5 6.2 2.5 1.9 11.64 623 16 14 13 0.75 6.4 2.6 2.15 13.78 693 21 17 14 6.6 2.6 2.4 15.84 760 28 19 14 0.25 1.8 10.9 588 15 11 11 0.5 2.3 1.9 13.4 679 19 14 13 0.75 7.4 2.5 2.15 15.8 753 23 18 15 7.5 2.5 2.4 18.23 819 28 21 16 Kg/con 100 Mật độ lƣợng phần (Mcal/kg CK) 5.7 1.6 1.8 9.5 432 12 12 12 0.25 6.8 1.9 1.9 12.22 635 16 14 16 0.5 7.9 2.3 2.15 14.94 731 20 16 18 0.75 8.3 2.4 2.4 17.66 806 25 18 18 8.5 2.4 2.55 20.38 874 30 21 18 63