thực trạng và giải pháp sản xuất, sử dụng hiệu quả khí biogas trong chăn nuôi lợn trên địa bàn tỉnh Hà Tĩnh

Bài viết này đánh giá thực trạng sản xuất, sử dụng khí biogas ở gia trại và trang trại của Hà Tĩnh và đề xuất được các giải pháp nâng cao hiệu quả sản xuất và sử dụng khí biogas tại địa bàn Hà Tĩnh.

TIỂU BAN TÀI NGUYÊN SINH VẬT THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP SẢN XUẤT, SỬ DỤNG HIỆU QUẢ KHÍ BIOGAS TRONG CHĂN NUÔI LỢN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH HÀ TĨNH Trần Hịa Dn1, Ngơ Quỳnh Phƣơng1, Nguyễn Hữu Đồng2 Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế Đại học Hà Tĩnh Trong giai đoạn từ năm 2011-2016, ngành chăn nuôi lợn Hà Tĩnh phát triển mạnh Theo số liệu thống kê ngành nơng nghiệp Hà Tĩnh tổng đàn lợn tăng nhanh, năm 2015 có 521.892 tăng gấp 1,6 lần năm 2011; trang trại nuôi liên kêt quy mơ lớn có phát triển mạnh năm 2011 có sở đến năm 2015 có đên 137 sở tăng gấp 17 lần, chăn nôi gia trại ổn định hình thức quy mơ vừa nhỏ phát triển mạnh (chăn nuôi quy mô vừa nhỏ tăng từ 17 mơ hình năm 2011 lên 233 mơ hình năm 2015, gấp 13,7 lần) (Cục Thống kê Hà Tĩnh, 2016; Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn Hà Tĩnh, 2012 2015; Hội đồng nhân dân tỉnh Hà Tĩnh, 2016) Điều góp phần tạo cơng ăn việc làm tăng thu nhập cho người dân Hà Tĩnh, vậy, bên cạnh giá trị kinh tế nhiều thách thức/sức ép môi trường (nước thải, chất thải rắn, mùi hôi, ) mà ngành chăn nuôi mang lại cho Hà Tĩnh Sản xuất sử dụng hiệu khí biogas từ hoạt động chăn ni lợn thách thức môi trường Hà Tĩnh phần lớn hoạt động chăn nuôi sử dụng công nghệ biogas để xử lý chất thải (phân nước thải) tạo hỗn hợp khí gồm: CH4, H2S, NH3, khí CH4 khí thường sử dụng làm chất đốt, chạy máy phát điện hiệu quả, khí như: H2S, NH3, gây ảnh hưởng xấu đến mơi trường, ăn mịn máy móc sức khỏe cộng đồng Bài báo đánh giá thực trạng sản xuất, sử dụng khí biogas gia trại trang trại Hà Tĩnh đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sản xuất sử dụng khí biogas địa bàn Hà Tĩnh I PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp tổng hợp tài liệu Tiến hành thu thập tài liệu tình hình sản xuất nơng nghiệp, tình hình chăn ni, sản xuất sử dụng khí sinh học tỉnh Hà Tĩnh từ tài liệu, báo cáo, đề tài dự án liên quan Phƣơng pháp điều tra, khảo sát Điều tra (bằng phiếu thu thập thơng tin), vấn trực tiếp cán Phịng NN&PTNT, Trung tâm Ứng dụng KHKT Bảo vệ Cây trồng vật nuôi 13 huyện/thị chủ 100 gia trại/trang trại chăn nuôi địa bàn Hà Tĩnh để thu thập thơng tin về: (i) Tình hình chăn nuôi lợn địa bàn Hà Tĩnh như: Quy mô chăn ni, loại hình chăn ni, thời vụ, lao động, sách hỗ trợ chăn ni; (ii) Tình hình sản xuất sử dụng biogas từ hoạt động chăn nuôi lợn như: Mơ hình sản xuất biogas từ chất thải chăn ni, sử dụng khí gas cho mục đích gì, hiệu kinh tế việc sử dụng khí gas, cố từ hầm biogas Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích mẫu khí - Thiết bị đo: Máy đo chất lượng khí biogas 5000 (sản xuất Anh Quốc), máy đo nồng độ khí Amoniac (NH3) (sản xuất Trung Quốc), Máy đo tổng thể tích dịng khí (sản xuất Nhật Bản) 1134 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ - Các thông số đo đạc: Tỷ lệ khí CH4 (% thể tích), tỷ lệ khí CO2 (% thể tích), tỷ lệ khí O2 (% thể tích), nồng độ khí H2S (ppm – part per million), nồng độ khí NH3 (ppm – part per million), tỷ lệ khí khác (% thể tích) - Vị trí đo: Đối với trang trại, gia trại tiến hành đo thơng số khí biogas vị trí đầu ống dẫn khí biogas - Thời gian đo thơng số khí biogas: Đo hai thời điểm (01 thời điểm mùa hè, 01 thời điểm mùa đông) Tại thời điểm, trang trại gia trại tiến hành đo thông số khí biogas ngày liên tiếp, ngày đo 04 lần, cụ thể thời gian đo sau: (i) 02 lần đo: Trong khoảng thời gian 10 – 15 phút sau nhân công bắt đầu hoạt động rửa chuồng trại hình thức phun xịt nước (các trang trại, gia trại thường tiến hành việc phun xịt nước rửa chuồng trại 02 lần/ngày); (ii) 02 lần đo: Tiến hành 04 sau kết thúc hoạt động rửa chuồng trại hình thức phun xịt nước - Tiến hành đo thơng số khí biogas 50 trang trại 50 gia trại địa bàn tỉnh Hà Tĩnh Phƣơng pháp xử lý số liệu Tính tốn, xử lý kết đo đạc số liệu thu được phần mềm Microsoft Excel 2007 II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tình hình sản xuất sử dụng khí biogas Hà Tĩnh a Tình hình sản xuất khí biogas Theo số liệu thống kê Chi cục Thú y Hà Tĩnh tính đến tháng 11/2016, tổng số loại hình cơng trình sản xuất khí biogas Hà Tĩnh sau: Bảng Tổng hợp loại hình cơng trình sản xuất khí biogas (Chi Cục chăn ni Thú y Hà Tĩnh, 2016) TT Nội dung Công trình khí sinh học KT1-KT2 Cơng trình khí sinh học Composite Cơng trình khí sinh học Bạt HDPE bể xây Cộng Đơn vị Cơng trình Cơng trình Cơng trình Tổng số Trang trại Số Tổng thể tính (m3) lƣợng Gia trại Số Tổng thể lƣợng tính (m3) 2902 63 22908 2839 31496 9136 80 53430 9056 69915 1316 276 104670 1040 8204 13354 419 181008 12935 109615 Qua số liệu điều tra khảo sát 100 trang trại gia trại địa bàn 12 huyện thị địa bàn Hà Tĩnh cho thấy việc sản xuất khí biogas chủ yếu xuât phát từ: (i) Yêu cầu bắt buộc quy định luật pháp; (ii) Ý thức xử lý chất thải bảo vệ môi trường người dân; (iii) Nhu cầu sử dụng chất đốt Kinh phí để xây dựng 01 cơng trình biogas phục vụ xử lý chất thải cho quy mô chăn nuôi từ 15-20 khoảng 10-12 triệu đồng/cơng trình (bể xây bể vật liệu Composite) Hiện địa bàn Hà Tĩnh cơng trình quy dạng Dự án cacbon thấp hỗ trợ triệu đồng/cơng trình Các cơng trình khí biogas phục vụ cho quy mô chăn nuôi 1135 TIỂU BAN TÀI NGUYÊN SINH VẬT trang trại thường thiết kế dạng bể phủ bạt HDPE với mức kinh phí đầu tư khoảng 50.000 – 200.000 đồng/m3 Chất lượng sản xuất khí biogas, qua số liệu đo đạc 100 trang trại gia trại địa bàn 12 huyện thị địa bàn Hà Tĩnh cho kết sau: Bảng Chất lƣợng khí biogas trung bình 100 trang trại gia trại đƣợc phân tích theo mùa Đơn Mùa đơng Mùa hè vị Trạng trại Gia trại Trạng trại Gia trại Lưu lượng m /h 31,2 32,8 37,9± 42,3 CH4 % 51,6 55,8 66,8 65,4 CO2 % 46,6 43,1 29,7 30,7 H2S ppm 2937,9 4200,4 6788,9 5879,3 NH3 ppm 875,8 898,6 > 1000 >1000 O2 % 1,1 1,8 2.2 3,2 Qua bảng cho thấy có khác biệt rõ chất lượng khí biogas vào mùa hè mùa đơng Hàm lượng khí mêtan vào mùa hè cao nhiều so với mùa đơng (cao khoảng 15%) Ngược lại, khí CO2 mùa hè mùa đơng từ 12 - 15% Sự giảm nồng độ khí CO2 có tăng nồng độ CH4 nhóm vi khuẩn kỵ khí tự dưỡng sử dụng CO2 H2 làm nguyên liệu tổng hợp nên CH4 CH3COOH tiền chất quan trọng tạo nên CH4 Đối với khí H2S, hàm lượng khí ăn mịn kim loại vào mùa hè cao nhiều so với mùa đông hàm lượng khí hai mùa cao nhiều so với giới hạn quy định động phát điện biogas Tương tự, hàm lượng khí NH3, loại khí khơng mong muốn khác có mặt khí biogas cao vào mùa hè vượt 1.000 ppm Tuy nhiên khơng có chênh lệch lớn nồng độ khí vào mùa đơng mùa hè Đối với lưu lượng khí, có chênh lệch đáng kể lượng khí biogas sinh mùa hè mùa đông (cao khoảng m3/h) TT Thành phần Qua bảng cho thấy hàm lượng thành phần khí khí biogas gia trại trang trại khác Khí mêtan gia trại vào mùa đông thường cao trang trại ngược lại vào mùa hè hàm lượng khí trang trại thường cao gia trại Điều mùa đơng hầm biogas gia trại có độ ổn nhiệt tốt giữ ấm nhiệt cao hầm trang trại xây gạch làm composite chơn hồn tồn đất hầm trang trại thường làm bạt HDPE ngồi trời với 1/3 thể tích tiếp xúc với khơng khí mặt đất nên bị ảnh hưởng nhiệt độ, thời tiết môi trường nhiều Ngược lại vào mùa hè hầm biogas trang trại nhận nhiều ánh sáng nhiệt độ cao nhiều so với hầm gia trại chơn hồn tồn đất nên khả sinh khí cao Tuy nhiên, lưu lượng khí gia trại cao so với trang trại hầm biogas gia trại thường làm gạch composite nên thể tích hầm khơng đổi làm cho áp lực khí cao bạt HDPE hầm trang trại thướng có độ giãn nở nên làm giảm lưu lượng khí hầm b Tình hình sử dụng khí biogas - Đối với quy mơ chăn nơi lợn gia trại/nơng hộ khí biogas sử dụng phần lớn (8090%) cho mục đích chất đốt sinh hoạt Khí biogas dẫn từ bể qua hệ thống lọc đơn giản than hoạt tính sau đưa vào sử dụng làm chất đốt, việc tận dụng khí biogas làm chất đốt giúp tiết kiệm tiền mua chất đốt sinh hoạt từ 100.000 - 200.000 đồng/tháng - Đối với quy mơ chăn ni trang trại, mục đích sử dụng khí biogas Hà Tĩnh tổng hợp bảng Bảng 1136 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ Bảng Các hình thức sử dụng khí biogas Hà Tĩnh TT Hình thức sử dụng Chất đốt sinh hoạt thắp sáng Chạy máy phát điện Đốt khơng kiểm sốt xả thải tự Tỷ lệ sử dụng (%) 40 0,01 59,09 Từ số liệu bảng cho thấy tỷ lệ trang trại thu gom, xử lý sử dụng khí biogas Hà Tĩnh thấp (40%) tới gần 60% trang trại đốt, xả thải tự Điều vừa lãng phí nguồn nhiên liệu vừa làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng mơi trường khơng khí Qua kết điều tra, nguyên nhân thực trạng chất lượng khí gas chưa tốt, công nghệ kỹ thuật để xử lý sử dụng cịn hạn chế (đã có số trang trại đầu tư hệ thống xử lý khí để chạy máy phát điện thời gian ngăn bị hư), thiếu sách, kinh phí hỗ trợ/tư vấn kỹ thuật cho việc sử dụng khí biogas Do đó, trang trại cần tư vấn kỹ thuật nhu cầu vay vốn để khai thác sử dụng hiệu khí biogas c Một số tồn tại, khó khăn sản xuất sử dụng khí biogas - Hiện phần lớn gia trại, trang trại thiết kế quy mô bể biogas chưa đáp ứng nhu cầu xử lý chất thải hiệu xử lý chất thải, hiệu suất sinh khí chưa cao - Các trang trại/gia trại chưa có quy trình vận hành khắc vục cố bể biogas có cố thường lúng túng cần có thợ tư vấn khắc phục - Do thời tiết Hà Tĩnh khắc nghiệt nên làm giảm tuổi thọ, độ bền bạt HDPE thường xảy cố thủng bạt HDPE làm rị rỉ khí gas mơi trường - Việc tu bảo dưỡng, nạo vét, hút cặn bể biogas chưa thực theo quy trình (nhiều trại 10 năm chưa hút cặn, tu, ) Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sản xuất sử dụng khí biogas Thơng qua q trình khảo sát, đánh giá tình hình sản xuất sử dụng khí biogas phân tích chất lượng khí hiệu suất xử lý chất thải chăn nuôi hầm biogas cho thấy giải pháp công nghệ đắn cho việc giải môi trường chăn nuôi theo hướng bền vững thân thiện với môi trường Tuy nhiên hiệu suất sản xuất sử dụng khí biogas gia trại trang trại Hà Tĩnh chưa với tiềm vốn có Vì vậy, nhóm nghiên cứu đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu sản xuất sử dụng khí biogas địa bàn Hà Tĩnh sau: (1) Sử dụng lọc khí biogas có hiệu cao để nâng cao chất lượng khí biogas đủ tiêu chuẩn chạy động biogas tạo điện nhằm đảm bảo kéo dài tuổi thọ động cơ, khuyến khích người dân sử dụng khí biogas cho động chạy điện (2) Phát triển chế phẩm vi sinh kỵ khí bổ sung hầm biogas nhằm tăng hiệu suất chuyển hóa chất thải giảm khí đồng hành khơng mong muốn cách sử dụng khí để tạo khí CH4 ổn định hiệu suất tạo khí mà phụ thuộc vào điều kiện môi trường (3) Nhà nước có sách hỗ trợ kinh phí cho chủ gia trại trang trại việc mua động biogas phát điện để khuyến khích việc sử dụng khí có hiệu thay đốt tự (4) Tuyên truyền phổ biến công nghệ việc sử dụng biogas có hiệu đến chủ trang trại gia trại 1137 TIỂU BAN TÀI NGUYÊN SINH VẬT III KẾT LUẬN Hiện nay, phần lớn gia trai, trang trại chăn nuôi lợn địa bàn tỉnh Hà Tĩnh sử dụng chất thải (phân nước thải) để sản xuất biogas Tuy nhiên, chất lượng khí biogas chưa cao (CH4 dao động từ 52 - 67%), chứa nhiều tạp chất có tới 60% trang trại đốt, xả thải tự khí biogas) Sản xuất, sử dụng khí biogas gia trại trang trại chăn nuôi lợn Hà Tĩnh chưa với tiềm cần phải có gải pháp đồng cơng nghệ, sách, truyền thơng để khai thác tối đa tiềm nhằm góp phần thúc đẩy phát triển ngành chăn nuôi lợn Hà Tĩnh theo hướng bền vững thân thiện với môi trường Lời cảm ơn: Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Sở Khoa học Công nghệ Hà Tĩnh tài trợ cho nghiên cứu theo dự án số: 1411 HĐ-SKHCN hỗ trợ, giúp đỡ nhiệt tình phịng ban cấp huyện, gia trại, trang trại chăn nuôi lợn địa bàn t nh Hà Tĩnh suốt trình thực TÀI LIỆU THAM KHẢO Cục Thống kê Hà Tĩnh, 2016 Niên giám thống kê t nh Hà Tĩnh năm 2015 Hà Tĩnh Chi cục Chăn nuôi Thú y Hà Tĩnh, 2016 Báo cáo thống kê tình hình sản xuất biogas chăn ni lợn địa bàn Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hội đồng nhân dân tỉnh Hà Tĩnh, 2016 Nghị số 32 2016 NQ-HĐND ngày 15/12/2016 Hà Tĩnh Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Hà Tĩnh, 2015 Kế hoạch 05 năm giai đoạn 2016 - 2020 ngành NN&PTNT Hà Tĩnh Hà Tĩnh Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Hà Tĩnh, 2012 Quyết định số 1303 QĐUBND ngày 04/05/2012 Hà Tĩnh CURRENT STATUS AND SOLUTIONS FOR PRODUCING AND USING BIOGAS EFFECTIVELY IN PIGS BREEDING FARMS IN HA TINH PROVINCE Tran Hoa Duan, Ngo Quynh Phuong, Nguyen Huu Dong SUMMARY The investigation results revealed that there were 13,354 biogas plants being built in Ha Tinh province with a total volume of 290,623 m3 The assessment of Biogas quality of 100 pig farms showed that the average concentration of CH4 in summer (67%) was higher in winter (52%) Moreover, there was a significant difference in the utilization of biogas between smalland big-scale pig farms According to this survey, the number of family-scale farms used this flammable gas for beneficial purposes such as cooking, lighting and electricity generation reached 90% In contrast, the figure of big-scale pig farms used this gas for such beneficial purposes was only 40%, while this gas was wastefully burned or disposed by 60% of big-scale pig farms This is one of the reasons causing greenhouse gas emissions in the environment This study also proposed four groups of solutions to improve the efficiency of production and use of biogas in pig farms, contributing to the sustainable and environmentally friendly development of the livestock industry in Ha Tinh province 1138 ... xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu sản xuất sử dụng khí biogas địa bàn Hà Tĩnh sau: (1) Sử dụng lọc khí biogas có hiệu cao để nâng cao chất lượng khí biogas đủ tiêu chuẩn chạy động biogas tạo... hình sản xuất biogas chăn nuôi lợn địa bàn Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hội đồng nhân dân tỉnh Hà Tĩnh, 2016 Nghị số 32 2016 NQ-HĐND ngày 15/12/2016 Hà Tĩnh Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Hà Tĩnh, ... trang trại chăn nuôi lợn địa bàn t nh Hà Tĩnh suốt trình thực TÀI LIỆU THAM KHẢO Cục Thống kê Hà Tĩnh, 2016 Niên giám thống kê t nh Hà Tĩnh năm 2015 Hà Tĩnh Chi cục Chăn nuôi Thú y Hà Tĩnh, 2016