Dương Nguyên Khang Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh
XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUƠI HẠN CHẾ LÂY NHIỄM MẦM BỆNH TỪ PHÂN VẬT NUƠ
VẬT NUƠI
Số và chất lượng chất thải chăn nuơi phụ thuộc số đàn gia súc. Theo Niên giám thống kê 2007, số lượng đàn gia được cho thấy trong bảng 1; tương ứng với số kg chất thải được cho thấy ở bảng 2; số lượng chất thải gia súc gia cầm cho thấy ở bảng 3, năng suất sinh gas từ các chất thải gia súc cho thấy trong bảng 4.
Hiện trạng cho thấy khối lượng chất thải chăn nuơi là rất lớn. Như thế tiềm năng cho xử lý và sản xuất khí biogas phục vụ sản xuất là rất hứa hẹn. Bằng cách tính tốn sơ bộ về nguồn chất thải chăn nuơi trâu bị và heo trên đã cho thấy lượng gas sinh ra trong ngày từ chất thải trên như sau:
Bảng 1. Số lượng gia súc, gia cầm 2007
Loại vật nuôi Số lượng (con)
Bò Bò sữa Trâu Dê, cừu Ngựa Heo Gia cầm 6.720.000 98.600 2.920.000 1.770.000 103.480 26.600.000 226.000.000
Bảng 2. Số lượng phân trong ngày của gia súc
Loại vật nuôi Lượng phân (kg/ngày) Trõu, bò
Heo
14 2,5
Bảng 3. Số lượng chất thải rắn gia súc, gia cầm 2007
Loại vật nuôi Số lượng (tấn)
Trõu, bũ, dờ, ngựa và cừu Heo
Gia cầm
40.000.000 28.000.000 10.000.000
Bảng 4. Năng suất khí biogas sinh ra từ phân gia súc
Loại phân Lượng khí biogas sinh ra (mtấn phân) 3/ Thành phần mờtan (% thể tích)
Trõu, bò 260 - 280
Heo 561
Lượng khí bigas cĩ thể thu được trong một ngày từ trâu và bị:
(3.000.000 + 6.800.000) x 14 x 0,36 = 4.939.200 m3 gas/ ngày. (1 kg phân trâu, bị ủ yếm khí sẽ sinh ra 0,036 m3 gas.) Lượng khí biogas cĩ thể thu được trong 1 ngày từ heo:
26.600.000 x 2,5 x 0,45 = 2.992.500 m3 gas/ngày. (1 kg phân heo ủ yếm khí sẽ sinh ra 0,045 m3gas)
Tổng lượng gas cĩ thể lấy được: 4.939.200 + 2.992.400 = 7.931.700 m3 gas/ngày.
Như vậy nếu tận dụng tốt, nguồn biogas này cĩ thể cho ta nguồn năng lượng tương đương với 1,15 x 7.931.700 = 9.121.455 lít xăng/ngày. Điều này làm giảm được một lượng chi phí đáng kể trong việc nhập khẩu xăng dầu của cả nước, giảm áp lực cho ngành kinh tế đồng thời cĩ thể chủ động được nguồn năng lượng. Mặt khác, việc sử dụng nhiên liệu biogas cịn làm giảm đáng kể lượng khí thải thốt ra từ động cơ so với nhiên liệu truyền thống; đảm bảo cho mơi trường xanh, sạch.
Nhiều nhà khoa học dự tính khoảng 100 năm nữa nguồn năng lượng hĩa thạch từ thiên nhiên như dầu mỏ, than đá … sẽ cạn kiệt. Đây thật sự là một thách thức to lớn đối với tồn thể ngành năng lượng của thế giới, trong đĩ cĩ Việt Nam. Vậy làm sao cĩ nguồn năng lượng khác để thay thế cho nguồn năng lượng truyền thống là điều mà nhiều nhà khoa học trên thế giới đã quan tâm nghiên cứu ứng dụng. Việt Nam là nước đang phát triển, vì thế cũng chịu ảnh hưởng mạnh bởi khĩ khăn này, nhất là trong giai đoạn hiện nay. Do đĩ việc nghiên cứu xử lý chất thải vừa tạo ra nguồn năng lượng sạch, rẽ tiền... vừa giải quyết ơ nhiễm mơi trường chăn nuơi, gĩp phần giảm phát thải đã được nêu ra… Do đĩ xử lý chất thải nơng nghiệp tạo nguồn năng lượng tái tạo, giảm phát thải đã đặt ra nhiều hứa hẹn.
Xử lý chất thải chăn nuơi bằng hệ thống ủ phân làm chất đốt tạo năng lượng sạch rẻ tiền đã được triển khai gần 20 năm qua tại Điểm biogas, Trường Đại học Nơng Lâm TP. HCM. Triển khai ứng dụng phát triển theo qui mơ chăn nuơi và nhu cầu của trang trại. Đã cĩ 3 dạng thiết kế hầm xử lý yếm khí biogas: túi nylon, hầm xây KT1 của Trung quốc, phủ nhựa HDPE.
Mơ hình túi ủ nylon đã thực hiện từ những năm 1989. Đến nay đã cĩ trên 70.000 hệ thống cho cả nước, phát triển nhiều nhất là miền Đơng Nam bộ, nơi cĩ qui mơ chăn nuơi lớn. Ước tính sơ bộ, 1 hệ thống sản xuất 4 m3 gas ngày thì tổng lượng gas của 70.000 túi biogas đã tạo ra tới 280.000 m3 gas/ngày, tương đương với 148.000 m3 CH4 (mêtan). Một m3 mêtan khi đốt cháy toả ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3 kg than đá; 1,15 lít xăng; 1,17 lít cồn; hay 9,7 kW điện. Điều này đã cho thấy sự tiết kiệm rất lớn nguồn nhiên liệu từ xử lý chất thải chăn nuơi gia súc. Người ta ghi nhận rằng nhiệt năng tạo ra từ 1 lít dầu HFO là 40,9 MJ/lít, trong lúc của khí mêtan là 35,9 MJ/m3. Như vậy 1,1 m3 mêtan cĩ thể thay thế 1 lít dầu HFO. Tuy nhiên, trong thực tế do hiệu suất đốt lớn hơn trong lị đốt dầu nên chỉ cần 1 m3 mêtan là đủ thay thế cho 1 lít dầu HFO. Hiện nay, ở các trang trại lớn nhà chăn nuơi lựa chọn cơng nghệ biogas phủ nhựa HDPE lấy gas chạy máy phát điện cung cấp đủ cho nhu cầu năng lượng tại trang trại này với mức chi phí hồn trả vốn đầu tư trong vịng 1 – 2 năm tùy theo nhu cầu sử dụng tối đa nguồn năng lượng tái tạo này, chưa tính đến việc xây dựng qui trình CDM (Clean development mechanism: Cơ chế phát triển sạch) để bán tín chỉ giảm phát thải. Ví dụ: Ở trại heo 8.000 con, sử dụng 25 triệu đồng tiền điện; đầu tư trang bị hệ thống biogas, máy phát điện để xử lý phân tạo biogas khoảng 200 triệu… trong vịng 10 tháng đã hồn trả vốn đầu tư cho hệ thống này.
Thuận lợi và khĩ khăn chương trình nghiên cứu biogas gặp phải:
-Thuận lợi: Cĩ chăn nuơi, cĩ trang trại, cĩ qui trình, cĩ kỹ thuật tốt, nghiên cứu đi theo hướng phát triển tốt …
-Khĩ khăn: Vốn đầu tư phát triển cho các trang trại bị thiếu kinh phí, nhà chăn nuơi chưa nắm bắt ít lợi quan trọng của qui trình xử lý chất thải, luật về bảo vệ mơi trường áp dụng cho chăn nuơi chưa thống nhất …
Hướng nghiên cứu ứng dụng sắp tới:
-Xây dựng mơ hình xử lý tối ưu nhất cho trang trại chăn nuơi, cơ sở sản xuất.
-Xây dựng và bán tín chỉ CDM.
-Thiết kế hệ thống xử lý chất thải từ các nhà máy chế biến nơng nghiệp: tinh bột sắn, cồn bia, nhà máy chế biến thủy sản…
-Nghiên cứu hồn thiện qui trình xử lý chất thải nơng nghiệp, bảo đảm chất lượng nước thải đạt chuẩn thải vào mơi trường…
-Nghiên cứu hồn thiện qui trình xử lý chất thải nơng nghiệp bằng mơ hình kết hợp nuơi trùn quế, biogas, chạy máy phát điện …