Công nghệ biến đổi các chất hữu cơ thành KSH đã có từ hàng trăm năm nay. Việc sử dụng KSH thu đ−ợc lần đâu tiên đ−ợc thực hiện vào năm 1859 khi một bể phân hủy xây dựng tại Bombay (ấn độ) để xử lý chất thải của ng−ời và khí sinh ra đ−ợc dùng để thắp sáng [65], [58], [61].
Có thể nói, ấn Độ và Trung Quốc là hai Quốc gia đi đầu trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ KSH vào cuộc sống với mục tiêu tái tạo năng l−ợng từ chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt chống ô nhiễm môi tr−ờng. Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 10 triệu công trình KSH nhỏ và vừa ở cấp độ hộ gia đình, chủ yếu tập trung ở Trung Quốc, ấn độ, Nêpan và một số n−ớc khác [22]. Những công trình hiện đại ở các trang trại chăn nuôi lớn có khoảng trên 2.000 [65].
* Trung Quốc: lịch sử phát triển KSH ở Trung Quốc bắt đầu từ năm
1920. Tính đến cuối năm 1996 Trung Quốc đã có tới 6,88 triệu công trình KSH nông thôn, 748 công trình trung bình và lớn và 49.322 công trình xử lý n−ớc thải sinh hoạt. Hầu hết các công trình KSH gia đình có thể tích từ 6 – 10m3 phát huy hiệu quả rất lớn về kinh tế, môi tr−ờng tại nông hộ [75].
* ấn Độ: Công nghệ KSH bắt đầu ở ấn Độ từ năm 1897, khi trại ng−ời hủi ở Bombay sử dụng phân ng−ời để sán xuất khí đáp ứng nh− cầu thắp sáng. Tính tới tháng 12 năm 1999 đã có 2,9 triệu công trình gia đình và 2.700 công trình tập thể xử lý phân ng−ời đ−ợc xây dựng. −ớc tính số công trình này hàng năm tiết kiệm đ−ợc 3 triệu tấn củi và 0,7 triệu tấn phân urê [72], [73].
* Nêpan: Cùng với ấn Độ và Trung Quốc, Nêpan là n−ớc Châu á có ch−ơng trình nghiên cứu, phát triển công nghệ KSH khá rộng lớn. Mặc dù số l−ợng công trình KSH ở Nêpan ch−a nhiều nh−ng KSH trong những năm gần đây trở thành phong trào sâu rộng trong cộng đồng nông thôn ở n−ớc này. Đến này có 54.000 công trình KSH gia đình đã đ−ợc xây dựng và vận hành tốt và dự kiến đến 2010 sẽ có khoảng 150.000 công trình đ−ợc xây dựng [22].
* Cộng hòa Liên bang Đức: là n−ớc có tốc độ nghiên cứu và xây dựng những công trình KSH nhanh và nhiều nhất Châu Âu. Tốc độ xây dựng các công trình KSH tăng từ 100 thiết bị/năm trong những năm 1990 lên tới 200 thiết bị/năm năm 2000. Hầu hết các công trình KSH có thể tích phân hủy từ 1.000 đến 1.500m3, với công suất khí từ 100 – 500m3. KSH sản sinh ra đ−ợc sử dụng để cung cấp cho các tổ máy đồng phát nhiệt điện và điện có công suất điện là 20, 150, 200 và 500KWh. Năm 2002 đã có trên 1.200 công trình KSH đ−ợc xây dựng, đóng góp 1,7% sản l−ợng điện từ năng l−ợng tái tạo [22].
* Đan Mạch: Đến năm 2002 tại Đan Mạch các nhà khoa học đã nghiên
cứu và xây dựng 20 nhà máy (công trình KSH cực lớn) xử lý phân động vật, phụ phẩm cây trồng, chất thải lò mổ, chất thải công nghiệp, bùn cống và chất thải hữu cơ từ rác thải thành phố [22].
Có thể nói, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ KSH đã và đang phát triển rất mạnh mẽ trên thế giới, tuy nhiên tại các n−ớc phát triển việc nghiên cứu về KSH chủ yếu để xây dựng các công trình có quy mô lớn, xử lý chất thải hữu cơ một cách tập trung. Các công trình KSH loại nhỏ xử lý các loại chất thải hữu cơ tại hộ gia đình tập trung chủ yếu ở các n−ớc đang phát triển góp phần rất lớn xử lý phân gia súc, gia cầm, phân ng−ời, rác thải sinh hoạt và nông nghiệp ở rải rác tại các gia đình.
Công nghệ KSH đã đ−ợc đ−a vào Việt Nam từ năm 1960 với thiết kế nắp nổi cố định hình vòm cuốn của Trung Quốc [1]. Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế, xã hội lúc đó nên công nghệ KSH không đ−ợc phát triển rộng rãi. Chỉ từ cuối những năm 1980, đầu những năm 1990 do đời sống đại bộ phận nhân dân đ−ợc cải thiện, chăn nuôi phát triển, vấn đề ô nhiễm môi tr−ờng nông thôn từ chất thải chăn nuôi ngày càng trầm trọng, đ−ợc sự quan tâm của Nhà n−ớc nhiều tổ chức và cá nhân đã tiến hành nghiên cứu, phát triển công nghệ KSH [19]. Nhiều loại hình công nghệ KSH đang thịnh hành trên thế giới đã đ−ợc du nhập và nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn Việt Nam.
Theo Nguyễn Quang Khải [21], thiết bị KSH sử dụng túi chất dẻo (P.E) theo thiết kế của Colombia đ−ợc phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam từ năm 1993 thông qua dự án SAREC-S2-VIE22 do Viện chăn nuôi triển khai, thông qua các dự án của Cục khuyến nông và khuyến lâm, Tr−ờng đại học Nông – Lâm Thủ Đức (Thành phố Hồ Chí Minh), Trung tâm Nghiên cứu Phát triển cộng đồng nông thôn (Hội làm v−ờn Việt Nam). Tính đến năm 2001 đã có tổng số trên 20.000 thiết bị KSH sử dụng túi chất dẻo đ−ợc xây dựng và lắp đặt ở Việt Nam. Tuy nhiên, do một số hạn chế về mặt kỹ thuật khi đ−ợc lắp đặt ở Việt Nam nên đến nay công nghệ này hầu nh− không còn đ−ợc phát triển [38].
Cũng trong thời gian này, các loại công nghệ KSH nắp cố định hình vòm cầu của Trung Quốc, ấn Độ cũng đ−ợc đ−a vào áp dụng và cải tiến phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Đi đầu trong việc nghiên cứu ứng dụng và cải tiến các loại công nghệ này là Viện Năng l−ợng; Đại học Xây dựng Hà
Nội, Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, Đại Học Cần thơ... . Các công trình nghiên cứu đều tập trung vào thiết kế xây dựng các thiết bị KSH quy mô hộ gia đình với thể tích hầm phân hủy từ 2 – 20m3 [20]. Đến năm 2001 các loai hình thiết bị KSH nắp cố định vòm cầu đã đ−ợc xâydựng trên toàn quốc là 14.250.000 thiết bị. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành và sử dụng các loại hình thiét bị này đã xuất hiện một số vấn đề hạn chế về mặt kỹ thuật làm hạn chế hiệu quả phân hủy của thiết bị [39].
Theo Phạm Văn Thành [39], để khắc phục những hạn chế về mặt kỹ thuật của các loại hình thiết bị KSH từ Côlômbia, Trung Quốc, ấn Độ khi áp dụng ở Việt Nam, Trung tâm Nghiên cứu, Phát triển cộng đồng nông thôn đã nghiên cứu và đ−a vào ứng dụng thiết bị KSH mới với tên gọi: “Biogas VACVINA cải tiến”. Công nghệ Biogas VACVINA cải tiến khi đ−ợc đ−a vào áp dụng thực tế đã phát huy hiệu quả khắc phục đ−ợc những hạn chế của các loại hình KSH tr−ớc kia và đ−ợc bà con nông dân nhiều nơi h−ởng ứng phát triển. Trong vòng 6 năm (1999 – 2005) đã có 8.700 thiết bị khí sinh học quy mô hộ gia đình đ−ợc xây dựng theo công nghệ Biogas VACVINA cải tiến.
Nhìn chung, các loại thiết bị KSH đang đ−ợc áp dụng tại Việt nam đều phát huy tác dụng rõ rệt trong việc sử lý chất thải chăn nuôi hạn chế ô nhiễm môi tr−ờng và tạo khí đốt phục vụ đời sống ng−ời dân [40].
Viện Năng l−ợng đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và cải tạo các loại thiết bị sử dụng KSH nh− đèn mạng thắp sáng, bếp đun gia đình và công nghiệp, cải tạo từ máy phát chạy bằng xăng sang chạy bằng KSH. Bên cạnh những ứng dụng trên, Viện năng l−ợng còn nghiên cứu, ứng dụng KSH để bảo quản hoa quả nh− can, vải, nhẵn khá thành công, Dùng KSH chạy tủ ấp trứng gia cầm ở quy mô gia đình [22].
Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Thành [38] [39], l−ợng gas thu đ−ợc bình quân trên một đầu lợn (trọng l−ợng trung bình 50kg/con) là 0,27m3/ngày. Với nhu cầu sử dụng gas để đun nấu bình quân ng−ời/ngày là
0.3m3 thì một gia đình có 6 nhân khẩu cần l−ợng gas là 1,8m3/ngày. Do vậy, để đảm bảo đủ gas để nấu ăn hàng ngày thì một gia đình chỉ cần nuôi 5 – 7 con lợn. Với thiết kế hầm phân hủy thể tích 7m3 theo công nghệ Biogas VACVINA cải tiến (phù hợp với quy mô hộ gia đình) thì chỉ sau 15 – 18 tháng có thể thu hồi vốn do tiết kiệm đ−ợc chi phí chất đốt (than, củi, điện..).
Các kết quả nghiên cứu của Nguyễn Quang Khải [20], Phạm Văn Thành [39], Ngô Kế S−ơng, Nguyễn Lân Dũng [32], các loại chất thải từ khu vực chăn nuôi trong điều kiện kỵ khí của thiết bị KSH từ 30 – 40 ngày các loại ký sinh trùng gây bệnh, trứng giun sán đã đ−ợc tiêu diệt từ 95 – 99%.
Kết quả nghiên cứu từ dự án: “Hỗ trợ kỹ thuật xây dựng, sử dụng KSH nhằm giảm phát thải khí nhà kính trong hộ nông dân phát triển chăn nuôi ở huyện Gia Lâm, Hà Nội” [30] thu đ−ợc các kết quả từ 87 công trình KSH đ−ợc xây dựng nh− sau:
- Tổng sản l−ợng khí mỗi năm: 62.422m3/năm
- L−ợng khí CO2 giảm do phân chất thải phân hủy trong thiết bị KSH: 249.072kg/năm.
- L−ợng CO2 giảm do thay thế than: 309.061kgCO2/năm.