Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.2. Cơ sở thực tiễn về sử dụng công trình khí sinh học
2.2.1. Công trình khí sinh học trên thế giới và các nƣớc trong khu vực
Trong những năm gần đây, phân huỷ kỵ khí đã phát triển từ một kỹ thuật biến đổi sinh khối tương đối đơn giản, với mục đích chủ yếu là sản xuất năng lượng, thành một hệ thống đa chức năng: Xử lý các chất thải hữu cơ và nước thải với phạm vi tải lượng hữu cơ và nồng độ cơ chất rộng; Sản xuất và sử dụng năng lượng; Cải thiện vệ sinh, giảm mùi hôi thối; Sản xuất phân bón chất lượng cao. Khí sinh học đã được sử dụng vào các mục đích: Sản xuất nhiệt và/hoặc hơi; Sản xuất điện hoặc điện kết hợp với nhiệt (đồng phát); Nguồn năng lượng để cấp nhiệt, hơi và/hoặc điện và làm mát; Nhiên liệu cho xe cộ; Sản xuất hoá chất và Pin nhiên liệu.
Hoạt động nghiên cứu chuyển từ những nghiên cứu cơ bản về quá trình phân huỷ kỵ khí của các cơ chất tương đối đồng nhất với hàm lượng chất rắn hữu
cơ trong giới hạn khoảng 5 - 10%, sang sự phân huỷ của nhương nguyên liệu phức tạp hơn đòi hỏi nhương kiểu bể phân huỷ cải tiến hiệu quả hơn.
Công nghệ phân huỷ kỵ khí đã được phát triển rộng lớn ở cả các nước công nghiệp (Đức, Đan Mạch, Pháp...) và các nước đang phát triển (Trung Quốc, Ấn Độ...) với đa chức năng như trên. Những bể phân huỷ truyền thống, xử lý chất thải vật nuôi quy mô gia đình đã được sử dụng ở Trung Quốc, Ấn Độ và nhiều nước khác. Tổng số công trình loại này ước tính vào khoảng 20 triệu. Những công trình cỡ trung bình và lớn ở các trang trại chăn nuôi lớn đạt tới khoảng trên 7.000 (Peter, 2010).
Phân huỷ kỵ khí là một công nghệ đã có vị trí thích đáng trên thế giới. Phân huỷ nước thải đô thị và của các hệ thống cống là một hệ thống quen thuộc và đã được chấp nhận với khoảng trên 150.000 công trình đang hoạt động.
Việc xử lý nước thải công nghiệp cũng đã thành công. Hiện nay có vài nghìn công tŕnh đang xử lý nước thải có độ ô nhiễm cao, chủ yếu là nước thải của công nghiệp lương thực và đồ uống.
Việc thu hồi khí sinh học từ các bãi rác đã phát triển mạnh ở Cộng đồng Châu Âu và Mỹ La Tinh. Năm 2007 ở Cộng đồng Châu Âu khí bãi rác đã chiếm 49% tổng sản lượng khí sinh học, trong khi đó khí từ lĩnh vực nông nghiệp chiếm 36% và từ bùn cống là 15%. Các nhà máy phân huỷ kỵ khí lớn, tập trung (ở đó các trang trại và công nghiệp cùng hợp tác trong một tổ chức) là một phát triển mới (Nguyễn Quang Khải, 2010).
Công nghệ KSH ở Trung Quốc phát triển theo các mô hình sau:
Hầu hết các công trình gia đình có thể tích từ 6m3 tới 10m3. Hiện nay đang có xu hướng phát triển các mô hình phát triển nông nghiệp sinh thái khác nhau trong đó công nghệ KSH giữ vai trò liên kết. Mô hình "Ba kết hợp trong một" ở các tỉnh Quảng Tây, Quảng Đông, Giang Tây có các thành phần chủ yếu là đất trồng trọt, chuồng chăn nuôi và nhà xí gắn với thiết bị KSH. Mô hình "Bốn kết hợp trong một" ở miền Bắc Trung Quốc đaơ bổ sung thêm thành phần nhà kính vào mô hình "Ba trong một". Nhà kính là bộ khung cơ bản và cấu trúc chính của hệ thống này. Thiết bị KSH, chuồng gà, lợn, nhà xí và đất trồng rau được đặt trong nhà kính và tạo thành một hệ khép kín.
Tính tới cuối năm 2010 có 15 triệu công trình KSH gia đình nông thôn, sản ra khoảng 5,6 tỷ m3
bình và lớn ở các trại chăn nuôi là 2.492, hàng năm xử lý 46 triệu tấn chất thải. Có 137.000 công trình xử lý nước thải sinh hoạt với trên 0,5 tỷ tấn nước thải được xử lý moăi năm. Báo cáo mới nhất cho biết tới cuối năm 2011 Trung Quốc đã có 17 triệu công trình KSH với sản lượng hàng năm là 6,5 tỷ m3, hầu hết là ở nông thôn. Số người được hưởng lợi từ công nghệ KSH khoảng 50 triệu người (Peter, 2010).
Theo một báo cáo gần đây nhất (2005), số công trình gia đình ở Ấn Độ vào khoảng 3,7 triệu. Việc ứng dụng toàn diện công nghệ KSH đối với khu vực gia đình ở Ấn Độ chưa phát triển như Trung Quốc. Đưa công nghệ vào các lĩnh vực khác cũng còn chậm. Trong lĩnh vực xử lý chất thải, nước thải, các công trình KSH còn ít , chủ yếu tập trung ở các nhà máy rượu (có 145 hệ thống xử lý kỵ khí trên tổng số 254 nhà máy rượu , 5 công tŕnh trên 347 nhà máy bột giấy, 1 công trình trên 13 nhà máy tinh bột) và hầu hết các nhà cung cấp công nghệ là nước ngoài.
Cùng với Trung Quốc và Ấn Độ, Nê Pan là nước có chương trình phát triển KSH rộng lớn. Những kết quả của chương trình này có nhiều điểm được Việt Nam học tập. Theo số liệu công bố gần nhất, tới 30 tháng 6 năm 2008, số công trình đã xây dựng là 181.612.
2.2.2. Công trình khí sinh học tại Việt Nam
Công nghệ KSH đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 1960. Ở quy mô nhỏ, gia đình, công nghệ KSH phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết. “Dự án Chương tŕnh khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam” (sau đây gọi tắt là Dự án khí sinh học Nông nghiệp) do Chính phủ Hà Lan tài trợ, Cục Nông nghiệp (nay là Cục Chăn nuôi) - Bộ Nông nghiệp và PTNT và Tổ chức phát triển của Hà Lan (SNV) chủ trì, là dự án rộng lớn nhất trong lĩnh vực KSH quy mô nhỏ. Ngoài Dự án khí sinh học Nông nghiệp kể trên, nhiều tổ chức khác cũng có những hoạt động về KSH, đáng chú ý là:
- Chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn - Bộ Nông nghiệp & PTNT.
- Các dự án khác của Bộ Nông nghiệp & PTNT đầu tư trong lĩnh vực khí sinh học như: Dự án Nâng cao chất lượng, an toàn sản phẩm nông nghiệp và phát triển chương trình khí sinh học (QSEAP) thực hiện từ năm 2009-2015 sử dụng vốn vay của Ngân hàng Phát triển Châu Á, Dự án Nâng cao năng lực cạnh tranh
và an toàn thực phẩm (LIFSAP) thực hiện từ năm 2010-2017 của Ngân hàng Thế giới và Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp các-bon thấp (LCASP) thực hiện từ năm 2013-2019 hỗ trợ bởi Ngân hàng Phát triển Châu Á.
- Trung tâm nghiên cứu và phát triển cộng đồng nông thôn (Hội Làm vườn).
- Khoa Thú y, Chăn nuôi, Đại học Nông - Lâm TP. Hồ Chí Minh. - Viện Năng Lượng.
- Đại học Cần Thơ. - Đại học Đà Nẵng.
- Trung tâm Công nghệ Khí sinh học.
- Một số tư nhân như: Bioga Nghĩa Hưng (Đắk Lắk), Công ty TNHH Quang Huy (Hà Tây cũ), Công ty TNHH Vương Hùng (Hà Nội), Công ty TNHH Môi trường xanh (Thái Bình), Công ty TNHH Thành Lộc (Hà Nội), Công ty TNHH Bảo Trung (Hà Tĩnh), Công ty TNHH Thành Đạt (Vĩnh Phúc), Công ty TNHH Hưng Việt (Hà Nội), Công ty TNHH Hoàng Gia (Hà Nội), Công ty TNHH Cẩm Tuấn Phát (Đồng Nai), Công ty TNHH Thành Thái (Bình Định)...
- BORDA Việt Nam (áp dụng DEWATS kết hợp với khí sinh học). Công nghệ khí sinh học (KSH) là một công nghệ đa lợi ích. Những lợi ích do sử dụng 2 sản phẩm chính của nó là khí sinh học và phụ phẩm khí sinh học.
Các lợi ích chính của việc sử dụng công trình KSH tại Việt Nam:
Khí sinh học là một nhiên liệu có giá trị cao nên được sử dụng chủ yếu phục vụ mục đích năng lượng. Ngoài ra, nó còn được sử dụng vào các mục đích phi năng lượng khác để phục vụ cho cuộc sống của con người.
Khí sinh học là một nhiên liệu quý có thể dùng vào các mục đích năng lượng sau: Đun nấu, thắp sáng, sưởi ấm và chạy các động cơ cung cấp động lực kéo các máy công tác như máy bơm, máy phát điện, máy xay sát; sấy chè, ấp trứng, sưởi ấm trong chăn nuôi, chạy tủ lạnh, hàn cắt kim loại v.v...
Đèn KSH được dùng để chiếu sáng nuôi tằm vì nó tạo ra ánh sáng và nhiệt độ thích hợp với sự phát triển của tằm. Nhờ vậy kén hình thành sớm hơn 4 - 6 ngày, chất lượng kén tốt hơn, năng suất tăng khoảng 30%.
+ Khí sinh học còn được dùng để diệt sâu bọ trong việc bảo quản ngũ cốc hoặc dùng để bảo quản rau quả như cam, xoài v.v... cho hiệu quả kinh tế cao.
Sản phẩm thứ hai của công trình KSH không kém giá trị so với KSH được gọi chung là phụ phẩm khí sinh học. Trước đây sản phẩm này được gọi là bã thải, nay tiêu chuẩn ngành của Bộ Nông nghiệp và PTNT đã đề nghị dùng từ “phụ phẩm” thay cho từ “bã thải” vì nó không phải là sản phẩm thải đi mà ngược lại rất có ích và chứa nhiều dinh dưỡng cho cây trồng và vật nuôi. Phụ phẩm KSH dạng lỏng gọi là nước xả, dạng đặc gồm 2 phần gọi là bã cặn và váng. Sử dụng phụ phẩm đem lại lợi ích kinh tế có khi còn cao hơn so với KSH. Sau đây là một số lợi ích to lớn của việc sử dụng phụ phẩm KSH và khí sinh học sinh ra từ công trình KSH.
+ Bảo vệ rừng: Nhờ cung cấp chất đốt cho nhân dân nên công nghệ KSH đã góp phần bảo vệ rừng.
+ Bảo vệ tài nguyên đất: Bón phân KSH có tác dụng cải tạo đất, làm tăng độ phì của đất, hạn chế hiện tượng đất bị thoái hoá, sói mòn. Do đó tài nguyên đất được bảo tồn.
+ Giảm phát thải khí nhà kính: Công nghệ khí sinh học góp phần giảm phát thải khí nhà kính (KNK) thu hồi khí metan do các chất hữu cơ phân huỷ kỵ khí sinh ra, không cho phát thải vào môi trường và thay thế các nhiên liệu hoá thạch (than đá, xăng dầu...) là nguồn phát thải lớn.
Sử dụng KSH để đun nấu sẽ giải phóng phụ nữ và trẻ em khỏi công việc bếp núc nóng nực, khói bụi, tiết kiệm thời gian kiếm các chất đốt, làm cho cuộc sống nông thôn văn minh, tiện nghi hơn, rút ngắn sự cách biệt giữa nông thôn và thành thị.
Công nghệ KSH làm thay đổi cách suy nghĩ, cách sống của cư dân nông thôn. Phát triển rộng rãi công nghệ KSH sẽ tạo ra một nghành nghề mới, giải quyết được công ăn việc làm cho nhiều người. Nếu các hộ chăn nuôi đều có công trình khí sinh học thì tình trạng vệ sinh nông thôn sẽ thay đổi đáng kể, tận dụng được chất thải chăn nuôi, giảm được chi phí về nhiên liệu đun nấu và phân bón hóa học, phát triển được các sản phẩm nông nghiệp an toàn và có điện sinh hoạt cho các vùng chưa có điện lưới quốc gia.