Tác động của chăn nuôi đến môi trường

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1. Cơ sở lý luận

1.3. Những vấn đề cơ bản về phát triển Biogas

1.3.2. Tác động của chăn nuôi đến môi trường

Ngành chăn nuôi không đóng vai trò chủ chốt trong nền kinh tế toàn cầu, nhưng lại là ngành có nhiều ý nghĩa về mặt chính trị - xã hội, không những nó giải quyết được vấn đề lao động nhàn rỗi mà còn tạo ra giá trị thặng dư cho xã hội, đồng thời ngành chănnuôi cũng được coi là một trong ba ngành có tác động lớn đến môi trường.

Cùng với sự gia tăng dân số và tăng thu nhập thì nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm từ thịt và sữa ngày càng tăng, để đáp ứng nhu cầu đó thì ngành chăn nuôi phải có sự thay đổi và phát triển theo xu hướng công nghiệp. Tốc độ phát triển giữa các đối tượng vật nuôi cũng có sự khác biệt, với những loài dạ dày đơn như heo, gia cầm khi chuyển sang nuôi công nghiệp thì tốc độ tăng trưởng nhanh hơn, trong khi gia súc nhai lại tăng trưởng chậm hơn. Với sự phát triển nhanh như thế thì ngành chăn nuôi đang cần một lượng lớn đất đai, nước và các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác so với các ngành công nghiệp, dịch vụ.

Theo báo cáo của Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc (FAO) cho thấy ngành chăn nuôi đãvà đang gây ra những vấn đề môi trường nghiêm trọng như thoái hóa đất, biến đổi khí hậu ô nhiễm không khí, gây thiếu nước, ô nhiễm nguồn nước, mất đa dạng sinh học. Tổng diện tích dành cho ngành chăn nuôi chiếm 26% diện tích bề mặt không phủ băng tuyết của trái đất, thêm vào đó là 33% diện tích đất trồng được dành để sản xuất thức ăn chăn nuôi. Vì vậy việc mở rộng chăn nuôi dẫn đến mất rừng làm cho đất bị xói mòn vào mùa mưa và khô hạn vào mùa khô.

Trong quá trình chăn nuôi lượng khí CO2 thải ra chiếm 9% toàn cầu và lượng khí CH4 (một loại khí có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 21 lần CO2) chiếm 37%. Lượng khí CH4 chủ yếu được tạo ra ở thú nhai lại, những vi khuẩn phân hủy Cellulose trong cỏ để tạo ra năng lượng là một quá trình yếm khí, tiến trìnhđó gây ra sự thoát khí CH4 quaợ hơi. Quá trình chăn nuôi còn tạo ra 65% lượng khí NOx(có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 296 lần CO2) và tạo ra 2/3 tổng lượng phát thải khí NH3 nguyên nhân chính gây mưa axit phá hủy các hệ sinh thái.

Thế giới hiện đang đối mặt với tình trạng thiếu nước ngọt nghiêm trọng, theo dự đoán đến năm 2025 thì 64% dân số thế giới sẽ phải sống trong điều kiện căng thẳng về

Đại học Kinh tế Huế

nguồn nước. Trong khi đó sự phát triển ngành chăn nuôi làm tăng nhu cầu sử dụng nước chúng chiếm khoảng 8%tổng lượng nước loài người sử dụng, đồng thời lượng nước thải từ chăn nuôi đã là ô nhiễm môi trường bởi các chất kháng sinh, hoocmon, hóa chất sát trùng,…làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Ngoài ra ngành chăn nuôi còn làm giảm lượng nước bổ sung cho các mạch nước ngầm do mất rừng và đất bị thoái hóa, chai cứng giảm khả năng thẩm thấu. Tất cả các tác động tiêu cực của ngành chăn nuôi đến môi trường dẫn đến kết quả tất yếu là làm suy giảm đa dạng sinh học.

Lợi ích và tác hại của chất thải chăn nuôiđối với môi trường Lợi ích

Tận dụng lượng phân của gia súcđể ủphân Compost, làm nguồn phân bón cho trồng trọt.

Sản xuất khí sinh học thay thếcho nguyên liệu, chấtđốtđang khan hiếm nhưhiện nay.

Tác hại

Ô nhiễm nguồn nước

Khi lượng chất thải chăn nuôi khôngđược xửlýđúng cách thải vào môi trường quá lớn làm gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, vô cơtrong nước, làm giảm quá mức lượng oxy hòa tan, làm giảm chất lượng nước mặt ảnh hưởngđến hệ vi sinh vật nước, là nguyên nhân tạo nên dòng nước chết (nướcđen, hôi thối, sinh vật không thểtồn tại)ảnh hưởngđến sức khỏe con người,động vật và môi trường sinh thái. Hai chất dinh dưỡng trong nước thải dễgây nên vấn đềô nhiễm nguồn nước đó là nitơ (nhất làởdạng nitrat) và photpho.

Trong nước thải chăn nuôi chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh và trứng ký sinh trùng. Thời gian tồn tại của chúng trong nước thải khá lâu.

So với nước bềmặt, nước ngầm ít bị ô nhiễm hơn. Tuy nhiên với quy mô chăn nuôi ngày càng tập trung, lượng chất thải ngày một nhiều, phạm vi bảo vệkhôngđảm bảo thì lượng chất thải chăn nuôi thấm nhập quađấtđi vào mạch nước ngầm làm giảm chất lượng nước. Bên cạnhđó, các vi sinh vật nhiễm bẩn trong chất thải chăn nuôi cũng có thể xâm nhập nguồn nước ngầm.Ảnh hưởng này có tác dụng lâu dài và khó có thểloại trừ.

Đại học Kinh tế Huế

Ô nhiễmđất

Chất thải chăn nuôi khi khôngđược xử lý mang đi sử dụng cho trồng trọt nhưtưới, bón cho cây, rau, củ, quả, dùng làm thứcăn cho người vàđộng vật là không hợp lý. Nhiều nghiên cứu cho thấy khảnăng tồn tại của mầm bệnh trongđất, cây cỏcó thểgây bệnh cho người và gia súc,đặc biệt là các bệnh về đường ruột nhưthương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun đũa, sán lá…

Khi dùng nước thải chưaxửlý người ta thấy rằngcó Salmonella trongđấtở độsâu 50 cm và tồntại được 2 năm, trứng ký sinh trùng cũng khoảng 2 năm. Mẫu cỏsau 3 tuần ngưng tưới nước thải có 84% trường hợp có Salmonella và vi trùngđường ruột khác, phân tươi cho vàođất có E. coli tồn tại được 62 ngày ngoài ra khoáng và kim loại nặng bịgiữlại trongđất với liều lượng lớn có thểgây ngộ độc cho cây trồng.

Bên cạnhđó việc sử dụng quá nhiều kháng sinh, chất diệt trùng, chất kích thích sinh trưởng sẽ ảnh hưởngđến môi trường sống của người và gia súc.

Ô nhiễm không khí

Trong chất thải chăn nuôi luôn tồn tại một lượng lớn vi sinh vật hoại sinh.

Nguồn gốc thứcăn của chúng là các chất hữu cơ, vi sinh vật hiếu khí sửdụng oxy hòa tan tạo ra những sản phẩm vô cơ: NO2, NO3, SO3, CO2 quá trình này xảy ra nhanh không tạo mùi thối. Nếu lượng chất hữu cơcó quá nhiều vi sinh vật hiếu khí sẽ sửdụng hết lượng oxy hòa tan trong nước làm khảnăng hoạtđộng phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm CH4, H2S, NH3, H2, Indol, Scortol… tạo mùi hôi nước có màuđen có vàng, là nguyên nhân làm gia tăng bệnhđường hô hấp, tim mạchởngười vàđộng vật.

Bụi trong không khí chuồng nuôi

Bụi trong không khí chuồng nuôi có nguồn gốc từthứcăn, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác. Tác hại của bụi thường kết hợp với các yếu tốkhác nhưvi sinh vật, endotoxin và khíđộc, bụi bám vào niêm mạc và gây kíchứng cơ giới, gây khó chịu và làm tổn thương niêm mạcđường hô hấp.

Bụi cũng gây dị ứng kích thích tiết dịch và ho, làm tăng sinh các tế bào biểu mô có lông, các tếbào goblet.

Đại học Kinh tế Huế

Ammonia (NH3)

Sinh ra từsựkhửamine của protein trong chất thải, là chất không màu, mùi khai, dễtan trong nước và gây kíchứng, NH3nhẹhơn không khí (d = 0,59). Nếu chuồng trại thông thoáng tốt thìảnh hưởng của nó khôngđáng kể. NH3tiếp xúc với niêm mạc mắt, mũi,đường hô hấp sẽ gây tiết dịch, co thắt khí quản và ho. Trường hợp NH3 trong không khí cao kéo dài có thể gây viêm phổi, gây hoại tử đường hô hấp. NH3từphổi vào máuđi lên não gây nhứcđầu và có thểdẫnđến hôn mê.

 Hydrogen Sulphide (H2S)

H2S là một loại khí rất độcđược sinh ra từsự phân hủy phân gia súc, là sản phẩm hợp chất chứalưu huỳnh, nặng hơn không khí (d = 1,19) dễhòa tan trong nước, chỉmột lượng nhỏcũng có thểgây tửvong. NồngđộH2S trong chuồng nuôi không nên vượt quá 8–10 ppm.

H2S có thểthấm vào niêm mạc tạo thành Na2S dễ dàngđi vào máu. Trong máu H2Sđược giải phóng trở lại đểtheo máu lên não gây phù hay hoại tửtếbào thần kinh, làm tê liệt trung khu vậnđộng, trung khu vận mạch gây rối loạn hô hấp, H2S phá hủy Hemoglobin (Hb) gây thiếu máu hay kết hợp với sắt trong Hb làm mất khảnăng vận chuyển oxy của Hb. Ngoài ra H2S còn làm rối loạn hoạtđộng của một sốmen vận chuyểnđiện tửtrong chuỗi hô hấp mô bào.

1.3.3. Hệ thống Biogas

Công trình Biogas hoạt động trên nguyên tắc phân hủy chất thải hữu cơ bằng phương pháp lên men kỵ khí. Sản phẩm của quá trình phân hủy cho ra khí sinh học (biogas), nước xả và bã thải.

a, Khái niệmBiogas

Biogas còn gọi là khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sựphân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Hỗn hợp khí này chiếm tỉ lệ gồm :

CH4: 60 - 70%

CO2: 30 - 40%

Phần còn lại là một lượng nhỏ khí: N2, H2,CO…CH4 có số lượng lớn và là khí chủ yếu tạo ra năng lượng khí đốt. Lượng CH4 chịu ảnh hưởng bởi quá trình phân hủy sinh học. Phụ thuộc loại phân, tỉ lệ phân nước, nhiệt độ môi trường, tốc độ dòng

Đại học Kinh tế Huế

chảy… trong hệ thống phân hủy khí sinh học kỵ khí.Metan là khí cháy được nên khí sinh học cũng cháy được.

Sau khi ủ lên men, hàm lượng nitơ trong phân gia súc được chuyển hóa thành Amoniac làm cho cây trồng dễ hấp thụ hơn. Trong phần chất thải cặn còn có: Photpho, Kali, Mangan và một số nguyên tố vi lượng khác rất cần thiết cho cây trồng, như vậy các chất bã cặn thải của hệ thống Biogas dùng để bón cho cây trồng sẽ hạn chế được việc sử dụng phân hóa học. Một điều quan trọng khác là trong quá trình lên men trong điều kiện kỵ khí các vi khuẩn gây bệnh cho con người đãđược loại trừ.

Để đủ nguyên liệu nạp cho công trình khí sinh học, mỗi hộ dân cần nuôi ít nhất 6-10 con lợn choai, hoặc 1-2 con lợn nái, hoặc 2 con bò hoặc trâu.

Dựa trên cơ sở nhiệt trị của Biogas (4500 - 6300 Kcal/m3), Hesse (1982) ước tính rằng 1m3Biogas đủ để:

chạymột động cơ 1 ngựa trong 2 giờ.

Cung cấp một điện năng khoảng 1.25 KWh.

Cung cấp năng lượng để nấu ăn ngày 3 buổi cho gia đình 5 người.

Thắp sáng trong vòng 6 giờ (độ sáng tương đương đèn 60 W).

Chạy 1 tủ lạnh 1 m3 trong 1 giờ.

Chạy một lò úm 1 m3 trong nửa giờ.

Như vậy 1m3Biogas tương đương với 0,4 kg dầu diesel; 0,6 kg dầu hỏa;0,8 kg than.

Khí sinh học được sinh ra như thế nào?

Trong tự nhiên khí sinh học được sinh ra ở các đầm lầy, cống rãnh, dưới đáy ao, hồ, giếng sâu tù đọng hoặc trong bộ máy tiêu hóa của động vật.

Trong điều kiện nhân tạo, khí sinh học được sinh ra trong các thiết bị khí sinh học. Công nghệ sản xuất khí sinh học được gọi là công nghệ khí sinh học.

b,Tiến trình Biogas

Sựtạo thành khí sinh vật là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phảnứng, cuối cùng tạo ra khí CH4 và CO2 và một số chất khác. Quá trình nàyđược thực hiện theo nguyên tắc phân hủy kỵkhí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếmkhíđã phân hủy từnhững chất hữu cơ dạng phức tạpchuyển thành dạngđơn giản, một lượngđáng kể chuyển thành khí và dạng chất hòa tan.

Đại học Kinh tế Huế

Sựphân hủy kỵkhí diễn ra qua nhiều giaiđoạn với hàng ngàn sản phẩm trung gian với sựtham giữa các chủng loại vi sinh vật đa dạng.Đó là sựphân hủy protein, tinh bột, lipidđể tạo thành acid amin, glycerin, acid béo, acid béo bay hơi, methylamin, cùng các chất độc hại như: Tomain (Độc tốthịt thối), sản phẩm bốc mùi như: Indol, Scatol. Và cuối cùng là liên kết cao phân tửmà nó không phân hủyđược dễdàng bởi vi khuẩn yếm khí nhưlignin, cellulose.

Tiến trình tổng quát như sau:

(C6H10O5)n + n H2O vsv 3nCO2 + 3n CH4+ 4.5cal

To = 35oC pH = 7

Một phần CO2đã bị giữ lại trong một sốsản phẩm quá trình lên men như những ion K+, Ca2+, NH3+, Na+.Do đó, hỗn hợp khí sinh ra có từ 60- 70% CH4 và khoảng 30 - 40% CO2.

Những chất hữu cơ liên kết phân tử thấp như: đường, protêin, tinh bột và ngay cả cellulose có thểphân hủy nhanh tạo ra acid hữu cơ. Các acid hữu cơnày tích tụnhanh sẽgây giảm sựphân hủy. Ngược lại lignin, celluloseđược phân hủy từtừnên gasđược sinh ra một cách liên tục.

Nguyên liệu đầu vào của Biogas là các chất liệu hữu cơ như phân gia súc và phân người, qua tiến trình lên men kỵ khí diễn ra trong hầm Biogas, Biogas đã cho các sản phẩm là khí gas, nước thải và than bùn. Khí gas được dẫn vào bếp sử dụng cho sinh hoạt, nước thải sạch để tưới cây, than bùn dùng làm thức ăn cho cá hay bón cây.

1.3.4.Cơ chế phát triển sạch (CDM)

Khí hậu trái đất ngày càng nóng lên dẫn đến nhiều thảm họa thiên nhiên do các khí hiệu ứng nhà kính (CO2,N2O,CH4,HFC...) phát sinh từ các hoạt động của con người. Một nghị định thư được ký kết tại Kyoto vào năm 1997 –gọi là Nghị Định thư Kyoto – với các cam kết giảm phát thải khí nhà kính của 39 nước phát triển. Nhằm giúp các nước này đạt được mục tiêu của mình, Nghị định thư Kyoto thiết lập ba “cơ chế mềm dẻo”. “Mua bán phát thải” (mua bán các chứng chỉ phát thải giữa các nước phát triển); “Đồngthực hiện” (mua bán các chứng chỉ giảm phát thải thông qua các dự án giảm phát thải thiết lập tại các nước phát triển) và “Cơ chế phát triển sạch –Clean Development Mechanism, CDM”. CDM là cơ chế duy nhất có liên quan tới các nước

Đại học Kinh tế Huế

đang phát triển. Cơ chế này cho phép các nước phát triển đạt được một lần nghĩa vụ của mình thông qua các dự án giảm phát thải tại các nước đang phát triển.

Mục tiêu của CDM:

-Giúp đỡ các nước đang phát triển đạt phát triển bền vững.

- Tao thuận lợi cho các nước phát triển đạt được mục tiêu giảm phát thải của mình thông qua các dự án triển khai tại các nước đang phát triển.

Lượng khí nhà kính thu được từ mỗi dự án CDM sẽ được đo lường bằng các phương pháp đãđược quốc tế thông qua và được thể hiện bằng đơn vị đo lường chuẩn gọi là các CERs– “Certified Emission Reductions” (1CER = 1tấn CO2).

Nghị định thư Kyoto chính thức có hiệu lực vào ngày 15-2-2005, sau khi Cộng hòa Liên Bang Nga ký kết tham gia, các CERs này bắt đầu được mua bán trên thị trường và trở thành một loại hàng hóa.

Có nhiều lĩnh vực được áp dụng trong dự án đầu tư theo cơ chế phát triển sạch trong đó có thể đề cập đến lĩnh vực: Giảm phát thải khí mêtan (CH4) từ các hoạt động trồng trọt và chăn nuôi.

Các doanh nghiệp, cá nhân khi tham gia vào cơ chế phát triểnsạch này sẽ được nhiều ưu đãi về thuế, tiền thuê đất, tín dụng, được trợ giá sản phẩm, được ưu tiên tiêu thụ sản phẩm...