2.1. Cơ sở lý luận của công trình khí sinh học
2.1.4. Ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học
Năng lượng là yếu tố quan trọng, không thể thiếu cho sự phát triển kinh tế xã hội của bất kỳ một quốc gia nào trên thế giới. Nhu cầu sử dụng năng lượng phục vụ cho sản xuất và đời sống có xu hướng ngày càng tăng cao. Tuy nhiên, nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than đá, khí đốt... đều có hạn, khai thác không hợp lý sẽ dẫn đến cạn kiệt và ảnh hưởng xấu đến môi trường. Hiện nay, việc cung cấp năng lượng của nhân loại vẫn chưa đáp ứng yêu cầu. Tình trạng thiếu hụt năng lượng còn diễn ra ở nhiều nơi, trong nhiều lĩnh vực. Do vậy, song song với việc thực hiện các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả thì việc nghiên cứu, phát triển các loại năng lượng tái tạo đang là yêu cầu cấp thiết, có ý nghĩa hết sức quan trọng.
Bên cạnh đó, sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt, than đá... đã làm gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển, đặc biệt là khí CO2 chất khí gây hiệu ứng nhà kính, làm quả đất ấm dần lên. Mặt khác, trữ lượng của các nguồn nhiên liệu này trong lòng đất có giới hạn và sự cạn kiệt dần của chúng sẽ dẫn đến những bất ổn trong nền kinh tế toàn cầu.
Xu hướng hiện nay là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Diesel, dầu, bằng các loại nhiên liệu mới, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí sinh học. Tìm kiếm và sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh sẽ góp phần giải quyết hai vấn đề lớn của nhân loại, đó là môi trường và năng lượng. Sử dụng khí sinh học và các nguồn năng lượng tái sinh còn không làm ngày càng tăng nhiệt độ bầu khí quyển.
Khí sinh học là một trong những nguồn năng lượng tái tạo có thể thu hồi được từ việc xử lý chất thải. Vì vậy, phát triển sử dụng công nghệ khí sinh học không những giúp xử lý chất thải mà còn cung cấp năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng truyền thống. Sử dụng chất thải chăn nuôi gia súc sản xuất khí sinh học để chạy máy phát điện nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường là giải pháp rất có hiệu quả ở những trang trại. Bên cạnh việc tiết kiệm năng lượng, giải pháp công nghệ KSH còn có một ưu điểm cải thiện môi trường chăn nuôi, giảm thiểu sự phát thải khí CO2, khói, bụi bẩn ra môi trường xung quanh. Như vậy, ứng dụng công trình khí sinh học trong xử lý chất thải chăn nuôi và xử lý môi trường đã và đang đưa lại nhiều lợi ích như ảnh hưởng về kinh tế, xã hội và môi trường.
2.1.4.1. Ảnh hưởng về kinh tế
Khí sinh học có thể được sử dụng để đun nấu, thắp sáng, chạy các loại động cơ đốt trong (máy bơm, máy xay sát, máy phát điện...), thậm chí người ta còn dùng KSH để sấy chè, ấp trứng, úm gà, chạy tủ lạnh, quạt. Ở một số quốc gia phát triển như Thụy Điển, Đức còn sử dụng KSH để chạy ô tô và coi đó là một nguồn nhiên liệu tái tạo an toàn cho môi trường. Cũng tại quốc gia này, cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm bơm KSH. Chính phủ Thụy Điển đã đề ra các chính sách thuế để đảm bảo giá KSH rẻ hơn 30% so với giá xăng. KSH cũng được sử dụng để diệt sâu bọ trong việc bảo quản ngũ cốc hoặc dùng để bảo quản rau quả, cho hiệu quả kinh tế cao. 1m3 KSH (60% mê-tan) có thể thay thế cho 0,76 lít dầu; 5,2 kWh điện; 4,8kg củi; 8,6kg rơm rạ (Eric, 2006).
Theo khảo sát Người sử dụng khí sinh học được Dự án KSH thực hiện năm 2008, sử dụng KSH để dun nấu đã giúp mỗi hộ chăn nuôi giảm chí phí mua gas hóa lỏng. Nhiều hộ dân đã tiết kiệm được toàn bộ tiền mua nhiên liệu đun nấu. Khi dùng đèn KSH để chiếu sáng nuôi tằm thì kén hình thành sớm hơn từ 4-6 ngày, chất lượng kén tốt hơn, năng suất tăng khoảng 30%.
Bên cạnh đó, việc sử dụng phụ phẩm khí sinh học giúp giảm chi phí mua phân bón cho cây trồng. Chi phí mua phân bón hóa học cho cây trồng
của hộ gia đình sau khi có công trình khí sinh học giảm đi đáng kể (khoảng từ 18 đến 30%) so với trước khi có công trình khí sinh học. Tuy nhiên, khác với các loại cây lương thực, rau hoặc cây ăn quả thì hầu hết các hộ gia đình không sử dụng phụ phẩm khí sinh học để bón cho cây công nghiệp vì những cây công nghiệp thường được trồng ở xa nhà mà việc vận chuyển phụ phẩm khí sinh học không mấy thuận tiện. Nhìn chung, việc sử dụng phụ phẩm khí sinh học không những tăng năng suất cây trồng, góp phần cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn góp phần giảm việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu và phân bón hóa học.
Việc xây dựng công trình KSH giúp các trang trại chăn nuôi tiết kiệm hàng năm được tiền trang trải cho các chi phí như: Chi phí khí hóa lỏng, chi phí dầu hỏa, chi phí điện hoặc than củi. Xây dựng mô hình sử dụng khí sinh học để chạy máy phát điện giúp tiết kiệm được đáng kể các khoản chi phí đầu tư khắc phục và xử lý ô nhiễm môi trường chăn nuôi, cải thiện sức khoẻ cho người chăn nuôi. Ngoài ra, trang trại chăn nuôi còn có thể sử dụng phụ phẩm khí sinh học bón cho cây trồng, cho năng suất cao hơn và hạn chế được sâu bệnh cho cây trồng, giúp giảm chi phí mua phân bón và góp phần giảm tỷ trọng sử dụng phân hóa học trong trồng trọt.
Theo các nhà khoa học của Đại học Đà Nẵng đã nghiên cứu để máy phát điện có thể chạy bằng biogas, cứ 1 m3 biogas thì cho ra 1 Kwh điện, tiết kiệm được 0,4 lít dầu diesel và góp phần làm giảm phát thải 1kg khí CO2 vào bầu khí quyển.
Nếu chăn nuôi có quy mô từ 50 con lợn trở lên, sử dụng KSH để chạy máy phát điện cỡ nhỏ sẽ tiết kiệm được khoảng 24 triệu đồng/năm. Theo cơ chế phát triển sạch (CDM) mua bán chứng chỉ giảm phát thải CERs (1CERs = 1 tấn CO2 =15 USD). Làm giảm ô nhiễm môi trường đồng thời tăng GDP cho tỉnh nhà.
Theo Dipl.-Ing. Jingjing Huang, (2009) nghiên cứu về lợi ích của công trình khí sinh học ở Trung Quốc đã chỉ ra rằng việc sử dụng công trình khí sinh học đêm lại lợi ích kinh tế cho hộ, thu nhập của hộ tăng lên, hộ sử dụng nguồn năng lượng trong việc thắp sáng, làm nhiên liệu trong sinh hoạt.
Có nhiều dự án nghiên cứu về công trình khí sinh học, các dự án đã chỉ ra những lợi ích kinh tế của các hộ sử dụng công trình khí sinh học như phát triển kinh tế, cân bằng tiêu dùng, và dự án cũng chỉ ra lợi nhuận của việc đầu tư công trình khí sinh học (Brent, 1998 và Barnett et al. 1978).
Boardman et al. (2006) nghiên cứu việc sử dụng công trình khí sinh học đem lại hiệu quả kinh tế cao cho các hộ gia đình. Nhiều nhà nghiên cứu chỉ ra rằng khí sinh học tạo điều kiện để các hộ gia đình tăng năng suất trồng trọt, tăng giá trị ngành chăn nuôi (Barnett et al., 1978; Kandpal et al., 1991).
2.1.4.2. Ảnh hưởng về xã hội
Phát triển rộng rãi công nghệ KSH sẽ tạo công ăn việc làm cho nhiều người, được biệt ở vùng nông thôn. 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 cho việc kiếm củi, nấu nướng, lau chùi dụng cụ bếp núc và thời gian kiếm chất đốt khác. Ngoài ra, dùng KSH thay thế xăng dầu, phân hóa học, thuốc trừ sâu sẽ giúp tiết kiệm được ngoại tệ cần chi để nhập nhiên liệu và các sản phẩm hóa học từ bên ngoài.
Đầu tư xây dựng công trình khí sinh học để chạy máy phát điện giúp cải thiện mỹ quan môi trường chăn nuôi và môi trường sống tốt hơn, mang lại cuộc sống tiện nghi khi sử dụng nhiên liệu sạch tại chỗ, giảm nguy cơ mắc các bệnh hô hấp do khói bụi chất đốt. Đảm bảo sức khỏe cho người chăn nuôi và khu vực lân cận. Tạo đà cho người dân tiếp cận và sử dụng nguồn năng lượng mới.
Tác giả Sharma và Pellizzi, 1991 đã chỉ ra rằng nhờ sử dụng công trình khí sinh học đã cải thiện sức khoẻ và giảm bệnh tật giảm virut.
2.1.4.3. Ảnh hưởng về môi trường
Ở nông thôn, các công trình KSH thường được nối với nhà vệ sinh gia đình. Phần người và vật nuôi được đưa hoàn toàn vào bể phân giải để xử lý nên hạn chế mùi hôi thối và ruồi muỗi phát triển. Chất lượng nước thải được cải thiện trước khi thải ra môi trường do không còn hoặc còn không đáng kể trúng giun sán và vi sinh vật gây bệnh. Các chỉ số khác như mật độ ruồi, mức độ ô nhiễm nguồn nước, mức độ nhiễm ký sinh trùng đường ruột, mức độ nhiễm bênh đường ruột, mức độ nhiễm các bệnh về mắt và đường hô hấp đều giảm nhờ áp dụng công nghệ KSH. Chất lượng không khí, nước ngầm và nước bề mặt cũng được cải thiện. Nhờ sử dụng phụ phẩm KSH mà chất lượng đất tốt hơn. Ở Trung Quốc, người ta đã tiến hành so sánh chất lượng không khí trong phòng ở của 2 làng, làng dùng than và làng dùng KSH để đun nấu thì thấy làng dùng KSH, các chỉ tiêu CO2, SO2, bụi và tổng số vi khuẩn giảm tương ứng 74%, 83%, 77% và 56%
so với dùng than (Peter, 2006). Phát triển KSH còn giúp xử lý các chất thải có
hàm lượng hữu cơ cao như rác và nước cống sinh hoạt, nước thải của các lò mổ gia súc, các trại chăn nuôi tập trung, các nhà máy rượu, bia, đường, giấy, da, đồ hộp, dược phẩm, các khu chung cư, bệnh viện, trường học, nhà hàng... Xử lý bằng công nghệ KSH sẽ có hiệu quả cao hơn các bể tự hoại thông thường. Tại các bãi rác, người ta thu hồi KSH để phục vụ phát điện. Nước rác được xử lý bằng những bể KSH để khắc phục ô nhiễm nước rác thấm vào đất.
Các loại chất thải nếu chưa được xử lý từ phân, thức ăn và nước thải trong chăn nuôi trước đây thải bỏ bừa bãi ra cống rãnh, ao hồ...sẽ gây ra tác hại rất lớn.
Trước hết nó gây mùi hôi thối cho con người, sau đó chúng gieo rắc mầm bệnh, lây lan cho con người qua đường thức ăn, nước uống, qua phổi, mắt... dễ gây ra các loại bệnh tật ảnh hưởng đến sức khỏe con người và gia súc. Kết quả phân tích các chất thải sau khi xử lý qua công trình KSH trong 30-40 ngày, phần lớn các loại ký sinh trùng và trứng giun sán đều bị hủy diệt. Nước xả của công trình KSH có số lượng vi khuẩn giảm (70-80%) và mức độ gây ô nhiễm không có mầm khuẩn bệnh. Giảm đi nhiều mầm bệnh, trứng giun sán trong phân và hạn chế thải phân, nước bẩn ra nguồn nước và khu dân cư chung quanh, nhất là phân thải trực tiếp ra cống rãnh, ao hồ.
Xây dựng mô hình sử dụng khí sinh học để chạy máy phát điện nhằm ngăn ngừa, giảm thiểu mùi hôi thối, đồng thời tạo ra nguồn năng lượng sạch cho sử dụng tại chỗ là bước đi quan trọng trong việc giảm thiểu gánh nặng ô nhiễm môi trường, giúp giảm thiểu được chất thải chăn nuôi ra môi trường. Giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước mặt cho khu vực. Sử dụng khí sinh học thực sự góp phần giảm phát thải khí nhà kính qua việc thay thế sử dụng các nhiên liệu hóa thạch bằng phương pháp truyền thống và như một công cụ hữu hiệu trong việc quản lý phân chuồng. Có thể ước tính rằng một công trình khí sinh học có thể tích 1.000 m3 thì hàng năm sẽ góp phần giảm một lượng khí nhà kính tương đương 1 x 1.000 x 12 = 12 tấn CO2 và giảm thải khí CH4 loại khí gây hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần CO2.
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng công trình khí sinh học được áp dụng trong chăn nuôi đã làm sạch nguồn nước tránh ô nhiễm môi trường (Barnett et al., 1978; Sharma & Pellizzi, 1991). Nhóm tác giả Bond & Templeton, 2010;
Shealy, (2007) thì cho rằng việc sử dụng công trình khí sinh học tránh những chất thải trong chăn nuôi bị thải ra môi trường xung quanh, tránh được ô nhiễm không khí.