2.2.1.1. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học của một số nước trên thế giới.
Với nhận thức công nghệ khí sinh học là công nghệ khí liên ngành đa mục tiêu nên chính phủ nhiều nước trên thế giới đã và đang quan tâm đưa ra những chính sách những chương trình mạnh mẽ thúc đẩy sử dụng nguồn năng lượng khí sinh học.
* Trung Quốc
Lịch sử phát triển KSH bắt đầu từ năm 1920. Theo một cuộc điều tra tính cuối năm 1996 có 6,88 triệu ( trên 2 triệu ở tỉnh Phú Xuyên) CTKSH gia đình nông thôn, 748 công trình trung bình và lớn. Công trình chủ yếu là loại nắp cố định vòm cầu xây bằng gạch, loại hình trụ nắp cố định bê tông lưới thép.
Hầu hết các công trình gia đình có thể tích từ 6 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 tỉnh Quảng Tây, Quảng Đông, Giang Tây có các thành phần chủ yếu là đất trồng trọt, chuồng chăn nuôi, nhà xí và thiết bị KSH. Mô hình “ Bốn kết hợp trong một” ở miền bắc Trung Quốc đã bổ sung thêm thành phần nhà kính vào mô hình “ Ba trong một”. Thiết bị KSH, chuồng gà, chuồng lợn, nhà xí, đất trồng rau được đặt trong nhà kính này tạo thành một hệ khép kín.
Hiện nay công nghệ này là một công nghệ rất quan trọng để xử lý nước thải sinh hoạt, phân người và vật nuôi ở các thành phố, thị xã nhỏ và trung bình. [3].
* Ấn Độ
Công nghệ KSH bắt đầu ở Ấn Độ năm 1897. Tính tới năm 1999 đã có 2,9 triệu công trình gia đình và 2.700 công trình tập thể xử lý phân người được xây dựng. Ước tính công trình này giúp tiết kiệm hàng năm được 3 triệu tấn củi, 0,7 triệu tấn ure. Việc ứng dụng công trình KSH đối với khu vực gia đình ở Ấn Độ chưa phát triển như Trung Quốc. Đưa công nghệ vào các lĩnh vực còn chậm. Trong lĩnh vực xử lý chất thải các CTKSH còn ít, chủ yếu tập trung ở các nhà máy rượu và hầu hết các nhà máy cung cấp thiết bị là nước ngoài. [1].
* Nê Pan
Cùng với Ấn Độ và Trung Quốc, Nê Pan là nước có công trình KSH rộng lớn. Lịch sử KSH ở Nêpan bắt đầu từ năm 1965. Chương trình KSH chính thức đầu tiên được chính phủ Hoàng gia Nêpan phát động năm 1977. Trong chương trình này và những chương trình sau đó, khách hàng tiềm năng được Ngân hàng Phát triển Nông nghiệp Nêpan cho vay tiền để xây dựng CTKSH. Ngoài ra năm 1977 Chính phủ còn thành lập Công ty TNHH thiết bị khí sinh học và nông nghiệp chịu trách nhiệm phát triển công nghệ KSH trong toàn quốc.
Chương trình hỗ trợ KSH được bắt đầu từ tháng 7/1992. Trong hai pha đầu sự hỗ trợ chương trình được cung cấp bởi Chính phủ hoàng gia Nêpan, cơ quan phát triển Hà Lan. Bắt đầu từ pha III (3/1997 – 6/2003) Chính phủ Đức cũng tài trợ thêm cho chương trình. [3].
2.2.1.2. Tình hình nghiên cứu phân hữu cơ trên thế giới.
Theo Greory (1973), tại Thụy Sỹ và Hà Lan có chương trình xử lý chất thải chăn nuôi trên diện rộng cho nông nghiệp ở mỗi quốc gia. Theo công ty Eviromental choices, ở Costa Rica đã có nhiều thí nghiệm về ủ phân như “ Ủ phân gà dung chất độn mùn cưa và Ecoenzyma”, “ Ủ phân giun và Ecoenzyma”. Kết quả cho thấy thời gian ủ phân được rút ngắn, hàm lượng dinh dưỡng được bảo toàn và mùi được giảm một cách đáng kể.
Phân bón hữu cơ vi sinh là sản phẩm sinh học, có tác dụng nâng cao năng suất và chất lượng nông sản, giảm chi phí, tiết kiệm phân bón vô cơ và góp phần tạo cân bằng sinh thái. Phân bón hữu cơ vi sinh vật có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và nền nông nghiệp sạch bền vững. Do vậy,
nghiên cứu và sử dụng phân hữu cơ vi sinh đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm và phát triển. Các kết quả nghiên cứu từ các nước Mỹ, Cannada, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Nhật Bản… cho thấy sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh có thể cung cấp cho đất và cây trồng từ 30 - 60 kg/ha/năm và thay thế 1/3 - 1/2 lượng lân vô cơ bằng quặng phốt phát [9].
2.2.1.3. Tình ứng dụng chế phẩm sinh học trên thế giới
Công nghệ EM được bắt đầu nghiên cứu bởi GS.TS Teruo Higa vào năm 1970, ông đã nghiên cứu phân lập, nuôi cấy trộn lẫn các vi sinh vật có ích được tìm thấy trong môi trường và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và thực phẩm như vi khuẩn lactic, vi khuẩn quang hợp, nấm…
Chế phẩm được tạo ra không phải bằng kỹ thuật di truyền và cũng không chứa các loại vi sinh vật được tạo bởi kỹ thuật di truyền. Nó rất an toàn, giá rẻ, và kết quả nó tạo ra có chất lượng cao. bền vững.
Năm 1980 chế phẩm EM được ứng dụng rất có hiệu quả ở Nhật Bản trong nhiều lĩnh cực: Cây trồng, vật nuôi và xử lý môi trường
Theo thông báo của APNAN, số liệu về lượng chế phẩm EM được sản xuất như sau:
- Nước Cộng hòa nhân dân Trung Hoa: Hơn 1000 tấn/ năm, có 109 xưởng sản xuất EM.
- Indonesia: khoảng 60 tấn/ năm. - Myanmar: 1200 tấn/ năm. - Thái Lan Khoảng 760 tấn/ năm.
- Nhật Bản: Khoảng 760 – 1200 tấn/ năm. - Brazin: Khoảng 760 – 1200 tấn/ năm. - Nepal: Khoảng 50 tấn/ năm.
- Srilanca: Khoảng 120 tấn/ năm
Các kết quả đạt được trong việc nghiên cứu. áp dụng công nghệ EM một cách rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới trong các lĩnh vực nông nghiệp, xử lý môi trường….
EM được sử dụng rất có hiệu quảđể ngăn chặn các hiểm họa của rác thải. Bằng công nghệ EM có thể sử dụng các chất thải hữu cơ bỏ đi và tạo phân bón
hữu cơ có chất lượng tốt, giá rẻ làm cho môi trường sạch sẽ. Hội chữ thập đỏ Hàn Quốc đã sử dụng EM để chế biến rác thải gia đình thành phân bón vi sinh ở thành phố Pusan. Nước thải sinh hoạt ở thành phố Gusikawa- Nhật bản đã được xử lý bằng công nghệ EM để sử dụng lại làm nước sinh hoạt và tưới cho cây trồng. Ở Ai Cập, Nam Phi, Trung Quốc, Brazin Mỹ cũng sử dụng EM để xử lý nước thải đô thị, hồ, nước thải công nghiệp rất có hiệu quả. Nhiều nước như Thái Lan. Indonesia, Nepal. Nhật bản, Srilanka đã sử dụng EM để xử lý rác thải chôn lấp.
Trong chăn nuôi nhiều nước đã sử dụng EM để xử lý môi trường chăn nuôi và chế tạo thức ăn có chất lượng cao, đơn giản và an toàn cho động vật.
Ở Thái Lan, người ta ứng dụng rộng rãi công nghệ EM để nuôi tôm, nhờ đó mà chất lượng sản phẩm được nâng cao, tôm ít bệnh, năng suất cao, đem lại lợi nhuận lớn cho các trang trại nuôi tôm. [10]
2.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
2.2.2.1. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học ở Việt Nam.
Công nghệ biogas đã được nghiên cứu và triển khai ở Việt Nam từ những năm 1960. Tuy nhiên thời điểm trước năm 1980, chỉ có một vài nghiên cứu nhỏ lẻ diễn ra tại một số Viện nghiên cứu và Trường đại học. Các nghiên cứu thử nghiệm với hầm ủ biogas có thể tích khoảng 15 – 20 m3 đã được tiến hành nhưng gặp phải một số hạn chế như không đủ nguyên liệu đầu vào và cấu trúc hầm không hợp lý... Tóm lại, do những hạn chế về kỹ thuật cũng như quản lý nên những nghiên cứu này đã không đạt kết quả và nhanh chóng chấm dứt. Chỉ thực sự đến những năm 1990. cuộc vận động phát triển công nghệ hầm ủ biogas mới trỗi dậy ở Việt Nam với sự trợ giúp kỹ thuật của các Viện nghiên cứu và các trường đại học chuyên ngành, thu được một số thành công:
- Hầm biogas xây bằng gạch, nắp kim loại nổi (Viện Năng Lượng) - Hầm biogas xây bằng gạch nắp dạng vòm (Viện Năng Lượng)
- Hầm biogas xi măng cốt tre, nắp hình trụ. Loại này sau đó không được áp dụng do bị nứt, rò rỉ.
Thời kỳ 1995 – 1998, trên địa bàn 16 tỉnh miền Bắc và miền Trung, VACVINA đã tiến hành triển khai chương trình phát triển Biogas, thông qua các hoạt động: Xây dựng mô hình trình diễn, tập huấn đào tạo cán bộ kỹ thuật cho địa phương, hỗ trợ kỹ thuật cho các gia đình nông dân xây dựng hầm Biogas.
Từ những năm 1998, phong trào chăn nuôi phát triển mạnh trên cả nước cùng với nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống và nhận thức về cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường ở nông thôn, công nghệ biogas trở nên nổi tiếng và được đón nhận ở mọi nơi. Cho đến thời điểm này đã có khoảng 20000 bể Biogas trên phạm vi cả nước, trong đó 12000 bể nhựa. Tuy nhiên, so với tỷ lệ nông thôn chiếm tới 75% dân số Việt Nam (80 triệu người) thì số lượng bể Biogas này vẫn còn khiêm tốn.
Từ những năm 2003, dự án hợp tác Hà Lan - Việt Nam với số vốn hơn 1 triệu USD tài trợ cho xây dựng bể sản xuất Biogas qui mô hộ gia đình và khu dân cư ở một số tỉnh Việt Nam. Văn phòng dự án khí sinh học Trung ương cho biết Chính phủ Hà Lan sẽ viện trợ không hoàn lại cho Việt Nam 3.1 triệu euro để xây dựng thêm 140000 công trình biogas ở 50 tỉnh, thành phố trên cả nước trong giai đoạn 2007 – 2010. Đây là cam kết của đại sứ Hà Lan tại Việt Nam Andre Haspels sau khi chương trình này đoạt giải thưởng năng lượng toàn cầu năm 2006. Trong giai đoạn này, dự án sẽ dần mở rộng triển khai trên khoảng 50 tỉnh, thành như Hải Dương, Lạng Sơn, Hải Phòng, Yên Bái, Bắc Ninh, Hòa Bình, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Đắc Lắc, Hà Nam, Vĩnh Phúc, Thừa Thiên Huế, Bình Định, Hà Tây, Nam Định, Đồng Nai, Hà Nội, Sơn La, Trà Vinh, Tiền Giang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Bắc Giang,... Mục tiêu là xây dựng thêm 140000 công trình Biogas.[7].
2.2.2.2. Tình hình sử dụng nguyên liệu làm phân hữu cơở Việt Nam.
Việt Nam là nước nông nghiệp nên mỗi năm thải ra khối lượng lớn chất thải chăn nuôi và phế phụ phẩm nông nghiệp. Việc tận dụng nguồn chất thải và phế phụ phẩm này chưa được quan tâm, chú trọng vì vậy mà chất thải thải trực tiếp ra môi trường, gây ra những ảnh hưởng tiêu cực không nhỏ đến môi
Trong nước đã có nhiều nghiên cứu về quá trình ủ phân như “ ủ hiếu khí phân heo với chế phẩm EM” (Ngô Đức Lộc, 2002), “ ủ yếm khí liên tục phân heo có sử dụng chất mồi” (Võ Thị Kiều Oanh, 2001).
Năm 2007, Viện công nghệ môi trường – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tổ chức mô hình ứng dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý phế thải nông nghiệp thành phân bón hữu cơ - vi sinh, làm sạch môi trường tại 02 xã: Đại Đồng và Kim Xá, huyện Vĩnh Tường, quy mô 20 ha. Trong đó, tại thôn Hoàng Tân, xã Kim Xá, xử lý 06 ha dây bí đỏ + phân gia súc, gia cầm; thôn Phú Nông, xã Kim Xá, xử lý 09 ha cây lạc + phân gia súc, gia cầm; xã Đại Đồng xử lý 05 ha phế thải nông nghiệp (rơm, rạ + phân gia súc, gia cầm...)[5]
2.2.2.3. Tình hình ứng dụng chế phẩm sinh học tại Việt Nam.
Những năm 1994-1995 Chế phẩm EM đã được đưa bào Cần Thơ, Hải Phòng, giáo sư Nguyễn lan Dung - Đại học Quốc gia Hà Nội đã đưa chế phẩm EM từ Trung Quốc về thí nghiệm đối với cây trồng cho kết quả năng suất tốt. Tháng 5 năm 1997 Giáo sư tiến sĩ higa đã được mời sang thăm nước ta, có cuộc gặp gỡ trao đổi với Giáo sư tiến sĩ Chu Hảo - Thứ trưởng bộ khoa học Công nghệ và Môi trường, Giáo sư viện sỹ Nguyễn Văn Đạo –Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội, Giáo sư tiến sỹ Ngô Thế Dân - Thứ trưởng Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, tiến sỹ Hoàng văn Nghiên - chủ tịch thành phố Hà Nội, ông Bùi Duy Tảo - Phó Chủ tịch UBND tỉnh Thái Bình, Viện bảo vệ thực vật, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, trường Đại học nông nghiệp I Hà nội và nhiều nhà khoa học của nước ta trong cuộc hội thảo khoa học giới thiệu công nghệ EM tại Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường.
Được sự ủy nhiệm của đồng chí Phạm Gia Khiêm - Bộ trưởng Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường, tháng 5 năm 1997 Giáo sư tiến sỹ Chu Hảo - thứ trưởng Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường đã cùng với Giáo sư tiến sỹ Higa thây mặt cho tổ chức INRC, EMRO, APNAN ký biên bản ghi nhớ thảo luận về phát triển EM tại nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam và xây dựng trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ EM. Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường đã quyết định thành lập tổ cộng tác giúp Bộ “ Tổ chức
triển khai thử nghiệm công nghệ EM tại Việt Nam” do tiến sỹ Phạm Đức Dục – Phó vụ trưởng vụ quản lý công nghệ làm tổ trưởng tổ công tác cùng các thành viên: Trung tâm vi sinh vật ứng dụng(ĐHQGHN), trường Đại học nông nghiệp I Hà Nội, Viện bảo vệ thực vật, Trung tâm phát triển công nghệ Việt - Nhật. Từ cơ sở trên một số cơ quan và địa phương trong năm 1997 như:Viện bảo vệ thực vật, Đại học nông nghiệp I Hà Nội, Đại học quốc gia Hà Nội, tính Thái Bình…đã được giao nghiên cứu và thử nghiệm, bước đầu chế phẩm EM trên một số lĩnh vực trồng trọt, bảo vệ thực vật, vệ sinh môi trường. Qua hơn 6 tháng thăm dò đã cho kết quả ban đầu là: Cônng nghệ EM có hiệu quả tích cực trong nhiều lĩnh vực. tuy nhiên về thành phần, hàm lượng của các chủng vi sinh vật có mặt trong chế phẩm EM cũng như cơ chế tác động của chúng còn chưa được làm sáng tỏ.
Do đó, năm 1998 Bộ khoa học và công nghệ đã quyết định cho thực hiện đề tài độc lập cấp Nhà nước” Nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công nghệ EM trong các lĩnh vực nông nghiệp và vệ sinh môi trường”(1998 – 2000) do PGS.TS Nguyễn Quang Thạch là chủ nhiệm. Đề tài đã đánh giá được thành phần, hàm lượng, cơ chế tác động của các chủng vi sinh vật có mặt trong chế phẩm, xây dựng được nhiều quy trình sử dụng chế phẩm trong trồng trọt, chăn nuôi, xử lý môi trường. Đề tài đã được nghiệm thu và đánh giá tốt. tuy nhiên hội đồng nghiệm thu lưu ý “ Chế phẩm EM là chế phẩm nhập nội từ Nhật nên vấn đề vi sinh vật lạ là vấn đề cần phải xem xét khi đua ra sử dụng rộng rãi”. việc nghiên cứu chế tạo ra chế phẩm có tác dụng tương tự EM nhưng sử dụng các chủng Vi sinh vật được phân lập từ các nguồn vật liệu Việt Nam, có nguồn gốc rõ ràng là hết sức cần thiết. Viện Sinh học nông nghiệp – ĐH Nông nghiệp Hà Nội với sự giúp đỡ của các chuyên gia vi sinh vật của Đại học Khoa học tự nhiên đã dày công nghiên cứu và chế tạo thành công chế phẩm EM Việt nam và đã được đặt tên là EMINA. [10].
2.2.3. Tình hình nghiên cứu ở Thái Nguyên
2.2.3.1. Công nghệ Biogas tại Thái Nguyên.
Thái Nguyên là tỉnh có ngành chăn nuôi phổ biến, chính vì vậy mà lượng chất thải từ nguồn này là một vấn đề rất được quan tâm. Được sự quan
tâm của UBND tỉnh, các ban ngành, được sự ủng hộ của người dân cũng như đội ngũ cán bộ nhiệt tình ủng hộ, được sự hỗ trợ của dự án chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam, hầm ủ biogas là mô hình đang ngày