Công nghệ biogas quy mô gia đình cải tiến
Sản xuất nông nghiệp ở nước ta hiện đang giữ vai trò chủ đạo. Nghề chăn nuôi gia súc gia cầm đã chuyển từ sản xuất nhỏ sang sản xuất hàng hóa quy mô vừa. Cùng với việc phát triển chăn nuôi, biogas sẽ là một trong những nguồn năng lượng chính trong tương lai. Sử dụng công nghệ biogas quy mô gia đình là giải pháp hữu hiệu cho phép kết hợp hài hòa giữa cung cấp năng lượng với giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở nông thôn miền núi nước ta.
Biogas có các ưu điểm: tạo
nguồn năng lượng để thắp sáng, sưởi ấm, chạy máy phát điện; chất cặn thải sau
quá trình lên men dùng để bón cho cây trồng sẽ hạn chế được việc sử dụng phân
hoá học; ngoài ra, trong quá trình lên men trong điều kiện kỵ khí các vi khuẩn
gây bệnh cho con người đã được loại trừ. Như vậy, phát triển biogas không chỉ
giải quyết vấn đề năng lượng mà còn là giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường,
góp phần bảo vệ và nâng cao sức khoẻ cộng đồng dân cư, đồng thời tạo điều kiện
nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
Ở Việt Nam khí sinh học đã
được nghiên cứu ứng dụng từ những năm 60 trên cả nước và thực sự phát triển
thành phong trào từ đầu thập kỷ 80 của thế kỷ trước. Tính tới nay, số lượng
công trình khí sinh học được xây dựng và đang hoạt động khoảng 120.000 hầm,
trong đó khoảng 20.000 hầm dạng túi nilông, còn lại là loại hầm kiên cố có nắp.
Mặc dù công nghệ biogas đã
đem lại hiệu quả thiết thực trong đời sống cộng đồng ở nông thôn nước ta, song
do nhiều nguyên nhân, đến nay công nghệ này vẫn chưa phát triển mạnh và rộng
khắp như mong đợi. Số lượng hầm Biogas đã lắp đặt còn rất hạn chế so với nhu
cầu thực tế. Một số nguyên nhân là do: chưa có công nghệ nào hoàn chỉnh về mặt
kỹ thuật, việc xây dựng, lắp đặt và sử dụng hầm chưa thuận lợi, chi phí đầu tư
xây dựng hầm còn cao so với thu nhập của nông dân, việc thay thế, sửa chữa khó
khăn do thiếu cơ sở dịch vụ kỹ thuật. Công tác sản xuất thiết bị và phụ kiện
thay thế trong nước chưa được quan tâm…
Trong thời gian từ 2002
đến 2010, các nhà khoa học Trần Khắc Tuyến, Nguyễn Thị Mai Anh, Phạm Văn Duy
thuộc Viện Khoa học năng lượng, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến
hành nghiên cứu cải tiến công nghệ hầm biogas quy mô gia đình. Nhóm nghiên cứu
tập trung vào việc cải tiến cấu trúc hệ thống hầm biogas, ứng dụng vật liệu mới
nhằm nâng cao chất lượng, hiệu suất, tăng tuổi thọ, thuận lợi trong xây lắp, sử
dụng và hạ giá thành sản phẩm.
Căn cứ vào kết quả điều
tra thực tế, loại hộ nông dân có chăn nuôi 3-5 con lợn là phổ biến, vì vậy loại
hầm biogas quy mô gia đình có dung tích 4 m3 phù hợp với phần lớn hộ
nông dân nước ta hiện nay và được lựa chọn để thiết kế chế tạo. Về kiểu dáng,
đề xuất loại hình cầu vì có ưu điểm là tiết kiệm vật liệu, chịu lực, tăng cường
khả năng phá váng và chống đóng cặn, chế tạo đơn giản. Vật liệu được chọn là
vật liệu composite, một loại vật liệu có độ chống thấm rất cao.
Trong thời gian lắp đặt
thử nghiệm, mô hình hầm khí sinh học đã được cải tiến nhiều lần. Các mô hình
ứng dụng bước đầu cho kết quả rất khả quan, hiệu suất sinh khí tốt. Hiện nay,
các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học năng lượng đang hoàn thiện thiết kế hầm
biogas, về cơ bản giống với các loại hầm truyền thống đã biết: Hầm ủ được thiết
kế theo kiểu lên men liên tục dạng hỗn hợp (phần dưới của hầm chứa dịch thể lên
men, phía trên là ngăn trữ khí), có nắp cố định. Phần thân hầm có dạng hình trụ
tròn xoay, phần đáy là hình chỏm cầu, phần trữ khí là bán cầu. Bể điều áp có
dạng hình trụ tròn xoay. Tuỳ thuộc vào nhu cầu cụ thể có các kích cỡ khác nhau:
10 m3, 20 m3 hoặc lớn hơn.
Loại hầm Biogas cải tiến
có nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng chống đóng cặn, tự động phá váng bề
mặt, tự động thải cặn và đã được triển khai thử nghiệm tại Hà Nam, Hà Nội, Hà
Tây. Năm 2006-2007 lắp đặt 25 hầm 10 m3, có một hầm phát điện, tại
Huyện Bình Lục Hà Nam. Năm 2008: Lắp đặt 2 hầm 20 m3 có sử dụng máy
phát điện công suất 1.500 W cho Đông Anh và Gia Lâm Hà Nội; 01 hầm 15 m3
cho trại giam T16 Bộ công an tại Hà Tây. Lắp đặt tại Nông trường Rạng Đông tỉnh
Nam Định một hệ thống máy phát điện Biogas 10 kW. Năm 2008 đến nay đã lắp đặt
100 hầm 10 m3 tại Hà Nam.
Công nghệ Biogas cải tiến
quy mô gia đình có thể khắc phục được nhiều nhược điểm còn tồn tại của các loại
hầm biogas trước đây. Chẳng hạn thay cho việc tự chui vào hầm để phá váng bảo
dưỡng hầm, mà nếu không nắm được kỹ thuật có thể nguy hiểm đến tính mạng, thì
hầm biogas cải tiến có khả năng tự động phá váng. Việc thi công đơn giản, diện
tích chiếm đất nhỏ, tiết kiệm nhân công. Tuy nhiên vẫn cần có thêm thời gian
khảo sát, điều tra để đánh giá toàn diện về công nghệ, độ bền, hiệu quả sử
dụng, khả năng giảm giá thành, từ đó tổ chức chuyển giao công nghệ và nhân rộng
mô hình.
Kể từ khi những hầm biogas
đầu tiên được xây dựng cho đến nay, công nghệ này đã chứng tỏ tính ưu việt của
nó so với các công nghệ khác trong việc xử lý chất thải chăn nuôi, đem lại
nguồn khí đốt vừa rẻ, vừa sạch,giảm thiểu ô nhiễm môi trường, thậm chí còn góp
phần giảm tải cơn khát điện ở nông thôn. Các chuyên gia cho rằng, đã đến lúc
cần phát triển chăn nuôi tập trung, giúp thay đổi về cơ bản nhận thức và nếp
sống ở nông thôn nước ta, đồng thời thành lập tổ chức chuyên đảm trách việc
triển khai loại hình công nghệ này trong phạm vi toàn quốc.