Trong bài trước tác giả đã nói đến Biodiesel-Nhiên liệu mới, trong bài này tác giả tiếp tục giới thiệu đến mội nhiên liệu mới khác là Biogas.
1. Giới thiệu về biogas
Cũng như dầu thực vật, khí Biogas là nhiên liệu trung hoà CO2 trong khí quyển. Biogas là kết quả phân huỷ các chất hữu cơ trong môi trường thiếu không khí. Các chất hữu cơ có thể là thực vật (cây cối, rơm rạ…) hay động vật (xác sinh vật, các chất thải từ quá trình chế biến thực phẩm…), các chất thải từ quá trình chăn nuôi… Quá trình diệp lục hoá của thực vật dưới tác động của ánh sáng mặt trời hấp thụ khí CO2. Nếu đốt nhiên liệu có nguồn từ thực vật thì CO2 trong khí thải sẽ được cân bằng. Hai nguồn biogas chính là các hầm khí sinh học và khí phát sinh từ các bãi chôn lấp rác trong quá trình lên men hiếm khí của các chất hữu cơ. Biogas chứa chủ yếu là CH4 (50-70%) và CO2 (22-50%) và các tạp chất khác như H2S. Nếu khí Biogas được lọc sạch các tạp chất này chúng có tính chất tương tự như khí thiên nhiên. Các nước phát triển hiện nay (Mỹ, Pháp, Đức, Đan Mạch…) đều sử dụng khí biogas từ các bãi chôn lấp rác để sản xuất điện năng. Công nghệ sản xuất biogas quy mô gia đình đã được phổ biến rộng rãi ở các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước Ấn Độ và Trung Quốc. Ở nước ta, các dự án sản xuất điện năng từ khí biogas thu được từ các bãi chôn lấp rác cũng đã được xây dựng.
2. Lợi ích của việc sử dụng biogas:
2.1. Cải thiện sức khỏe cộng đồng
Các loại chất thải chưa được xử lí từ phân, thức ăn và nước thải trong chăn nuôi chất thải sinh học và phân bắc trước đây thải bỏ bừa bãi ra cống rãnh, bãi rác đường xá, ao hồ… sẽ gây ra tác hại rất lớn. Trước hết nó gây mùi hôi thối cho người, sau đó chúng gieo rắc mầm bệnh, lây lan cho người qua đường thức ăn, nước uống, qua phổi, mắt…dễ gây ra các loại bệnh tật ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và gia súc.
Kết quả phân tích các chất thải sau khi xử lí qua hầm phân huỷ biogas trong 30 ÷ 40 ngày, phần lớn các loại kí sinh trùng và trứng giun sán đều bị huỷ diệt. Nước thải ở đầu ra của hầm biogas 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.
Như vậy vai trò của hầm ủ làm giảm mầm bệnh, giảm trứng giun, sán góp phần bảo đảm vệ sinh môi trường rất lớn, giảm ô nhiễm nguồn nước. Phát triển hầm ủ biogas góp phần ngăn chặn nạn phá rừng để lấy củi làm chất đốt, phá rừng đưa đến nhiều hậu quả tai hại như dễ gây ra nước lũ từ nguồn về và đó cũng chính là nguyên nhân gây ra xói lỡ, lũ lụt, sụt lỡ các triền núi, các bờ sông, các công trình thuỷ lợi mà ta đầu tư tiền của và thời gian để xây dựng. Phát triển khí sinh vật hàng năm tiết kiệm được ở mỗi gia đình hàng ngàn kilogam củi. Phát triển hầm ủ còn góp phần làm giảm sự thải CO2 từ các lò đốt củi, để đun nấu không làm xuống cấp nhà cửa, hạn chế các bệnh đau mắt, bệnh đường ruột góp phần với ngành y tế bảo vệ và nâng cao sức khoẻ cho nhân dân.
2.2. Xử lý chất thải công nghiệp
Ở nước ta những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên trầm trọng và phổ biến, đặc biệt là tại các đô thị lớn. Số liệu thống kê của cơ quan môi trường cho thấy: thành phố Hà Nội mỗi ngày thải ra khoảng 1.368 tấn rác sinh hoạt, thành phố Hồ Chí Minh thải ra khoảng 3.752 tấn. Và hiện tượng rác thải bị ứ đọng ở một số thành phố và các địa phương khác đã trở thành vấn đề đáng báo động. Hầu như tất cả các bãi rác của các thành phố nước ta đều đang ở trong tình trạng quá tải.
Với các nước công nghiệp phát triển như Pháp, Mỹ, Nhật, Đức, Hà Lan…việc xử lý rác chủ yếu sử dụng phương pháp thiêu hủy bằng công nghệ cao, hoặc đem đi chôn lấp. Trong khi đó, nước ta vẫn phổ biến cách thiêu trực tiếp hoặc chôn lấp lộ thiên. Những cách làm này không những không giải quyết được lượng rác tồn đọng, mà còn gây ảnh hưởng xấu tới môi trường. Một lượng lớn khói, bụi và nhiệt từ việc thiêu rác trực tiếp sẽ phát tán, gây nên hiệu ứng nhà kính. Hiện nay, cả nước ta có 149 bãi rác chôn lấp không hợp vệ sinh (chủ yếu là chôn lộ thiên) vừa gây cứng hóa nguồn nước, vừa gây ô nhiễm bầu không khí xung quanh khu vực. Không những thế, phương pháp này còn gây lãng phí về diện tích đất vốn đã trở nên rất khan hiếm. Do đó mặc dầu chi phí rẻ và thời gian xử lý ngắn, nhưng phương pháp này vẫn không được chọn để áp dụng lâu dài trong tương lai. Còn nếu xử lý rác bằng công nghệ thiêu hủy như các nước tiên tiến đã làm thì điều kiện kinh tế nước ta chưa cho phép, vì chi phí quá đắt.
Để khắc phục những nhược điểm này các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu và tìm ra phương pháp xử lý rác bằng công nghệ sinh học với sự tham gia của các vi sinh vật. Xử lý rác bằng công nghệ sinh học thực chất là một quy trình sản xuất khép kín. Rác thải sinh hoạt sau khi thu gom sẽ được đưa vào băng tải để phân loại. Rác hữu cơ được tách riêng, sau đó nghiền nhỏ và trộn với các loại chất thải có chứa nhiều vi sinh vật rồi đem ủ. Trong khoảng 10 ÷ 12 ngày sẽ diễn ra quá trình lên men sinh học kỵ khí và hiếu khí. Quá trình phân hủy kỵ khí sẽ làm sản sinh ra các loại khí sinh học trong đó có metan. Ở những quy trình phân hủy lâu năm, tỷ lệ khí metan có thể lên tới 60 ÷ 65%. Còn ở quá trình lên men hiếu khí, toàn bộ rác hữu cơ sẽ được chuyển hóa thành phân vi sinh. Các kết quả sau khi tiến hành xử lý rác tại một số nhà máy ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đã cho thấy, mỗi tấn rác thải hữu cơ sau khi xử lý sẽ thu được khoảng 300 kg phân vi sinh và 5m3 khí sinh học. Những sản phẩm này đều được thu hồi và đưa vào sử dụng trong sản xuất. Phân vi sinh được bán ra thị trường với giá 250.000 đồng/tấn phục vụ cho ngành công nghiệp. Còn khí sinh học sẽ được thu hồi cho chạy động cơ đốt trong để phát điện hoặc cấp phát nhiệt phục vụ cho chính quá trình xử lý rác của nhà máy. Theo tính toán một nhà máy với công nghệ trung bình, có thể tự túc được 40 ÷ 50 % năng lượng điện. Còn một nhà máy hiện đại có thể đáp ứng 100 %, thậm chí nguồn năng lượng dư còn có thể đem bán ngoài thị trường.
2.3. Về mặt năng lượng
Nhờ xử lý bằng công nghệ sinh học, bước đầu rác và chất thải trong nông nghiệp đã đem lại tính kinh tế có sức thuyết phục. Qua phân tích thành phẩm rác thải sinh hoạt cho thấy, thành phần rác hữu cơ của ta chiếm khoảng 45 ÷ 55 %, là tỷ lệ cao nên rất thích hợp với phương pháp xử lý bằng công nghệ sinh học. Theo các nhà chuyên môn thì tiềm năng rác để chế biến phân vi sinh và khí sinh học của chúng ta rất lớn. Với tốc độ dân số tăng nhanh như hiện nay thì dự kiến đến năm 2020, tổng rác thải mà 3 thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng sẽ thải ra là vào khoảng 3.318.823 tấn/năm. Lượng rác này sẽ cho khoảng 9.719.600 m3 khí sinh học, mà mỗi m3 sẽ cho khoảng 1,27 kWh điện và 5.600 kcal nhiệt trị. Như vậy, đến năm 2020, sản lượng điện năng, nhiệt năng thu hồi của 3 thành phố này 12.149 MWh. Ngoài công nghệ ủ kỵ khí và hiếu khí, người ta còn có thể thu hồi khí và phân vi sinh từ các bãi rác chôn lấp hợp vệ sinh. Dự kiến đến năm 2020, bình quân mỗi ngày, 3 thành phố nói trên sẽ thu được khoảng 18.837 m3 khí sinh học với lượng điện năng là 27.784 MWh và lượng nhiệt năng là 350.661 GJ.
Biogas là một dạng năng lượng khí. Đây là công nghệ dễ tiếp cận với vốn đầu tư thấp. Ưu điểm của khí biogas là nó có thể thay thế một số dạng năng luợng khác như than củi, nhiên liệu khí hoá lỏng (LPG), xăng, dầu… Sau khi phân động vật, rác thải hữu cơ phân hủy thì nó cho ra chất thải hữu cơ giàu chất dinh dưỡng và không có mùi được sử dụng để cải thiện đất nông nghiệp tốt hơn bón phân tươi.
Biên soạn bởi nguyenhungthanh
