Xây dựng mô hình biogas xử lý chất thải chăn nuôi heo và cung cấp năng lượng tái tạo khí sinh học cho cộng đồng

Trần Sỹ Nam1,, Huỳnh Văn Thảo1, Huỳnh Công Khánh1, Huỳnh Thị Diễm1, Đinh Thái Danh1
1 Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, Việt Nam

Nội dung chính của bài viết

Tóm tắt

Mô hình chia sẻ khí sinh học (KSH) cộng đồng cho phép thu hồi hiệu quả nguồn năng lượng tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính (GHG). Nhằm đánh giá tính khả thi của việc vận hành mô hình chia sẻ năng lượng tái tạo KSH (CBRE), hiệu quả về kinh tế, xã hội, môi trường, sự đồng thuận chia sẻ và hiệu quả sử dụng KSH đã được thu thập để xây dựng mô hình CBRE cho 5 nông hộ sử dụng. Kết quả cho thấy, tỷ lệ số nông hộ đồng ý chia sẻ KSH thừa là 63,3%, trong khi số nông hộ đồng ý sử dụng KSH được chia sẻ là 86,7%. Hệ thống CBRE với quy mô chăn nuôi trung bình là 37đầu heo/trại nuôi (biến động từ 26-52 con) đã cung cấp đủ nhu cầu sử dụng KSH cho 5 hộ gia đình với 25 thành viên (tương ứng 1,5 đầu heo/người), thời gian sử dụng và thể tích KSH sử dụng trung bình của các nông hộ lần lượt là 1,87 giờ/ngày và 0,74 m3/ngày. Hệ thống CBRE cho phép hộ chăn nuôi giảm phát thải GHG 12,9 tấn CO2 eq/năm (~70 %) từ các nguồn năng lượng truyền thống và sử dụng KSH, tính riêng lợi ích từ việc chia sẻ KSH cho nông hộ giảm phát thải 2,58 CO2 eq/ năm. Chi phí tiết kiệm được cho nông hộ KSH là 1,04 triệu đồng/hộ/năm. Xây dựng cơ chế chi trả tiền sử dụng KSH theo thể tích tiêu thụ để duy trì hoạt động của hệ thống CBRE là rất cần thiết để nâng cao tính hiệu quả và bền vững của hệ thống CBRE.

Chi tiết bài viết

Tài liệu tham khảo

Chandra, A., Tiwari, G. N., Srivastava, V. K., & Yadav, Y. P. (1991). Performance evaluation of biogas burners. Energy Conversion and Management, 32(4), 353-358. https://doi. org/10.1016/0196-8904(91)90053-L
Cuéllar, A. D., & Webber, M. E. (2008). Cow Power: The Energy and Emissions Benefi ts of Converting Manure to Biogas. Environmental Research Letters, 3(3) 1-8. https://doi. org/10.1088/1748-9326/3/3/034002.
El-Mashad, H. M., & Zhang, R. (2010). Biogas production from co-digestion of dairy manure and food waste. Bioresource Technology, 101(11), 4021-4028.
Fortuny, M., Gamisans, X., Deshusses, M.A., Lafuente, J., Casas, C., & Gabriel, D. (2011). Operational aspects of the desulfurization process of energy gases mimics in biotrickling filters. Water Res, 45, 5665-5674. https://doi.org/10.1016/j. watres.2011.08.029.
Fujiwara, T. (2012). Concept of an Innovative Water Management System with Decentralized Water Reclamation and Cascading Material-cycle for Agricultural Areas. Water Science and Technology, 66(6), 1171-7. https://doi.org/10.2166/ wst.2012.246.
Gautam, R., Baral S., & Herat S. (2009). Biogas as a sustainable energy source in nepal: Present status and future challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(1), 248-252.
Green, J. M., & Sibisi, M. N. T. (2002). Domestic biogas digesters: A comparative study. In proceedings of domestic use of energy conference, Cape Town, South Africa, 33-38.
Hao, H. N., Van, L. T. T., & Luu, T. L. (2020). Removal of H2S in biogas using biotrickling filter: Recent development. Process Safety and Environmental Protection, (144), 297-309. https://doi.org/10.1016/j. psep.2020.07.011.
IPCC. (2007). IPCC fourth assessment report: Climate change 2007. The Intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge.
Izumi, T., Higano, Y., Matsubara, E., Dung, D. T., Minh, L. T., & Chiem, N. H. (2015). Eff ect of appropriate technology introduction to farm households in Vietnam for GHC emission reduction. Journal of Sustainable Development, 8(8), 147-158. http://dx.doi. org/10.5539/jsd.v8n8p147
Izumi, T., Matsubara, E., Dung, D. T., Ngan, N. V. C., Chiem, N. H., & Higano, Y., (2016). Reduction of Greenhouse Gas Emissions in Vietnam through Introduction of a Proper Technical Support System for Domestic Biogas Digesters. Journal of Sustainable Development, 9(3), 224-235. https://doi. org/10.5539/jsd.v9n3p224.
Kurchania, A. K., Panwar, N. L., & Pagar, S. D. (2011). Development of domestic biogas stove. Biomass Conversion and Biorefi nery, (1), 99-103. https://doi.org/10.1007/ s13399-011-0011-5.
Matsubara, E., Izumi, T., Nguyen, H. C., & Nguyen, H. T. (2014). Emission Reduction and Financial Feasibility Evaluation of a Household Biogas CDM Project in Vietnam. Irrigation, Drainage and Rural Engineering Journal, (294), 55-64.
Minamikawa, K., Khanh, H. C., Yasukazu, H., Nam, T. S., & Chiem, N. H. (2019). Variable-Timing, Fixed-Rate Application of Cattle Biogas Effl uent to Rice Using a Leaf Color Chart: Microcosm Experiments in Vietnam. Soil Science and Plant Nutrition, 66(1), 225-234.
Nam, T. S., Hong, L. N. D., Thao, H. V., Chiem, N. H., Viet, L. H., Ingvorsen, K., & Ngan, N. V. C. (2016). Enhancing biogas production by anaerobic co-digestion of water hyacinth and pig manure. Journal of Vietnamese E, 8(3), 195-199. https://doi. org/10.13141/jve.vol8.no3.pp195-199.
Nguyễn, Q. K., & Nguyễn, G. L. (2010). Tỷ sách khí sinh học tiết kiệm năng lượng - Công nghệ khí sinh học chuyên khảo. Hà Nội: NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ.
Rajendran, K., Aslanzadeh, S., & Mohammad, J. T. (2012). Household Biogas Digesters—A Review. Energies, 5(8), 2911-2942. https:// doi.org/10.3390/en508291.
Singh, N., & Gupta R.K. (1990). Community biogas plants in India. Biological Wastes, 32(2), 149-153. https://doi.org/10.1016/0269-7483(90)90079-8.
Trần, S. N., Huỳnh, V. T., Huỳnh, C. K., Nguyễn, V. C. N., Nguyễn, H. C., & Lê, H. V. (2015). Đánh giá khả năng sử dụng rơm và lục bình trong ủ yếm khí bán liên tục - Ứng dụng trên túi ủ biogas polyethylene với quy mô nông hộ. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường, (36), 27-35.
UNFCCC. (2011). Indicative simplifi ed baseline and monitoring methodologies for selected small-scale CDM project activity categories: I.C./Version 19 EB61, CDM Executive Board. http://cdm.unfccc.int/methodologies/DB/ EM51TG3UVKADPA25IPUHXJ85HE8A
UNFCCC. (2015). CDM project design document ‘Farm household biogas project contributing to rural development in Can Tho City’ (6132). http://cdm.unfccc.int/Projects/DB/ JACO1335502236.58/view
Ye, J., Li, D., Sun, Y., Wang, G., Yuan, Z., Zhen, F., & Wang Y. (2013). Improved Biogas Production from Rice Straw by Co-Digestion with Kitchen Waste and Pig Manure. Waste Management, (33), 2653-58. http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2013.05.014.