Bài giảng Năng lượng từ Biomass

CHƯƠNG 2 NĂNG LƯỢNG TỪ BIOMASS KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BIOMASS 2.1.1. Khái niệm về biomass Biomass là các chất hữu cơ có thể sinh nhiệt năng (trừ nhiên liệu hóa thạch), bao gồm gỗ, củi, rơm rạ, thân cây cỏ, phân động vật khô, …. Năng lượng từ biomass đã được con người biết đến và sử dụng từ lâu. Tuy nhiên biomass bị quên lãng do sự lấn át của các loại thiết bị chuyển đổi năng lượng cả trên phương diện kỹ thuật, công nghệ và kinh tế. Gần đây, nhu cầu về năng lượng cung cấp cho các phương tiện chuyển động ngày càng tăng đồng thời ý thức về môi trường cũng tăng lên trong khuôn khổ toàn cầu đã buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về việc sử dụng biomass. Hàng năm khối lượng biomass được sản xuất ra trên toàn cầu là rất lớn. Biomass có thể được đốt cháy trực tiếp để sinh nhiệt hoặc được chế biến thành các dạng nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí. Hình 2.1. trình bày tổng quát các phương pháp sử dụng biomass. Nguồn Biomass: gỗ, thân cây, cành cây, rơm rạ, phân gia súc, Các quá trình chế biến: nhiệt phân, lên men, yếm khí, … Nhiên liệu trung gian: than củi, khí tổng hợp, khí metan, nhiên liệu lỏng, etanol, … Nhiên liệu Biomass Nhiệt năng Điện năng Cơ năng Động cơ nhiệt Máy phát điện Hình 2.1. Các phương pháp sử dụng biomass. Theo lý thuyết, năng lượng hữu ích lấy ra từ biomass gấp khoảng 6 lần nhu cầu năng lượng hiện nay trên toàn thế giới. Tuy nhiên, để có thể thay thế nhiên liệu hoá thạch bằng năng lượng từ biomass là cả một vấn đề lớn, lâu dài, bởi vì bên cạnh những ưu điểm, việc sử dụng năng lượng từ biomass hiện tại còn gặp một số khó khăn như sau: Ưu điểm: Rất sẵn có và phân bố rộng khắp trên toàn thế giới. Có thể dự trữ được Có khả năng tái tạo Chuyển đổi dễ dàng Mức đầu tư đa dạng tuỳ thuộc vào công nghệ, có thể giảm đến mức tối thiểu nên phù hợp với mọi đối tượng có mức độ thu nhập khác nhau. Có thể có tính kinh tế trong những điều kiện đặc thù của địa phương, nhất là những đơn vị kinh tế nhỏ có điều kiện vận chuyển phù hợp. Có thể phát triển ở trình độ thủ công. Tạo việc làm và tăng thu nhập. Không gây hại cho hệ sinh thái và an toàn đối với môi trường. Không làm tăng lượng khí nhà kính CO2 trong khí quyển. - Hạn chế: Đòi hỏi diện tích đất sử dụng lớn, cạnh tranh với đất canh tác Nguồn cung cấp không chắc chắn trong thời gian đầu. Yêu cầu chi phí về phân bón, đất và nước. Cồng kềnh, khó khăn trong khâu vận chuyển và dự trữ. Thay đổi thất thường theo điều kiện khí hậu. Các nguồn nguyên liệu biomass Các nguồn nguyên liệu để sản xuất năng lượng sinh học bao gồm phế thải nông nghiệp, các loại thực vật cho năng lượng, thực vật biển và tảo. Các nguồn biomass này trải rộng trên toàn cầu và được coi là nguồn nhiên liệu bổ sung quan trọng cho dầu mỏ. a) Nguồn phế thải nông nghiệp - Phế thải thực vật Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để xác định số lượng phế thải thực vật được sản xuất trên nhiều vùng khác nhau. Thông tin thu thập được từ các chương trình nghiên cứu này bao gồm: sản lượng hàng năm, cách sử dụng hiện tại, phương pháp sử dụng đề nghị và những cản trở việc sử dụng phế thải đúng cách. Các phế thải dễ tiếp cận như vỏ trấu, thân, cành cây, lá, cuống hoa, dây leo và rễ luôn là những nguồn năng lượng quan trọng ở vùng nông thôn tại các nước đang phát triển. Số lượng phế thải của mỗi loại cây trồng được ước tính dựa vào hệ số phế thải như trình bày trong bảng 2.1. Khoảng giá trị của mỗi hệ số tương đối rộng do phương pháp thu hoạch khác nhau, đồng thời có thể do số liệu thu thập không chính xác, nhưng một điều hiển nhiên là số lượng phế thải thu được hàng năm là rất lớn. Khi nhân hệ số phế thải này với diện tích canh tác các loại cây trồng có thể ước tính lượng phế thải sản xuất ở các nước khác nhau và trên toàn thế giới (bảng 2.2). Bảng 2.1. Hệ số phế thải đối với một số cây trồng chính STT Cây trồng Hệ số phế thải 1 Lúa 0,75 – 2,51 2 Lúa mì 1,10 – 2,57 3 Ngô 0,55 – 1,30 4 Lúa mạch 0,82 – 1,50 5 Yến mạch 1,20 – 1,75 6 Luá miến 0,85 – 1,90 7 Khoai tây 0,20 – 0,30 8 Đậu tương 1,10 – 2,60 9 Mía 0,20 – 0,25 10 Bông 1,40 – 3,00 11 Cải dầu 1,85 – 2,0 Bảng 2.2. Sản lượng phế thải của một số loại cây trồng chính trên thế giới STT Khu vực Ngũ cốc (Mt) Cây có củ (Mt) Cây họ đậu (Mt) Mía đường (Mt) Tổng sản lượng (Mt) % 1 Nam Mỹ 430 3 2 5 440 19 2 Châu Âu 330 22 4 - 356 15 3 Liên Xô (cũ) 203 18 8 - 229 10 4 Mỹ Latin 118 9 7 58 192 8 5 Châu Phi 99 15 8 10 132 6 6 Châu Á 836 44 38 54 972 41 7 Châu Đại Dương 29 - - 5 34 1 8 Các nước phát triển 1035 46 14 13 1108 47 9 Các nước đang phát triển 1009 66 53 119 1247 53 10 Toàn thế giới 2044 112 67 132 2355 100 Không phải tất cả các loại phế thải đều có thể sử dụng làm nhiên liệu. Phế thải nói chung có rất nhiều công dụng, như làm thức ăn cho gia súc, làm phân bón, làm nguyên liệu công nghiệp và nguyên liệu chế biến. Cần phân biệt lượng phế thải tổng cộng và lượng phế thải có thể sử dụng được trong thực tế. Một loại phế thải có thể có nhiều công dụng khác nhau. Ví dụ: thân cây lúa (rơm rạ) có thể sử dụng để che phủ bảo vệ đất, giữ ẩm cho đất, cung cấp năng lượng cho vi sinh vật hoạt động, tăng khả năng trao đổi cation và giảm cacbonic. Năng lượng chứa trong phế thải thực vật có thể tính theo số liệu ở bảng 2.3. Bảng 2.3. Năng suất phế thải từ ngũ cốc ở các nước đang phát triển STT Tên nước Năng suất cây trồng (t/ha.năm) Tỷ số cây trồng/phế thải Sản lượng phế thải (t/ha.năm) Khoảng Trung bình Khoảng Trung bình 1 Lúa 0,7 – 5,7 2,5 1:2 1,4 – 11,4 5,0 2 Lúa mì 0,6 – 3,6 1,5 1:1,75 1,1 – 6,1 2,6 3 Ngô 0,5 – 3,7 1,7 1:2,5 1,3 – 9,3 4,3 4 Luá miến 0,3 – 3,2 1,0 1:2,5 0,8 – 8 2,5 5 Lúa mạch 0,4 – 3,1 2,0 1:2 0,7 – 5,4 3,5 6 Kê 0,5 – 3,7 0,6 1:2 1,0 – 7,4 1,2 Năng lượng thu được từ phế thải của ngũ cốc tính theo đầu người ở một số nước đang phát triển được đánh giá một cách tương đối như trình bày ở bảng 2.4. Bảng 2.4. Năng lượng thu được từ phế thải ngũ cốc ở một số nước trên thế giới STT Tên nước Năng lượng từ phế thải ngũ cốc (GJ/người.năm) 1 Achentina 25,0 2 Thái Lan 9,3 3 Malauy 8,6 4 Brasil 8,1 5 Nepal 7,1 6 Trung Quốc 6,8 7 Ấn Độ 5,5 8 Bănglađet 4,3 9 Ethiopia 3,3 10 Pêru 2,9 11 Somalia 2,1 12 Cônggô 1,1 Trung bình tại các nước đang phát triển 5,6 - Phân động vật là một dạng phế thải quan trọng ở các nước đang phát triển. Cũng như phế thải thực vật, phân động vật có thể được sử dụng theo nhiều cách như bón thẳng ra ruộng, ủ để làm phân hữu cơ hoặc sản xuất khí sinh hoc (biogas). b) Cây trồng làm nhiên liệu - Cây hàng năm: Nhiều loại cây trồng hàng năm có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu như ngô, mía, củ cải đường, … Tỷ số năng lượng của các loại cây này (là tỷ số giữa năng lượng đầu ra so với tổng năng lượng đầu vào để sản xuất và chế biến một loại nhiên liệu từ biomass) nằm trong khoảng 1 ¸17. Tuy nhiên hiện nay việc chế biến nhiên liệu từ sản phẩm của cây trồng hàng năm còn gặp nhiều khó khăn do tính kinh tế thấp và tính cạnh tranh với cây lương thực. - Cây rừng và cây lâu năm: Mặc dù rất khó đo đếm, nhưng phải thừa nhận rằng nguồn tài nguyên rừng trên thế giới là vô cùng lớn. Theo ước tính, tổng diện tích rừng trên thế giới vào khoảng 3800.106 ha, hàng năm có thể cho 19.109 m3 gỗ với 51% từ các vùng nhiệt đới. Trong tổng sản lượng gỗ nói trên, có 11% đang được sử dụng – 2% cho công nghiệp và 9% làm nhiên liệu. Mặc dù diện tích rừng rất lớn và trải rộng nhưng phân bố không đều. Nạn phá rừng đang là vấn đề nghiêm trọng ở nhiều nước đang phát triển, và nhiều thảm hoạ đã xảy ra ở những vùng mà tốc độ khai thác gỗ làm củi đun nhanh hơn tốc độ phát triển của cây rừng hàng năm. - Cây lấy dầu: Gần đây người ta quan tâm nhiều đến các cây lấy dầu như hướng dương, đậu tương, lạc, cải dầu, cọ, đậu cọc rào, … Nhiều chương trình nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất, ép dầu và tinh chế dầu thực vật làm nhiên liệu đang được tiến hành ở Nam Phi, Brasil, Úc, Mỹ và Đức. c) Cây sống dưới nước: - Cây nước ngọt: Cây nước ngọt rất đa dạng, từ vi tảo đến những cây lớn sống ở đầm lầy như cây đuôi mèo, lan dạ hương, đước… Những loại cây này có thể cho khối lượng lớn biomass, tới hơn 45 tấn/ha.năm. Số liệu về cây nước ngọt hiện còn rất hạn chế. - Cây nước mặn: Tảo khổng lồ được trồng và khai thác nhờ các trang trại trên biển. Hàng năm trên thế giới thu được khoảng 2 triệu tấn loại tảo này, nhưng các chuyên gia ước tính rằng tiềm năng thực tế phải lớn gấp 10 lần con số này. Đây là nguồn nguyên liệu lớn để sản xuất khí đốt tự nhiên (methane). Tuy nhiên việc canh tác trên biển đang gặp những khó khăn lớn mà đến nay vẫn chưa giải quyết được. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG TỪ BIOMASS Năng lượng được coi là cơ sở để tạo ra công có ích trong các thiết bị nhiệt. Nhiệt năng là một dạng của năng lượng. Biomass có thể được đốt trực tiếp để sinh nhiệt hoặc chế biến thành các dạng nhiên liệu thuận tiện cho sử dụng, bao gồm nhiên liệu rắn, nhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí. Sản xuất nhiên liệu rắn từ biomass Nhiên liệu rắn là loại biomass thô bao gồm gỗ, củi, phế thải nông nghiệp và than củi. Đây là loại nhiên liệu chiếm ưu thế ở các nước đang phát triển được sử dụng để đun nấu đồng thời cho các ứng dụng nhiệt quan trọng khác. Các phương pháp đốt gỗ để tạo than củi được biết đến từ lâu trên thế giới, song phát triển cao nhất trong lĩnh vực này phải kể đến các thiết bị đốt gỗ khác nhau, nhất là đốt gỗ cắt đoạn được sử dụng ở Đức và Áo với các giải pháp kỹ thuật hoàn thiện. Đối với các loại nguyên liệu sinh hoá khác nhau thì tuỳ theo yêu cầu mà có thể tạo dạng buồng đốt khác nhau hoặc tiến hành điều chỉnh từng phần. Đối với những hỗn hợp gồm nhiều nguyên liệu khác nhau cũng cần quan tâm đến việc sử dụng hỗn hợp đốt hoặc thiết kế quá trình đốt nối tiếp các nguyên liệu trong một thiết bị mà vẫn giữ nguyên yêu cầu của khí đốt. Kỹ thuật đốt tuần hoàn xoáy theo lớp có những truyền thống. Các thiết bị đốt cây thân thảo (cỏ, thân cây lương thực, …) phát triển mạnh ở Đan Mạch. Nhiên liệu lỏng từ biomass Nhiên liệu lỏng sản xuất từ biomass gồm ba loại chính: methanol sản xuất bằng việc tổng hợp các chất khí; ethanol là sản phẩm lên men từ đường, tinh bột hoặc các chất xenlulô; dầu thực vật được sản xuất từ các loại hạt thực vật có dầu dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Việc sản xuất rượu cồn từ vật liệu sinh học (bioethanol) xuất phát từ thực vật chứa đường, tinh bột hoặc xenlulô. Trọng tâm của phương pháp là một quá trình lên men để phân giải đường. Thực vật chứa đường như mía, củ cải đường là vật liệu có khả năng chuyển hoá thành rượu nhanh nhất. Trong khi đó thực vật chứa xenlulô cần phải qua rất nhiều cấp chuẩn bị để chuyển hoá xelulô thành đường. Trong quá trình lên men thường phải trải qua nhiều cấp mới có thể lấy được rượu. Ở điều kiện khí quyển có thể lấy được rượu 96%. Nếu muốn dùng rượu này để trộn lẫn với nhiên liệu hoá thạch thì cần tách nước còn lại. Để bổ sung làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong cần thêm một cấp xử lý để tăng trị số ốc tan.Nói chung việc sản xuất bioethanol là một quá trình có chi phí lớn làm cho sản phẩm bioethanol có giá thành cao nên hiện nay chưa được sử dụng rộng rãi. Dầu thực vật để làm nhiên liệu (biodiesel) được sản xuất bằng các phương pháp và thiết bị khác nhau đều có chung một nguyên lý giống như sản xuất dầu ăn. Hiện nay có thể chia làm 2 dạng sản xuất chủ yếu: ép dầu tập trung và ép dầu phân tán. Phương pháp ép dầu tập trung được sử dụng trong các đơn vị sản xuất lớn trong đó có hai cấp chiết dầu: chiết cơ học lấy được khoảng 85% và sau đó là chiết hoá học lấy được khoảng 14%, đạt mức tận thu đến 99%. Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu đầu tư lớn. Ngược lại ở những nơi sản xuất phân tán sử dụng dây chuyền rút ngắn với thiết bị nhỏ gọn, mức lấy dầu thấp hơn do bỏ qua công đoạn chiết dầu hoá học. Để tách tạp chất có thể sử dụng các bộ lọc kiểu áp suất hoặc đơn giản hơn là nhờ phương pháp lắng lọc. 2.2.3. Sản xuất nhiên liệu khí từ biomass Nhiên liệu khí là sản phẩm của quá trình hoá khí các nguyên liệu biomass thô thông qua các quá trình hoá học. Biomass thô là hợp chất của xenlulô, lignin và các nguyên liệu khác được tạo thành từ cacbon, hydro và ôxy. Hoá khí là sự chuyển đổi thành phần cacbon trong biomass thành chất khí dễ cháy bằng cách điều khiển tốc độ dòng khí thổi qua lớp vật liệu. Để hoá khí nhiên liệu rắn có 3 phương pháp quen thuộc, đặc điểm của mỗi phương pháp này tuỳ thuộc vào chiều dẫn chất mang nhiệt so với dòng chuyển động của vật liệu, bao gồm: Hoá khí dòng đều hay dòng xuống. Hoá khí dòng ngược hay dòng lên. Hoá khí dòng xoáy theo lớp với các vùng lên và vùng xuống. Quá trình hoá khí dòng đều phù hợp với gỗ nhưng không phù hợp với các loại cây thân thảo do cần thiết phải tạo ra những bối vật liệu và nguy cơ tạo xỉ từ tro. Việc hút khí nóng qua các bối vật liệu dẫn đến khả năng tách nhựa và cacburhydro thành CO, CO2 và H2O, đây là một khả năng có lợi. Hiệu suất của lò hoá khí dòng đều vào khoảng 50 – 80%, nguyên liệu ngoài gỗ cần có hàm lượng nước < 20%. Lò hoá khí dòng ngược làm việc với quá trình hút khí đốt ở vùng vào của vật liệu. Khí đốt nóng tác động làm khô sơ bộ vật liệu vào lò và phần nào làm tách các phần tử lớn dẫn đến làm giàu khí đốt. Lò hoá khí dòng ngược có yêu cầu về hàm lượng nước của vật liệu, về độ tách nhỏ và cấu trúc vật liệu ở khoảng rộng hơn so với hoá khí dòng đều. Loại lò này còn dùng để hoá khí các vật liệu thân thảo, cây lá có sinh khối lớn. Việc ngưng tụ khí đốt ẩm dẫn đến tạo nước, tạo nhựa hoặc axit axetic và các hợp chất khác, cần quan tâm để loại bỏ. Hiệu suất của lò dòng ngược vào khoảng 85%. Quá trình hoá khí dòng xoáy về mặt kỹ thuật hoạt động như quá trình đốt dòng xoáy theo lớp. Yêu cầu đảm bảo dòng vật liệu đều đặn đối với cả chất mang nhiệt và vật liệu dẫn đến chi phí lớn cho thiết bị và cho điều khiển quá trình. Nhiệt độ quá trình cần được giữ đúng ở nhiệt độ hoá tro của nguyên liệu để đảm bảo hoạt động của quá trình. Các quá trình hoá khí và sản phẩm của chúng được trình bày tổng quát trên hình 2.2.. Đầu vào BIOMASS Không khí Ôxy Hydro Nhiệt Hoá khí dùng không khí Hoá khí dùng ôxy Hoá khí dùng hydro Hoá khí nhiệt phân Khí năng lượng thấp (N2) Khí năng lượng trung bình Dầu nhiệt phân Than củi Cơ năng (động cơ đốt trong) Khí năng lượng trung bình và khí giàu năng lượng (đưa vào đường ống khí đốt) Chất lỏng tổng hợp methanol ammonia gasoline Dầu nhiệt phân Hơi nước (dùng trong chế biến nhiệt và động cơ hơi nước) Kiểu hoá khí Sản phẩm trung gian Sản phẩm cuối cùng Hình 2.2. Các quá trình hoá khí và sản phẩm. SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG TỪ BIOGAS Khái niệm về biogas Biogas hay khÝ sinh häc lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh lªn men ph©n ®éng vËt vµ c¸c phÕ th¶i h÷a c¬ kh¸c. Thµnh phÇn chñ yÕu cña biogas gåm kho¶ng 50-70% Metan vµ 30 - 45% CO2 vµ mét phần nhá chÊt l­u huúnh. Tû lÖ gi÷a c¸c chÊt trong hçn hîp phô thuéc vµo lo¹i nguyªn liÖu vµ diÔn biÕn cña qu¸ tr×nh sinh häc. B¶ng 2.5. Thµnh phÇn cña c¸c chÊt khÝ trong biogas Lo¹i khÝ Tû lÖ (%) CH4 50 –70 CO2 30 – 45 N2 0 – 3 H2 0 – 3 O2 0 – 3 H2S 0 – 3 Mªtan (CH4) lµ thµnh phÇn chñ yÕu cña khÝ sinh häc. Nã lµ chÊt khÝ kh«ng mµu, kh«ng mïi vµ nhÑ b»ng nöa kh«ng khÝ, Ýt hßa tan trong n­íc. ë ¸p suÊt khÝ quyÓn, mªtan hãa láng ë nhiÖt ®é –161,50c. Khi Mªtan ch¸y sÏ t¹o ra ngän löa mµu l¬ nh¹t vµ táa nhiÒu nhiÖt l­îng CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ Qu¸ tr×nh lªn men c¸c phÕ th¶i h÷a c¬ ®Ó t¹o thµnh biogas gåm ba giai ®o¹n sau: Giai ®o¹n 1: D­íi t¸c dông cña ezin thñy ph©n c¸c chÊt h÷a c¬ lín ®­îc ph©n gi¶i thµnh c¸c chÊt h÷a c¬ ph©n tö nhá nh­ axit bÐo, axit amin Giai ®o¹n 2: D­íi t¸c dông cña vi khuÈn t¹o axit c¸c chÊt h÷a c¬ ph©n tö nhá ®­îc ph©n gi¶i thµnh c¸c axit bÐo dÔ bay h¬i. Giai ®o¹n 3: C¸c axit bÐo dÔ bay h¬i ®­îc chuyÓn hãa thµnh khÝ CH4 vµ khÝ CO2 nhê c¸c vi khuÈn sinh mªtan (Methanogen). Trong 3 giai ®o¹n trªn th× giai ®o¹n thø 2 vµ giai ®o¹n thø 3 x¶y ra d­íi ®iÒu kiÖn yÕm khÝ chÆt chÏ (kÝn hoµn toµn). Cßn ë giai ®o¹n 1 th× nguyªn liÖu ®­îc ñ ë bÓ hë. Do ®ã qu¸ tr×nh lªn men c¸c chÊt th¶i h÷u c¬ cã thÓ chia thµnh 2 pha: pha kh«ng kþ khÝ (giai ®o¹n 1) vµ pha kþ khÝ (gåm giai ®o¹n 2 vµ giai ®o¹n 3). Do vËy ®Ó t¹o ra khÝ sinh häc ng­êi ta th­êng thiÕt kÕ hÇm ñ cho c¶ 2 pha cña qu¸ tr×nh lªn men (2 pha hçn hîp hoÆc cã v¸ch ng¨n 2 pha) hoÆc hÇm ñ nguyªn liÖu ë bÓ hë kho¶ng 1 tuÇn cho pha kh«ng kþ khÝ råi míi chuyÓn xuèng hÇm kÝn. Nguyên liệu để sản xuất biogas Nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt biogas lµ c¸c chÊt th¶i h÷u c¬ nh­ ph©n ®éng vËt, c¸c lo¹i thùc vËt nh­ bÌo, cá, r¬m r¹, phÕ th¶i h÷u c¬ sinh ho¹t… Kh¶ n¨ng khai th¸c biogas vµ n¨ng l­îng tõ mét sè nguyªn liÖu kh¸c nhau ®­îc tr×nh bµy trong b¶ng 2.6. B¶ng 2.6. Kh¶ n¨ng khai th¸c biogas vµ n¨ng l­îng cña mét sè vËt liÖu h÷u c¬. STT VËt liÖu Kh¶ n¨ng khai th¸c biogas (l/kg v.c.kh«) N¨ng l­îng hµm chøa (kWh/kg v.c. kh«) 1 Th©n lóa m¹ch 200 – 310 1,19 – 1,85 2 Th©n c©y ng« 380 – 460 2,27 – 2,75 3 Th©n c©y khoai t©y 280 – 490 1,67 – 2,93 4 L¸ cñ c¶i ®­êng 400 – 500 2,39 – 2,99 5 Rau bá ®i 330 – 360 1,97 – 2,15 6 Ph©n bß 200 – 400 1,19 – 2,39 7 Ph©n lîn 340 – 350 2,02 – 3,28 8 Ph©n gµ 330 – 620 1,97 – 3,70 9 Bïn 310 – 740 1,85 – 4,42 10 PhÕ th¶i lß mæ 1200 – 1300 7,16 – 7,76 11 B· mÝa 450 2,69 12 Vá qu¶ 379 2,21 ViÖt Nam lµ n­íc cã nguån nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt khÝ sinh häc rÊt ®a d¹ng. Do lµ mét n­íc n«ng nghiÖp nªn l­îng chÊt th¶i h÷u c¬ trong ch¨n nu«i, trång trät vµ sinh ho¹t gia ®×nh lµ rÊt lín. ViÖc x©y dùng c¸c hÇm ñ khÝ sinh häc lµ vÊn ®Ò ®ang ®­îc Nhµ n­íc vµ c¸c ®Þa ph­¬ng quan t©m v× nã kh«ng nh÷ng gi¶i quyÕt ®­îc vÊn ®Ò m«i tr­êng mµ cßn t¹o ra ®­îc mét l­îng lín khÝ sinh häc, mét nguån n¨ng l­îng s¹ch vµ rÎ tiÒn phôc vô cho sinh ho¹t gia ®×nh ®em l¹i lîi Ých kinh tÕ ®¸ng kÓ cho c¸c hé n«ng d©n. ViÖc ph©n hñy yÕm khÝ x¶y ra tèt nhÊt khi tû lÖ gi÷a c¸cbon vµ nit¬ (C/N) trong vËt liÖu n»m ë kho¶ng 30 tøc lµ vi khuÈn trong qu¸ tr×nh lªn men sö dông C nhanh h¬n N ®Õn 30 lÇn. Tû lÖ C/N ë mét sè vËt liÖu th«ng th­êng ®­îc giíi thiÖu ë b¶ng 2.7. B¶ng 2.7. Tû lÖ C/N cña mét sè lo¹i vËt liÖu STT Nguyªn liÖu Tû lÖ C/N 1 Ph©n tr©u, bß 24 – 25 2 Ph©n lîn 12 – 20 3 Ph©n gia cÇm 5 – 15 4 Ph©n ng­êi 2,9 – 10 5 BÌo t©y t­¬i 12 – 25 6 R¬m r¹ kh«, trÊu 48 – 110 Qua b¶ng 2.7 cho thÊy r¬m r¹ kh« lµ lo¹i nguyªn liÖu cã tû lÖ C/N cao nhÊt do ®ã viÖc thñy ph©n yÕm khÝ x¶y ra rÊt chËm ®«i khi cã thÓ kh«ng thñy ph©n ®­îc nh­ trÊu. Tuy nhiªn ®é chøa N vµ C cã thÓ thay ®æi theo ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn cña thùc vËt hoÆc møc ®é ¨n uèng, chÕ ®é nu«i nhèt cña sóc vËt. Cô thÓ ®èi víi ph©n bß s÷a cã thÓ t¹o ra khÝ sinh häc sau 20 ngµy ñ kho¶ng 200 –250 lÝt khÝ sinh häc trªn 1kg vËt liÖu h÷a c¬ cßn víi ph©n bß thÞt th× ®­îc ®Õn 350 – 450 lÝt. Ngoµi ra kh¶ n¨ng khai th¸c khÝ sinh häc cßn chÞu t¸c ®éng cña thêi gian ñ. Thêi gian ñ t¨ng sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng khai th¸c khÝ sinh häc. Th«ng th­êng theo kinh nghiÖm thùc tÕ th× ng­êi ta chän thêi gian ñ lµ 20 ngµy v× nÕu ñ l©u h¬n th× kh¶ n¨ng khai th¸c khÝ sinh häc còng t¨ng lªn rÊt Ýt. 2.3.3. Mét sè yÕu tè ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh s¶n xuÊt khÝ sinh häc Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt khÝ sinh häc chÞu ¶nh h­ëng cña rÊt nhiÒu yÕu tè nh­ng ë ®©y chóng ta chØ xÐt ®Õn nh÷ng yÕu tè quan träng nhÊt cÇn thiÕt nhÊt trong x©y dùng vµ vËn hµnh ®Ó ®¶m b¶o cho thiÕt bÞ ho¹t ®éng tèt nhÊt Møc ®é kþ khÝ: KhÝ sinh häc ®­îc sinh ra do ho¹t ®éng cña nhiÒu vi sinh vËt trong ®ã c¸c vi khuÈn sinh mªtan lµ quan träng nhÊt (vi khuÈn methanogen). Nh­ng vi khuÈn nµy chØ sèng ®­îc trong m«i tr­êng tuyÖt ®èi kh«ng cã «xy (kþ khÝ b¾t buéc). V× vËy ®¶m b¶o m«i tr­êng ph©n hñy tuyÖt ®èi kþ khÝ lµ mét yÕu tè quan träng ®Çu tiªn. NhiÖt ®é: Ho¹t ®éng cña vi khuÈn sinh mªtan chÞu ¶nh h­ëng rÊt nhiÒu cña nhiªt ®é m«i tr­êng. Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn nhiÖt ®é thÝch hîp nhÊt ®èi víi chóng lµ 30 – 400C. NhiÖt ®é thÊp hoÆc thay ®æi ®ét ngét ®Òu lµm cho qu¸ tr×nh sinh mªtan yÕu ®i. NhiÖt ®é m«i tr­êng ph©n hñy xuèng