Tại Việt Nam, chăn nuôi ngày càng tăng trưởng và phát triển đã đóng góp gần 27% GDP của ngành nông nghiệp, sản phẩm chăn nuôi không những đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thực phẩm cho gần 95 triệu dân trong nước, mà còn đóng góp đáng kể vào mục tiêu xuất khẩu.
Tuy nhiên, mặt trái của sự phát triển chăn nuôi là vấn đề chất thải (cả chất thải rắn) và nước thải. Theo ước tính, hàng năm các khu vực chăn nuôi sản sinh ra hàng trăm triệu tấn phân và một lượng lớn nước thải gây mất vệ sinh môi trường, gây mùi hôi thối làm ô nhiễm nước, đất và không khí tại các vùng lân cận của khu vực chăn nuôi. Gần đây sản xuất nông nghiệp theo hướng nông trại đã hình thành và phát triển, nhiều trang trại chăn nuôi cũng gia tăng và vấn đề môi trường đã trở nên quan trọng.
Để phát triển chăn nuôi bền vững, mục tiêu đặt ra là phải chuyển đổi cơ cấu sản xuất sao cho vừa phát triển kinh tế nông trại mang lại lợi ích cho người chăn nuôi, vừa có thể tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu sẵn có ở địa phương mà không gây ô nhiễm môi trường.
Các mô hình chăn nuôi quy mô công nghiệp và bán công nghiệp
Điển hình là tỉnh Thanh Hóa, theo Báo cáo của Sở Nông nghiệp và Môi trường Thanh Hóa, hiện nay, trên địa bàn tỉnh có khoảng gần 910.125 con lợn, trong đó phân theo quy mô thì quy mô chăn nuôi 1 - 29 con là 564.285 con (chiếm 62% tổng đàn); quy mô 30 - 99 con là 89.449 con (chiếm 9,8% tổng đàn); quy mô 100 - 299 con là 60.966 con (chiếm 6,7% tổng đàn); quy mô 300 con trở lên là 155.930 con (chiếm 17,1%); doanh nghiệp là 39.495 con (chiếm 4,3% tổng đàn). Như vậy có thể thấy, nhóm quy mô chăn nuôi lớn từ 300 con trở lên và doanh nghiệp đang có xu hướng phát triển và tăng mạnh. Số trang trại chăn nuôi lợn quy mô lớn 56 trang trại, quy mô vừa 337 trang trại, quy mô nhỏ 759 trang trại (chăn nuôi trang trại chiếm 37% tổng đàn lợn).
Ở quy mô này công nghệ xử lý chất thải được áp dụng phổ biến là xây bể biogas để phân hủy chất thải và tạo khí sinh học. Tuy nhiên, lượng khí thu được qua quá trình phân giải sinh học (biogas) ở các bể quy mô lớn lại không được sử dụng hết nếu chỉ dùng để dun nấu vì thế một số nơi người ta xả khí thừa ra ngoài môi trường hoặc đốt. Giải pháp này không những gây lãng phí rất lớn nguồn năng lượng tái tạo mà còn góp phần tăng thêm lượng khí nhà kính phát thải vào môi trường.
Bể Biogas được sử dụng phổ biến ở các trang trại để xử lý chất thải chăn nuôi.
Sớm nhìn nhận ra những vấn đề khó khăn, nguy cơ tiềm tàng này, Viện Năng lượng Việt Nam đã nghiên cứu, chế tạo mô hình máy phát điện chạy bằng khí sinh học từ những năm 1998-1999 và cho ra đời mô hình đầu tiên vào năm 2007, bước đầu đã cho kết quả tích cực về việc tương lai có thể thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch bằng nguồn nhiên liệu tái tạo; tuy nhiên do hạn chế về công nghệ thời điểm đó mà nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở mô hình thực nghiệm và động cơ chỉ mới đạt công suất nhỏ, chưa xử lý hiệu quả được các vấn đề nêu trên
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo cũng như đà tăng trưởng theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng cao như hiện nay, không ít nhóm nghiên cứu đã dày công sức nghiên cứu và chuyển đối các thiết bị, máy phát điện chạy bằng xăng/diezel sang máy phát điện chạy bằng khí sinh học khi nhìn thấy khó khăn cũng như cơ hội phát triển.
Một trong số các đơn vị đầu tiên đã mạnh dạn thực hiện mô hình thử nghiệm "Hiệu quả mô hình chạy máy phát điện bằng khí sinh học tại các trang trại chăn nuôi" là Công ty Cổ phần E-Green, nơi thực hiện là trang trại nuôi lợn của Công ty Cổ phần Nông sản thực phẩm Việt Hưng, địa chỉ: xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa (nay là xã Ngọc Trạo, tỉnh Thanh Hóa) với các đặc điểm của trang trại như sau:
- Quy mô chăn nuôi: 600 nái và 6.000 lợn thịt.
- Nhu cầu sử dụng điện cao: 120.000.000đ/tháng - 230.000.000đ/tháng, tùy theo mùa, mùa hè sử dụng nhiều hơn mùa đông cho hệ thống làm mát.
- Chất lượng điện của khu vực: không được tốt, đặc biệt năm 2022 đến nay điện bị cắt thường xuyên, tần suất sử dụng máy phát điện cao vào các thời điểm lợn sinh sản.
- Đã có bể biogas kiểu hồ phủ bạt HDPE thể tích 2.500 m3, có xây gạch bảo vệ xung quanh.
Sơ đồ bố trí hệ thống máy phát điện sinh học tại trạng trại
KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
Trang trại chăn nuôi của Công ty Cổ phần Nông sản Việt Hưng có 06 dãy chuồng, mức tiêu thụ điện bình quân tháng của năm 2022 là 187.145.908 đồng, trong đó có 06 tháng cao điểm từ tháng 05 đến tháng 10 tiền điện trên 200 triệu/tháng. Máy được lắp đặt từ tháng 09, chạy thử tháng 10 - 11 và vận hành ổn định từ tháng 12 với thời gian chạy máy trung bình 08 - 10 giờ/ngày vào các khung giờ cao điểm và khi chất lượng điện lưới thấp, đặc biệt vào mùa hè. Kết quả trang trại đã tiết kiệm được trung bình 30 - 50% chi phí điện/tháng. Thống kê cho thấy, chi phí điện của trang trại giảm hẳn sau khi lắp đặt máy phát điện khí sinh học, tuy nhiên, vào tháng 04/2023 máy bị trục trặc phải ngừng để sửa chữa do chạy quá tải cũng như vận hành còn chưa đảm bảo các yếu tố kỹ thuật. Cũng thời gian này, một số bộ phận của máy phải điều chỉnh lại nên đến giữa tháng 6 máy mới vận hành ổn định trở lại.
Như vậy, trên thực tế máy phát điện biogas đã đảm bảo trên 50% lượng điện tiêu thụ tại trang trại cũng đồng nghĩa đã giúp cho trang trại chủ động nguồn điện và tiết kiệm hơn 50% chi phí cho tiền điện hàng tháng.
Hiệu quả sử dụng điện từ máy phát điện Biogas
Sự thay đổi chi phí điện khi sử dụng máy phát điện Biogas
KẾT LUẬN:
Với những lợi ích mang lại, máy phát điện chạy bằng khí sinh học trong tương lai sẽ trở thành công cụ đắc lực cho ngành chăn nuôi nói riêng, nền nông nghiệp nói chung trong vấn đề xử lý chất thải cũng như tận dụng nguồn tài nguyên tái tạo, tiết kiệm chi phí vận hành, mang lại nguồn lợi bền vững cho người dân đồng thời góp phần bảo vệ môi trường xanh sạch.
Để mô hình sớm được nhân rộng và trở nên phổ biến, yêu cầu đặt ra chính là cần sự chung tay của các cơ quan Nhà nước và đơn vị doanh nghiệp, cá nhân tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm để có thể đánh giá hiệu quả mô hình một cách toàn diện hơn, cải thiện những khó khăn vẫn còn tồn tại của mô hình, soạn thảo tài liệu hướng dẫn chi tiết để các trang trại có thể vận hành máy an toàn và hiệu quả. Có như vậy thì mới có thể sớm nhân rộng thành công mô hình này trên quy mô cả nước cũng như lan tỏa đến các quốc gia lân cận.
Tham quan mô hình máy phát điện chạy bằng khí sinh học
Nguồn: Tạp chí Môi trường