CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ MÔ HÌNH BIOGAS VÀ LỢI ÍCH – CHI PHÍ MÔ HÌNH BIOGAS
MÔ HÌNH BIOGAS
Biogas là sản phẩm của quá trình phân giải chất thải động vật và thực vật trong điều kiện không có oxy Trong tự nhiên, biogas thường hình thành ở các khu vực như đầm lầy và đáy hồ ao tù đọng Hỗn hợp khí này chủ yếu bao gồm Metan (CH4) và Cacbonic (CO2).
Biogas cháy với ngọn lửa xanh, không sinh khói, tạo ra nhiệt độ và nhiệt lượng cao Cụ thể, 1m³ khí biogas khi cháy có thể phát ra từ 4.700 đến 5.900 kcal, tùy thuộc vào hàm lượng metan (CH4) có trong khí, mà hàm lượng này lại phụ thuộc vào nguyên liệu được sử dụng trong quá trình ủ.
Khí sinh học là hỗn hợp khí metan và khí cacbonic, trong đó metan chiếm đến 60%, được hình thành từ quá trình phân giải chất thải của người, động vật và thực vật trong điều kiện kín khí Mỗi mét khối khí sinh học tương đương với 2,2 kW điện năng, cho phép sử dụng để nấu nướng, thắp sáng, và làm nhiên liệu cho máy phát điện cũng như máy bơm nước.
Theo tính toán của các nhà chuyên môn, mỗi con lợn thải ra môi trường khoảng
Mỗi năm, 1 tấn phân có thể sản xuất được 13,5 triệu m³ khí metan, tương đương gần 30 triệu kWh điện năng nếu được thu gom để sản xuất Biogas Việc sử dụng Biogas trong các hộ gia đình nông thôn không chỉ giúp tiết kiệm chi phí điện và chất đốt mà còn giảm giá thành chăn nuôi từ 7-10%.
Theo các chuyên gia, công trình khí sinh học giúp phân giải vi khuẩn gây hại trong phân và chất thải chăn nuôi thành khí gas và nước, với năng suất gas đạt từ 0,5 – 0,6m³ dịch phân giải mỗi ngày Hệ thống này diệt 99% trứng giun sán trong nước thải, cho phép tận dụng làm phân vi sinh hoặc tưới rau sạch, mang lại nguồn phân bón an toàn cho canh tác và hạn chế sự phát triển của côn trùng, giúp giảm dịch hại từ 70 – 80%, bảo vệ sức khỏe người nông dân Chất thải từ công trình khí sinh học bao gồm nước thải lỏng và phụ phẩm đặc, được xem là sản phẩm có giá trị cho nhiều mục đích như trồng trọt, chăn nuôi, nuôi thủy sản, và có thể sử dụng làm thức ăn bổ sung cho lợn hoặc phân bón cho ao cá một cách hiệu quả và vệ sinh.
1.1.2 Lợi ích của mô hình Biogas
Lợi ích của mô hình hầm biogas phụ thuộc vào quy mô của nó, nhưng nhìn chung, việc áp dụng mô hình này mang lại nhiều lợi ích cụ thể.
Khí sinh học có nhiều ứng dụng hữu ích trong cuộc sống, bao gồm việc sử dụng làm nhiên liệu cho đun nấu giống như khí dầu mỏ hóa lỏng (gas), cung cấp ánh sáng cho các thiết bị chiếu sáng như đèn dầu, và vận hành các động cơ đốt trong cho máy xay sát, máy bơm nước, cũng như máy phát điện Ngoài ra, khí sinh học còn hỗ trợ trong việc chạy tủ lạnh, máy ấp trứng, úm gà con, nuôi tằm và cung cấp nhiệt cho các hoạt động sưởi ấm.
Ngoài mục đích dùng để cung cấp năng lượng, khí sinh học còn dùng để bảo quản rau, quả, ngũ cốc
Nguyên liệu được nạp vào thiết bị khí sinh học sẽ chuyển hóa một phần thành khí sinh học, trong khi phần còn lại được hình thành dưới dạng đặc (váng và bã cặn) và lỏng (nước xả), được gọi chung là phụ phẩm Những phụ phẩm này rất có giá trị và có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như làm phân bón.
12 bón, xử lý hạt giống, làm thức ăn bổ sung cho gia súc, gia cầm, nuôi thủy sản, nuôi giun…
- L ợ i ích t ừ vi ệ c c ả i t ạ o môi tr ườ ng Đun nấu bằng khí sinh học không khói bụi, nóng bức Do vậy giảm được các bệnh về phổi và mắt cho người
Phân được xử lý giúp tiêu diệt trứng giun sán và vi trùng gây bệnh, ngăn chặn sự phát triển của ruồi nhặng Điều này góp phần giảm thiểu các bệnh giun sán và các bệnh truyền nhiễm.
Phân khí sinh học không chỉ giúp hạn chế sâu bệnh, giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu mà còn cải tạo đất, bảo vệ đất khỏi tình trạng bạc màu và xói mòn.
Sản xuất metan sinh học từ chất thải thông qua quá trình ủ kỵ khí trong thời gian dài giúp giảm đến 90% ký sinh trùng gây bệnh và loại bỏ mùi hôi khó chịu Nhờ đó, vấn đề vệ sinh môi trường được cải thiện đáng kể.
Hầm ủ Biogas có thể được xây dựng với nhiều công suất khác nhau, yêu cầu vốn đầu tư thấp và sử dụng nguyên liệu dễ dàng có sẵn, do đó rất phù hợp với các nền kinh tế đang phát triển Năng lượng Biogas được ứng dụng trong việc nấu nướng, chiếu sáng và vận hành máy móc, mang lại cuộc sống văn minh và tiện nghi hơn cho khu vực nông thôn.
Biogas mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường, hứa hẹn sẽ đóng góp đáng kể vào việc giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn chất đốt sinh hoạt hiện nay.
1.1.3 Nguồn nguyên liệu để sản xuất Biogas
1.1.3.1 Nguồn nguyên liệu có nguồn gốc động vật
Chất thải động vật bao gồm phân và nước tiểu của con người, gia súc, gia cầm, cũng như các bộ phận cơ thể của động vật như xác chết, rác thải từ lò mổ và cơ sở chế biến thủy hải sản.
Bảng 1.1 Lượng chất thải hàng ngày của động vật Động vật Lượng chất thải hàng ngày (kg/ngày/cá thể)
Nguồn: Thiết bị khí sinh học KT1 và KT2, Nguyễn Quang Khải [6]
Các loại phân được xử lý trong hệ tiêu hóa của động vật có khả năng phân hủy nhanh chóng để tạo ra khí sinh học Tuy nhiên, thời gian phân hủy của chúng chỉ kéo dài khoảng 2 đến 3 tháng, và tổng sản lượng khí thu được từ 1kg phân không lớn.
ÁP DỤNG VÀ NHÂN RỘNG MÔ HÌNH BIOGAS CẤP HỘ Ở NÔNG THÔN 24 1 Điều kiện áp dụng mô hình Biogas ở hộ gia đình
1.2.1 Điều kiện áp dụng mô hình Biogas ở hộ gia đình
Việc thực hiện Biogas mang lại nhiều lợi ích thiết thực, đặc biệt trong bối cảnh tiềm năng của Việt Nam có thể mở rộng mô hình này Hiện nay, đã có nhiều mô hình cải tiến Biogas được áp dụng trên toàn quốc Tuy nhiên, để triển khai Biogas, đặc biệt là hầm vòm cuốn, cần đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật và điều kiện cụ thể nhằm thu được hiệu quả cao, nhất là đối với quy mô hộ gia đình.
- Người dân muốn xây dựng hầm Biogas phải có ít nhất 4 con bò hoặc 1 trâu và
10 con lợn nái, hoặc 1 con bò và 5 con lợn Đây là yêu cầu cơ bản nhất để đáp ứng nguồn nguyên liệu đầu vào
Người dân cần xây dựng một chuồng trại cố định cách hầm Biogas không quá 20m để đảm bảo cung cấp nguyên liệu liên tục Khoảng cách này giúp giảm chi phí và tạo thuận lợi trong quá trình thực hiện và sử dụng Biogas.
Vật nuôi cần được nhốt trong chuồng ít nhất 12 tiếng mỗi đêm để thu gom chất thải và bảo vệ môi trường Việc nhốt vật nuôi vào ban đêm không chỉ giúp giảm thiểu lượng chất thải ra môi trường mà còn đảm bảo vệ sinh cho khu vực nuôi trồng, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Chuồng trại cần thiết phải được thiết kế với cống thoát nối thẳng vào hầm Biogas, giúp dẫn nguyên liệu vào hầm một cách hiệu quả Điều này không chỉ ngăn chặn sự thất thoát ra khu vực xung quanh mà còn giúp giảm thiểu mùi hôi thối, đảm bảo môi trường sống trong sạch hơn.
Khu vực chăn nuôi cần có giếng nước hoặc nguồn nước ổn định quanh năm, không được cách hầm Biogas quá 20m Khoảng cách này không chỉ đảm bảo cung cấp nước liên tục mà còn giúp giảm chi phí trong quá trình thực hiện.
Khí Biogas được sử dụng hiệu quả trong các khu vực như bếp, với khoảng cách tối đa không vượt quá 100m từ hầm chứa Khoảng cách này không chỉ đảm bảo tối ưu hóa chi phí mà còn thuận lợi cho việc kiểm tra và vận hành hệ thống.
Gia đình cần chú trọng đến việc sử dụng khí và phân đã phân huỷ để xây dựng hầm Biogas, nhằm giảm ô nhiễm môi trường Khi người dân là chủ sở hữu hầm Biogas, họ sẽ có trách nhiệm hơn trong việc thực hiện Hầm Biogas không chỉ cần đảm bảo an toàn khi sử dụng mà còn mang lại lợi ích lớn cho cả cá nhân lẫn cộng đồng.
Người dân cần có đủ khả năng kinh tế, nguyên vật liệu và nhân công để xây dựng hầm Biogas Hiện tại, các hầm Biogas đang được nghiên cứu và thử nghiệm, nhận được nhiều nguồn kinh phí hỗ trợ từ cá nhân và tổ chức khác nhau.
Để mở rộng mô hình này, cần dựa vào sự ủng hộ của người dân Việc người dân hiểu rõ lợi ích của mô hình sẽ là yếu tố quyết định cho sự phát triển bền vững.
Để duy trì và bảo dưỡng hầm Biogas, người sử dụng cần có thời gian và nhân công phù hợp Việc vận hành hầm Biogas yêu cầu tuân thủ các kỹ thuật nhất định, bao gồm cung cấp đủ nguyên liệu và kiểm tra tình trạng rò rỉ Người sử dụng là người hiểu rõ nhất về các vấn đề liên quan đến hầm Biogas và luôn quan tâm đến việc đảm bảo hiệu quả hoạt động của nó.
Một hầm Biogas đạt tiêu chuẩn cần được chú trọng từ nhiều khía cạnh và yêu cầu sự phối hợp giữa các cơ quan, tổ chức Trước khi xây dựng, cần nghiên cứu các mô hình thí điểm đã được thực hiện trước đó Hầm Biogas thí điểm nên được đặt ở vị trí thuận lợi và đội ngũ nhân lực cần là những người tận tâm, được cộng đồng địa phương chấp nhận.
Trong tương lai, hầm Biogas sẽ tiếp tục là giải pháp hiệu quả cho vấn đề môi trường nông thôn, đặc biệt khi chăn nuôi chuyển hướng sang hình thức nuôi nhốt và cố định Nhiều hộ gia đình đã mạnh dạn vay vốn để mở rộng chăn nuôi thành trang trại, tuy nhiên, việc mở rộng Biogas cần tuân thủ các điều kiện cụ thể để đảm bảo hiệu quả cho người sử dụng.
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc áp dụng mô hình Biogas
Năng suất và chất lượng biogas chủ yếu phụ thuộc vào 6 yếu tố cơ bản, trong đó khí CH4 là thành phần chính Các yếu tố này bao gồm môi trường kỵ khí, nhiệt độ phù hợp, độ pH thích hợp, tỷ lệ pha loãng giữa phân động vật và nước, thời gian lưu trong bể phân huỷ, và các tác động hoá học ảnh hưởng đến vi sinh vật.
Từ 6 yếu tố quyết định năng suất chất lượng Biogas nêu trên và thực tiễn đã rút ra một số kinh nghiệm trong quá trình xây dựng và sử dụng Để có công trình Biogas sử dụng hiệu quả, trong quá trình xây dựng cần lưu ý các vấn đề sau:
Để duy trì môi trường kỵ khí hiệu quả, các bể chứa cần được xây dựng và trát kỹ lưỡng, đảm bảo không bị rò rỉ nước và khí Việc tuân thủ thiết kế là rất quan trọng, giúp kiểm soát nguyên liệu đầu vào và thải ra từ bể chứa thông qua hệ thống xi phông và tuần hoàn tự nhiên.
- Nhiệt độ thích hợp để vi sinh vật hoạt động trong bể phân huỷ phát huy là 30 –
PHÂN TÍCH LỢI ÍCH – CHI PHÍ MÔ HÌNH BIOGAS
Phân tích lợi ích – chi phí là công cụ quan trọng trong việc đưa ra quyết định chính sách công, giúp xác định chính sách hoặc chương trình nào nên được thực hiện từ góc độ lợi ích của toàn xã hội, thay vì chỉ dựa trên lợi ích của một doanh nghiệp cụ thể.
1.3.1 Chi phí đầu tư hầm khí biogas và phương pháp tính toán
Chi phí là khoản tiền phải bỏ ra để tạo ra hay có được hàng hóa, dịch vụ nào đó Chi phí của mô hình Biogas bao gồm:
- Chi phí xây dựng 1 hầm Biogas: chi phí thuê công lao động, chi phí mua nguyên vật liệu xây dựng (xi măng, cát, gạch…), ống dẫn gas…
Mô hình Biogas thường được sử dụng lâu dài, qua nhiều năm nên ta phải hiện giá chi phí (PVC) để tính toán
(1 + r) Trong đó, C0: Chi phí ban đầu
C1,…, Ct: Chi phí năm 1, năm t r: Suất chiết khấu t: Thời gian
1.3.2 Lợi ích sử dụng hầm khí biogas và phương pháp định giá
Lợi ích là phần chi phí, phần thiệt hại giảm xuống khi sử dụng hàng hóa, dịch vụ nào đó
Mô hình Biogas mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường cho các hộ gia đình Việc sử dụng bếp Biogas giúp tiết kiệm nhiên liệu như than và củi, đồng thời năng lượng Biogas cũng có thể thay thế cho các thiết bị điện, giảm chi phí tiền điện hàng tháng Hơn nữa, phụ phẩm từ mô hình Biogas có thể được sử dụng làm phân bón cho cây trồng và thức ăn cho gia súc, tối ưu hóa nguồn tài nguyên sẵn có.
Mô hình Biogas mang lại lợi ích đáng kể cho các gia đình bằng cách giảm chi tiêu hàng tháng Để đánh giá lợi ích hàng năm, cần tính toán theo giá trị hiện tại (PVB), từ đó cho thấy sự tiết kiệm chi phí lâu dài và hiệu quả kinh tế của mô hình này.
Trong đó, B0: Lợi ích xuất hiện ở năm 0
B1,…, Bt: Lợi ích năm 1, năm t r: Suất chiết khấu t: Thời gian
1.3.3 Hệ thống chỉ tiêu phân tích NPV, BCR và IRR
- Giá trị hiện tại ròng (NPV): là khoảng chênh lệch giữa giá trị hiện tại của lợi ích và giá trị hiện tại của chi phí
Các phương án có NPV dương là các phương án đáng mong muốn
- Tỷ số lợi ích - chi phí (BCR): là tỷ số hiện giá của các lợi ích so với hiện giá của các chi phí
Tỷ số này lớn hơn 1 khi lợi ích chiết khấu vượt quá chi phí chiết khấu, điều này cho thấy rằng tất cả các phương án có tỷ số lớn hơn 1 đều mang lại lợi ích và nên được ưu tiên.
- Suất nội hoàn (IRR): là suất chiết khấu mà tại đó hiện giá lợi ích bằng hiện giá chi phí (hoặc hiện giá ròng bằng 0)
Ta có thể tính IRR bằng cách tìm ra lãi suất mà tại đó: PVB = PVC, tức là:
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG GIOGAS TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
Cuối những năm 1890, Louis Mouras ở Pháp đã đăng ký bản quyền cho bể chứa phân kín, đánh dấu sự khởi đầu của công nghệ xử lý chất thải Đến năm 1930, quá trình phân hủy yếm khí các phế thải nông nghiệp để sản xuất khí gas bắt đầu phát triển, đặc biệt tại Pháp và Đức trong những năm 1940 Trong thập kỷ 1960, việc ủ lên men khí gas chỉ chú trọng vào phân động vật, nhưng cuộc khủng hoảng năng lượng năm 1970 đã thúc đẩy việc phát triển công nghệ phân hủy yếm khí chất thải để sản xuất khí đốt Các nghiên cứu và thành công trong lĩnh vực này đã đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ xử lý chất thải.
- Cuốn sách Sản xuất Metan từ phân lợn bằng quá trình Mesophillic của tác giả Humenik và cộng sự, năm 1979
- Tài liệu về phân huỷ yếm khí của Hội nghị quốc tế về Chất thải chăn nuôi, năm
Mặc dù công nghệ Biogas từng được quan tâm, nhưng trong những năm sau đó, sự chú ý giảm sút do giá nhiên liệu thấp và các vấn đề kỹ thuật với bể ủ Biogas Tuy nhiên, vào những năm 1990, mối quan tâm đối với công nghệ này đã được phục hồi.
Chương trình AgSTAR của Mỹ đã đạt được thành công trong việc xử lý chất thải và sản xuất năng lượng, với kết quả là 75 hệ thống ủ được triển khai cho các trại nuôi lợn và trại sản xuất bơ sữa.
- Dự án NCSU Smithfield, năm 2001 ở trang trại Barham về khôi phục tài nguyên sinh học – Xử lý chất thải chăn nuôi lợn và ủ Biogas ở nhiệt độ thường
- Cuốn sách Smithfield Belt System – Ủ Biogas cho chất thải khô, ở nhiệt độ cao của Humenik và cộng sự năm 2004
Công nghệ Biogas đã được áp dụng thành công tại nhiều quốc gia như Na Uy, Đan Mạch, Phần Lan, Đức, Thụy Điển, Lavita và Ledniznis, cùng với một số nhà máy thiết kế ở Châu Á và Châu Phi Việc chế biến và tái chế chất thải hữu cơ mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc biến đổi chất thải thành nguồn tài nguyên thương mại có giá trị, tiết kiệm diện tích đất chôn lấp, kiểm soát ô nhiễm môi trường từ chất thải độc hại, và nâng cao khả năng tài chính cho các đô thị và cộng đồng nơi có nhà máy hoạt động.
Công nghệ Biogas đang phát triển mạnh mẽ với nhiều đặc tính ưu việt, đặc biệt trong bối cảnh đất đai hạn chế Hệ thống cần phải gọn nhẹ và tiết kiệm không gian, đồng thời ổn định trong việc sản xuất khí và chế tạo phân bón trung tính Việc bảo trì và duy tu hệ thống cũng phải thuận tiện Để đảm bảo tính cạnh tranh về tài chính, chi phí vốn và chi phí vận hành cần được tối ưu hóa, cùng với việc tự động hóa kiểm soát toàn bộ quy trình.
Công nghệ khí sinh học đang chú ý phát triển để xử lý chất thải công nông nghiệp ở các nước đang phát triển lẫn các nước phát triển
Tính đến cuối năm 1988, Trung Quốc đã xây dựng 2.719 công trình khí sinh học quy mô lớn và vừa tại các trại chăn nuôi, nhà máy chế biến thực phẩm và khu dân cư, với tốc độ tăng trưởng trung bình 300 công trình mỗi năm Hệ thống này đóng góp đáng kể vào sản xuất năng lượng tái tạo và bảo vệ môi trường.
Việt Nam sản xuất 20 triệu m³ khí sinh học, phục vụ cho 5,59 triệu hộ gia đình và cung cấp điện với công suất 866 kW Ngoài ra, sản lượng thương mại đạt 24.900 tấn phân bón và 7.000 tấn thức ăn gia súc Tại Cộng hòa Liên bang Đức, sự phát triển các công trình khí sinh học đang gia tăng mạnh mẽ.
Trong những năm 1990, sản lượng thiết bị đạt 100 đơn vị mỗi năm, tăng lên 200 đơn vị vào năm 2000 Hầu hết các công trình có thể tích phân huỷ từ 1.000 đến 1.500m3, với công suất khí từ 100 đến 500m3 Đặc biệt, trong giai đoạn 1996 – 1997, nhà thầu đã hoàn thành việc xây dựng một nhà máy khí vi sinh tại Pastitz.
Nhà máy khí vi sinh có công suất 2.880 tấn/ngày, được thiết kế với hệ thống điều khiển bằng máy tính và điện Vào năm 1999 – 2000, Mering đã tham gia đấu thầu thiết kế kỹ thuật và xây dựng hệ thống kiểm soát điện cho nhà máy chế biến thịt và xương.
Từ năm 1999 đến 2001, chúng tôi đã hợp tác tư vấn với nhà máy khí vi sinh Aarhus Nord tại Đan Mạch để thực hiện dự án mở rộng nhà máy, nhằm tiếp nhận nguồn rác hộ gia đình đã được phân loại.
Tại Ấn Độ, khí biogas được sản xuất từ quá trình kỵ khí của phân tại các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ, với ước tính có hơn 2 triệu hộ gia đình đang sử dụng.
Khí Biogas được dẫn qua các đường ống khí đốt và kết nối đến bếp thông qua van điều khiển, giúp việc sử dụng trở nên đơn giản Việc đốt khí Biogas tạo ra ít mùi và khói, làm cho nó trở thành một nguồn năng lượng thân thiện với môi trường Với chi phí thấp và dễ dàng thực hiện, Biogas là một giải pháp lý tưởng cho nhu cầu năng lượng ở nông thôn.
1.4.2 Tình hình sử dụng Biogas ở Việt Nam
Công nghệ Biogas đã được nghiên cứu và triển khai ở Việt Nam từ những năm
Trước năm 1980, nghiên cứu về hầm ủ biogas tại Việt Nam chủ yếu diễn ra ở một số Viện nghiên cứu và Trường đại học, với quy mô nhỏ và không hiệu quả Các thử nghiệm với hầm biogas có dung tích khoảng 15 – 20m3 gặp nhiều khó khăn, bao gồm thiếu nguyên liệu đầu vào và thiết kế hầm không hợp lý Do đó, những nghiên cứu này không đạt được kết quả mong muốn và nhanh chóng bị ngừng lại.
Vào những năm 1990, phong trào phát triển công nghệ hầm ủ Biogas tại Việt Nam bắt đầu bùng nổ nhờ sự hỗ trợ kỹ thuật từ các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành, mang lại một số thành công đáng kể.
- Hầm Biogas xây bằng gạch, nắp kim loại nổi (Viện Năng Lượng)
- Hầm Biogas xây bằng gạch nắp dạng vòm (Viện Năng Lượng)
- Hầm Biogas xi măng cốt tre, nắp hình trụ Loại này sau đó không được áp dụng do bị nứt, rò rỉ
- Hầm Biogas xi măng cốt thép nắp hình trụ (Đại học Cần Thơ)
Quá trình nghiên cứu đã được chuẩn bị rất chi tiết và được triển khai rất nhiều dự án Biogas trong những năm gần đây:
- Trung tâm Năng Lượng mới, Đại học Cần Thơ tiếp tục phát triển các kiểu bể Biogas ở miền Nam với sự hợp tác của Đức và Thái Lan
Dự án SAREC S2 VIE 22 bao gồm sự hợp tác giữa Viện Chăn Nuôi, Đại học Cần Thơ, Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và Đại học Nông Lâm Huế nhằm phát triển thiết bị ủ Biogas bằng túi nhựa Mục tiêu của dự án là phổ biến rộng rãi công nghệ này trên toàn quốc.
TÌNH HÌNH ÁP DỤNG VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ MÔ HÌNH BIOGAS CỦA CÁC NÔNG HỘ Ở THỪA THIÊN HUẾ
TÌNH HÌNH ÁP DỤNG MÔ HÌNH BIOGAS CỦA CÁC NÔNG HỘ Ở TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
2.1.1 Một số đặc điểm kinh tế xã hội của tỉnh Thừa Thiên Huế
Thừa Thiên Huế, tỉnh nằm trong vùng khí hậu khắc nghiệt miền Trung, chỉ chiếm 1,52% diện tích và 1,25% dân số của Việt Nam Mặc dù quy mô nền kinh tế nhỏ, tỉnh này lại là một trong những trung tâm văn hóa, du lịch, giáo dục và y tế lớn của đất nước, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế của vùng kinh tế trọng điểm miền Trung.
Thừa Thiên Huế, tỉnh cực Nam của miền duyên hải Bắc Trung bộ, có diện tích 5.033,2 km² và tọa lạc giữa vĩ độ 15059’30” - 16044’30” vĩ Bắc Tỉnh này giáp với tỉnh Quảng Trị ở phía Bắc, thành phố Đà Nẵng ở phía Nam, nước Cộng Hòa Dân chủ Nhân dân Lào ở phía Tây, và Biển Đông ở phía Đông Với vị trí chiến lược trên trục giao thông Bắc – Nam, Thừa Thiên Huế có quốc lộ 1A, đường mòn Hồ Chí Minh và đường sắt xuyên Việt, đồng thời là một trong ba tỉnh thuộc trục hành lang kinh tế Đông Tây nối Thái Lan, Lào và Việt Nam qua đường 9 Tỉnh còn sở hữu bờ biển dài 128 km, hai cảng biển Thuận An và Chân Mây, cùng với cảng hàng không Phú Bài và 81 km biên giới.
Tỉnh Thừa Thiên Huế có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển sản xuất hàng hóa và mở rộng giao lưu kinh tế, xã hội với các tỉnh trong nước và quốc tế Với địa hình trải dài 127 km và chiều rộng trung bình hẹp, tỉnh này tạo cơ hội cho việc kết nối và phát triển kinh tế.
Tỉnh có địa hình phức tạp và chia cắt mạnh, với 70% diện tích là đồi núi, bao gồm các dạng rừng núi, gò đồi, đồng bằng duyên hải, đầm phá và cát ven biển Phía Tây tỉnh chủ yếu là núi đồi, trong khi các lưu vực sông lớn như sông Hương, sông Bồ, sông Truồi và sông Ô Lâu tạo nên các bồn địa trũng Đồng bằng ven biển nhỏ hẹp xung quanh đầm phá rộng 22.000 ha, lớn nhất Đông Nam Á, mang lại tiềm năng phong phú về động thực vật.
Khí hậu Thừa Thiên Huế đặc trưng cho vùng chuyển tiếp giữa hai miền Nam và Bắc, với sự phân chia rõ rệt thành hai mùa: mùa lạnh và mùa nóng Mùa lạnh, diễn ra từ tháng 12 đến tháng 2, có nhiệt độ trung bình khoảng 20,3°C Ngược lại, mùa nóng kéo dài từ tháng 6 đến tháng 9, với nhiệt độ trung bình dao động từ 27 đến 28°C.
Thừa Thiên Huế có lượng mưa trung bình khoảng 2.993,8 mm, với 165 ngày mưa mỗi năm, nhưng lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng Đặc biệt, lượng mưa lớn nhất đạt 1.523,9 mm thường rơi vào các tháng 9 và 10 Sự xuất hiện của mưa lớn và bão lụt gây ra nhiều khó khăn cho người dân trong sản xuất và chế biến nông sản.
Khí hậu Thừa Thiên Huế mang đặc trưng nhiệt đới gió mùa với hai mùa gió chính: gió mùa đông và gió mùa hè Gió mùa đông thổi từ Đông Bắc, thường kèm theo những đợt gió Đông hoặc Đông Nam làm thời tiết ấm lên, nhưng cũng gây ra những đợt lạnh và mưa nhiều, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp Trong khi đó, gió mùa hè từ Ấn Độ Dương theo hướng Tây Nam, bị dãy núi Trường Sơn chặn lại, dẫn đến thời tiết khô nóng.
Tình hình hành chính – dân c ư và v ă n hóa – xã h ộ i Ước tính đến năm 2013, dân số tỉnh Thừa Thiên Huế là 1.123,8 ngàn người với
Tỉnh có 24 dân tộc sinh sống, với tốc độ tăng dân số đạt 1,12%, tương đương với mức tăng chung của cả nước Dân số thành thị chiếm 48,40%, trong khi nông thôn là 51,60% Về cơ cấu giới tính, nam giới chiếm 49,41% và nữ giới chiếm 50,59% Đáng chú ý, tỷ lệ dân cư thành thị đã tăng nhanh chóng từ 35,48% vào năm 2008 lên 48,40% vào năm nay.
Năm 2013 đánh dấu sự hình thành của thị xã Hương Thủy và Hương Trà, cho thấy sự phát triển đô thị của tỉnh Cơ cấu dân số theo giới tính tại tỉnh này khá cân bằng, mặc dù tỷ lệ nam giới trong giai đoạn này vẫn có sự chênh lệch nhất định.
Từ năm 2007 đến 2013, Việt Nam ghi nhận sự gia tăng tổng dân số, điều này phản ánh xu hướng mất cân đối trong tỷ lệ sinh bé trai và bé gái.
Bảng 2.1 Cơ cấu dân số Thừa Thiên Huế theo khu vực và theo giới giai đoạn 2007-2013
Nguồn: Tổng cục thống kê VN và Cục thống kê Thừa Thiên Huế
Phân theo giới tính Phân theo thành thị, nông thôn Nam (%) Nữ (%) Thành thị (%) Nông thôn (%)
Hành chính Đến năm 2013, tỉnh Thừa Thiên Huế có 6 huyện, 2 thị xã và 1 thành phố, với
Tỉnh có tổng cộng 152 xã, phường và thị trấn, trong đó bao gồm 11 đô thị Thành phố Huế được phân loại là đô thị loại 1 trực thuộc tỉnh, cùng với hai thị trấn Phú Bài thuộc thị xã Hương Thủy và Tứ Hạ thuộc thị xã Hương Trà, được xếp hạng là đô thị loại 4.
Bảng 2.2 Thống kê đơn vị hành chính tỉnh Thừa Thiên Huế
STT Thành phố, thị xã và huyện Số xã
1 Thành phố Huế (tỉnh lỵ) 0 27 70,99
Nguồn: Cục thống kê Thừa Thiên Huế
Bản đồ 2.1 Bản đồ hành chính tỉnh Thừa Thiên Huế
Thừa Thiên Huế, sau Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội, là một trong những trung tâm văn hóa và giáo dục lớn của Việt Nam, với 393 trường trung học phổ thông, 8 trường đại học, 8 trường cao đẳng và 8 trường trung cấp chuyên nghiệp Hệ thống giáo dục tại đây được đầu tư kiên cố, đạt chuẩn quốc gia, giúp giải quyết tình trạng thiếu trường lớp và cải thiện vệ sinh trường học Cơ sở vật chất cho bậc đại học và dạy nghề cũng được chú trọng đầu tư, đồng thời phát triển thêm các cơ sở giáo dục mới Đại học Huế tiếp tục khẳng định vị thế là trung tâm đào tạo đa ngành, chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của một Đại học Quốc gia.
Sự nghiệp chăm sóc sức khỏe nhân dân đã đạt được nhiều bước tiến quan trọng, với Bệnh viện Trung ương Huế - một bệnh viện hạng đặc biệt, cùng với Trường đại học Y Dược Huế và hệ thống bệnh viện chuyên khoa tuyến tỉnh, đóng vai trò nòng cốt trong việc xây dựng trung tâm y tế chuyên sâu Khoa học và công nghệ cũng đang phát triển mạnh mẽ, từng bước hình thành trung tâm khoa học - công nghệ của cả nước, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ y tế Các thiết chế văn hóa trong tỉnh cũng được chú trọng phát triển, tạo nên một môi trường sống và làm việc tốt hơn cho người dân.
41 nâng cấp, xây mới Thành công các kỳ Festival Huế đã góp phần phát huy vị thế của văn hóa Việt Nam và bản sắc văn hóa Huế
Tốc độ tăng trưởng kinh tế
Giai đoạn 2007-2013, tỉnh duy trì tăng trưởng kinh tế cao, vượt mức trung bình cả nước, với GDP năm 2007 đạt 13,6% Tuy nhiên, năm 2008, do khủng hoảng kinh tế toàn cầu, tốc độ tăng trưởng giảm xuống 10,05% Nền kinh tế hồi phục vào năm 2009 với mức tăng 11,19% và tiếp tục tăng 12,5% vào năm 2010 Tuy nhiên, từ 2011-2013, kinh tế tỉnh suy giảm mạnh, với tăng trưởng chỉ còn 11,1% năm 2011, 9,7% năm 2012 và 7,89% năm 2013 Tổng tỷ lệ tăng trưởng cộng dồn (CAGR) giai đoạn 2007-2011 đạt 21,46%, với tỷ lệ tăng trưởng bình quân năm là 11,69%.
Cơ cấu kinh tế của tỉnh đang chuyển biến tích cực, với tỷ trọng ngành công nghiệp – xây dựng và dịch vụ tăng từ 81,9% vào năm 2007 lên 84,9% vào năm 2023.
HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MÔ HÌNH BIOGAS KHẢO SÁT
2.2.1 Mô tả mô hình biogas khảo sát
Hầm biogas phổ biến tại thị xã Hương Thủy và huyện Quảng Điền hiện nay là loại hầm ủ có nắp đậy cố định, với thể tích chủ yếu từ 6 – 9 m³, chiếm hơn 68% tổng số hầm Hệ thống biogas ở hai địa phương này thường được xây dựng và lắp đặt bởi các chuyên gia địa phương hoặc từ vùng khác, dưới sự giám sát của cán bộ khuyến nông.
Nhiều hộ gia đình chăn nuôi lợn với quy mô từ 10 – 20 con/năm thường chỉ sử dụng phân heo cho hầm biogas, do phân trâu, bò chứa nhiều chất xơ gây cản trở khí thoát ra Để tối ưu hóa nguồn nguyên liệu, nhiều hộ còn kết nối nhà vệ sinh với công trình biogas, giúp đa dạng hóa nguồn nguyên liệu đầu vào.
Mỗi ngày, một con lợn nặng từ 30-50 kg thải ra khoảng 5-9 kg chất thải, trong khi một người thải ra từ 0,5-1,5 kg Để vận hành hầm khí biogas, lượng chất thải tối đa cần thiết hàng ngày là 8-12 kg/m³ Đối với hầm có dung tích 6 m³, cần khoảng 48-72 kg chất thải mỗi ngày Do đó, một hộ gia đình chỉ cần nuôi từ 4-5 con heo và có khoảng 3-4 thành viên là có thể xây dựng hầm khí biogas hiệu quả.
Sản phẩm từ mô hình xử lý chất thải chăn nuôi biogas cung cấp khí gas được dẫn vào túi chứa, sau đó được chuyển qua ống dẫn để sử dụng trong sinh hoạt như nấu ăn và nấu nước Đối với các hộ chăn nuôi quy mô lớn, lượng gas sinh ra dồi dào có thể được dùng để nấu cám heo, nấu rượu, chia sẻ với hàng xóm hoặc sử dụng để thắp sáng.
Nhiều hộ gia đình hiện nay sử dụng khí gas để làm bánh tráng, trong khi một số khác tận dụng nước thải và phân bón từ hầm biogas để tưới cây cảnh và rau màu Phương pháp này không chỉ giúp cây phát triển tốt mà còn đảm bảo an toàn hơn so với việc sử dụng phân hóa học.
2.2.2 Chi phí của việc áp dụng mô hình biogas
Hầm biogas của các hộ điều tra tại tỉnh Thừa Thiên Huế chủ yếu được xây dựng từ năm 2003, và đến năm 2012, các hộ đã sử dụng được 10 năm Nghiên cứu này tập trung vào hiệu quả kinh tế của việc xây dựng và sử dụng hầm biogas trong giai đoạn 10 năm, mặc dù thực tế, hầm biogas với công nghệ hiện tại có thể sử dụng từ 15 đến 20 năm.
Tại huyện Quảng Điền và thị xã Hương Thủy, hầm biogas được xây dựng chủ yếu với dạng nắp vòm cố định, sử dụng vật liệu gạch và xi măng rất kiên cố Nếu được vận hành và bảo trì đúng cách, tuổi thọ của hầm có thể lên tới 25 năm Để xây dựng, vận hành và bảo dưỡng hầm khí biogas có thể tích từ 6-9 m3 trong 10 năm, cần xem xét các khoản chi phí liên quan đến công trình.
- Chi phí đầu tư ban đầu: chi phí xây dựng/hầm hoàn chỉnh của công trình biogas
Chi phí bảo dưỡng hàng năm cho hệ thống Biogas bao gồm các khoản chi cho việc vệ sinh, bảo trì hầm, sửa chữa khi hầm gặp sự cố, và thay thế các bộ phận hư hỏng của công trình.
Các khoản chi phí như đất đai, chi phí giao dịch và chi phí tiếp khách hỗ trợ cho việc hoàn thành xây dựng hầm biogas thường do hộ gia đình tự chi trả Tại các khu vực nông thôn, nhiều khoản chi này không được xác định rõ ràng và có thể không đáng kể, do đó không được tính toán chi tiết và không đưa vào tổng chi phí xây dựng hầm biogas của hộ.
Chi phí ban đầu để xây dựng một hầm biogas hoàn chỉnh phụ thuộc vào kích thước của hầm, bao gồm các khoản chi như tiền thuê nhân công, chi phí đào đất, mua vật liệu xây dựng (gạch, cát, xi măng, sỏi, đá dăm), ống dẫn (bao gồm van, áp kế) và bếp biogas.
Thời gian hoàn thiện một công trình biogas dao động từ 5 đến 7 ngày, trong khi đó, tổng thời gian xây dựng một công trình thường mất khoảng 10 đến 15 công, bao gồm cả công đoạn đào hố và xây dựng.
Kích cỡ hầm Biogas trung bình ở các hộ gia đình là 7,8m³, với chi phí xây dựng khoảng 7.605.340 đồng, một khoản tiền lớn đối với người dân nông thôn tại Quảng Điền và Hương Thủy, nơi thu nhập chủ yếu từ nông nghiệp Chi phí vật liệu xây dựng phụ thuộc vào giá thị trường, và khi thể tích hầm tăng, chi phí cũng tăng theo, khiến nhiều hộ chọn kích cỡ nhỏ hơn phù hợp với quy mô chăn nuôi và nhu cầu sử dụng khí gas hàng ngày Việc tránh chọn kích thước hầm quá lớn không chỉ giúp tiết kiệm khí mà còn giảm chi phí xây dựng Để tiết kiệm thêm, các hộ gia đình nên xây hầm Biogas gần bếp để giảm chiều dài ống dẫn khí, hạn chế tổn thất khí.
Các hộ dân ở nông thôn có thể xây dựng hầm Biogas bằng cách tận dụng nguồn lao động trong gia đình, giúp tiết kiệm chi phí thuê nhân công Việc đào hố và thực hiện các công việc đơn giản có thể được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thợ xây chuyên nghiệp và kỹ thuật viên.
Bảng 2.4 Chi phí ban đầu xây dựng công trình biogas của các hộ điều tra năm 2013
(Tính bình quân/ hầm biogas thể tích 7,8 m 3 )
TT Chỉ tiêu Chi phí
Nguồn: Số liệu điều tra
Chi phí hàng năm mà các hộ gia đình phải chi cho việc sử dụng công trình biogas bao gồm chi phí hoạt động, chi phí bảo trì hầm biogas và chi phí cho thiết bị sử dụng biogas Dữ liệu chi tiết về chi phí hàng năm của 80 hộ gia đình đã được khảo sát được trình bày trong bảng dưới đây.
Chi phí hoạt động của công trình Biogas là rất thấp nhờ nguyên lý hoạt động đơn giản Chỉ cần bổ sung đủ phân và nước để pha loãng, các hộ gia đình thường thiết kế bể nạp nguyên liệu liên thông với chuồng heo và nhà vệ sinh, giúp phân tự động được đưa vào bể nạp một cách hiệu quả.
Bảng 2.5 Chi phí hàng năm vận hành, bảo dưỡng công trình biogas của các hộ điều tra năm 2013
(Tính bình quân/ hầm biogas thể tích 7,8 m 3 ) Đơn vị tính: 1.000 đồng
Năm Bảo dưỡng công trình Bảo dưỡng thiết bị Tổng
Nguồn: Số liệu điều tra
Những thuận lợi và khó khăn trong việc áp dụng mô hình biogas ở Thừa Thiên Huế
Mô hình biogas không chỉ mang lại nhiều lợi ích thiết thực mà còn có những thuận lợi trong quá trình xây dựng và phát triển, giúp áp dụng rộng rãi cho các hộ nông dân.
Nhiều chương trình và chính sách đang được triển khai nhằm thúc đẩy mô hình biogas tại các tỉnh thành trên toàn quốc, như Dự án Chương trình khí Những nỗ lực này không chỉ hỗ trợ việc áp dụng công nghệ biogas mà còn góp phần vào phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.
Dự án Quản lý chất thải vật nuôi ở Đông Á, do Quỹ Môi trường Toàn cầu (GEF) tài trợ qua Ngân hàng Thế giới, tập trung vào việc cải thiện ngành chăn nuôi Việt Nam Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cộng đồng Nông thôn thuộc hội làm vườn Việt Nam (CCRD) cũng tham gia phát triển mô hình biogas vacvinan với sự hỗ trợ từ Toyota Foundation Bên cạnh đó, chương trình EASE của tổ chức ETC Hà Lan đã hợp tác xây dựng một chiến lược phát triển biogas theo định hướng thị trường Hiện tại, Cục Chăn nuôi phối hợp với tổ chức SNV Hà Lan là những đơn vị chính tài trợ cho các dự án liên quan đến chăn nuôi và quản lý chất thải.
Đội ngũ kỹ thuật viên của chúng tôi được phân bố rộng rãi từ tỉnh đến huyện, với ít nhất từ 1 đến 3 cán bộ nhiệt tình hỗ trợ nông dân trong quá trình chuyển giao công nghệ Các thợ xây đã được đào tạo bài bản, đảm bảo chất lượng công trình và được bảo hành trong vòng 1 năm.
Việc áp dụng mô hình biogas đã chứng minh hiệu quả kinh tế và môi trường tại các hộ nông dân, từ đó khuyến khích những hộ chưa xây dựng hầm biogas cải tiến và phát triển chăn nuôi bền vững hơn.
Công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm khí sinh học biogas mang lại nhiều lợi ích cho nông dân và cộng đồng, góp phần cải thiện môi trường và phát triển nông thôn mới Tuy nhiên, việc mở rộng mô hình biogas đến tất cả các hộ nông dân gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế, kỹ thuật và xã hội Những thách thức này không chỉ đến từ tổ chức dự án đầu tư mà còn từ chính các hộ nông dân.
Hiện nay, một trong những khó khăn lớn nhất đối với sự phát triển mô hình biogas của các nông hộ là khoản vốn vay đối ứng từ Chính phủ Việt Nam không đủ để đáp ứng nhu cầu.
Vốn tuyên truyền cho các hộ dân còn hạn chế, dẫn đến việc tổ chức tuyên truyền và đào tạo kỹ thuật viên, thợ xây chưa đạt hiệu quả cao và chưa được thực hiện đầy đủ.
+ Công nghệ khí biogas lại chưa hoàn thiện, nhất là vấn đề xử lý khí thừa và bã thải
+ Chưa có công nghệ phù hợp cho các loại hình chăn nuôi trang trại, chăn nuôi quy mô lớn
Dự án có quy mô nhỏ, chỉ đáp ứng khoảng 2% nhu cầu sử dụng mô hình biogas của các nông hộ, tương đương với khoảng 2 triệu hầm biogas cho chăn nuôi nông hộ.
Vốn đầu tư cho hầm biogas thường dao động từ 6 đến 8 triệu đồng, tuy nhiên, nhiều hộ nông dân vẫn gặp khó khăn trong việc huy động nguồn vốn cần thiết để triển khai mô hình biogas trong chăn nuôi.
Nhiều nông hộ vẫn chưa thể xây dựng mô hình biogas do việc tiếp cận thông tin về ứng dụng mô hình này còn hạn chế.
Đa số hộ nông dân hiện nay chăn nuôi theo hình thức nhỏ lẻ, dẫn đến giá thành gia súc không ổn định Thêm vào đó, dịch bệnh thường xuyên xảy ra, gây khó khăn cho việc duy trì số lượng nuôi Điều này khiến các nông hộ lo ngại khi quyết định áp dụng mô hình biogas trong quá trình chăn nuôi.
Thời tiết và địa lý tại Thừa Thiên Huế có ảnh hưởng lớn đến quá trình thi công và sử dụng hầm biogas Những ngày mưa ngập thường dẫn đến tình trạng thiếu gas, ảnh hưởng đến sinh hoạt hàng ngày Địa hình vùng đồi và vùng ngập nước cũng hạn chế khả năng thi công, khiến công việc chỉ có thể thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 8, do thời tiết thường xuyên mưa lũ.
Hiện nay, nhiều gia đình gặp khó khăn trong việc xây dựng hầm biogas đúng quy mô, dẫn đến tình trạng hầm quá nhỏ so với nhu cầu chăn nuôi Việc lựa chọn vật liệu không đạt tiêu chuẩn khiến hầm nhanh chóng bị thấm nước, làm gia tăng mùi hôi và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống Thêm vào đó, một số hộ gia đình có thói quen xả nước chứa hóa chất khử trùng và vắc xin vào bể chứa, gây thiệt hại cho vi sinh vật hiếm khí, từ đó làm giảm hiệu quả hoạt động của hầm biogas.
Để mở rộng mô hình biogas cho các hộ chăn nuôi tại các tỉnh, thành phố, cần có sự hỗ trợ từ Nhà nước về kinh phí và đào tạo kỹ thuật Điều này giúp các hộ gia đình nắm vững kiến thức cơ bản để xây dựng hầm biogas phù hợp với quy mô trang trại của họ, tránh tình trạng hầm quá nhỏ so với quy mô trang trại, dẫn đến hiệu quả kém và lãng phí tài chính.
