Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ - Giải pháp kỹ thuật đạt giải nhất Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Nghệ An năm 2022 - 2023

Thứ tư - 09/08/2023 07:13 1.011 0

Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ là một Sáng chế, được Cục Sở Hữu Trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp 02 bằng độc quyền sáng chế số: 0020468, ngày 8/ 01/ 2019 và Bằng độc quyền sáng chế số 0020872, ngày 28/ 03/ 2019. Bằng độc quyền sáng chế số: 1-0020468, cấp ngày 8/ 01/ 2019 cấp cho Thiết bị (Biogas Vị Nông) sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ và sinh khối; Bằng độc quyền số 1-0020872, cấp ngày 28/ 03/ 2019 cấp cho Thiết bị Biogas đa năng (Vị Nông) chế tạo sẵn, hoạt động theo nguyên lý Hoàn lưu.

Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ - Giải pháp kỹ thuật đạt giải nhất Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Nghệ An năm 2022 - 2023

Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ có hiệu suất hoạt động gấp 200 % so với các hầm Biogas đối chứng; đồng thời khắc phục toàn bộ các nhược điểm cố hữu của tất cả các mẫu hầm Biogas quy mô nhỏ và vừa tại Việt Nam và thế giới.
Với sáng chế Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ đa năng hoạt động theo nguyên lý hoàn lưu, xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ, chất thải nông nghiệp, được phát triển bởi các ưu thế công nghệ:
- Sử dụng ngay “cơ chế tự làm sạch” của tự nhiên và thúc đẩy cho nó hoạt động nhanh hơn, hiệu quả hơn, thân thiện hơn vì mục đích làm cho Môi trường sạch hơn;
- Xử lý triệt để rác thải sinh hoạt hữu cơ, rác thải nông nghiệp quy mô nông hộ (phế phụ phẩm hữu cơ, xác gia súc gia cầm chết, sinh khối v.v…) thay cho công nghệ xử lý rác chôn lấp và đốt truyền thống, xử lý xác gia súc gia cầm chết vứt trôi sông, trôi kênh v.v…,
- Giúp tiết kiệm năng lượng và tài nguyên, kết quả của chu trình xử lý rác hữu cơ thu được ít nhất 02 sản phẩm có giá trị thân thiện môi trường và hữu ích cho cuộc sống (Biogas và phân hữu cơ vi sinh), thay vì chỉ thu được 01 sản phẩm như các phương pháp truyền thống hoặc tái gây ô nhiễm môi trường;
- Làm cho chuỗi năng lượng và thức ăn của tự nhiên được lưu chuyển một cách hữu ích cho cuộc sống con người và tự nhiên;
- Thực hành vì một hành tinh Xanh, tốt đẹp hơn;
- Biến rác thải sinh hoạt hữu cơ trở thành “tài nguyên”, được tái chế và sử dụng.
Hệ thống dễ xây dựng, tiết kiệm diện tích đất, có thể xây dựng ngay dưới nền chuồng và mở rộng quy mô hầm khi cần thiết, tiết kiệm chi phí đầu tư, mỹ quan đẹp, nhất là trong xây dựng nông thôn mới. Nguyên liệu được dùng để sản xuất chất đốt là nhiều loại phân, phế phụ phẩm nông nghiệp, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh khối..., ngay cả khi không còn chăn nuôi gia súc. Độ bền và công năng hoạt động của thiết bị lớn, ổn định, lâu dài, liên tục, có bộ nạp hiệu quả, đảm bảo cho việc kết hợp xây nhà xí hiện đại, chống được tắc, sạch sẽ, tiết kiệm và tiện lợi.
Nghệ An nằm ở trung tâm khu vực Bắc Trung Bộ, đất rộng, người đông. Với diện tích 16.490,25 km², lớn nhất cả nước; dân số hơn 3 triệu người. Nghệ An là tỉnh có tổng đàn gia súc, gia cầm lớn nhất nhì cả nước. Theo kết quả điều tra chăn nuôi năm 2022, tổng đàn trâu có 268.576 ccon, tổng đàn bò có 761.860 con, trong đó bò sữa 75.839 con. Kết quả điều tra tổng đàn lợn đạt 946.819con. Sản lượng lợn xuất chuồng đạt 153.350 tấn. Tổng đàn gia cầm (gà, vịt, ngan, ngỗng) đạt 31.569 nghìn con, trong đó đàn gà 27.049 nghìn con. Quy mô chăn nuôi chủ yếu quy mô nhỏ và vừa.
Hiện nay, nói đến chăn nuôi, người ta nghĩ ngay đến vấn nạn ô nhiễm môi sinh, môi trường. Với thành quả chăn nuôi trên, hàng năm ngành chăn nuôi tỉnh ta còn thải ra môi trường hàng triệu tấn chất thải các loại. Đã có rất nhiều điểm nóng ô nhiễm môi trường chăn nuôi, với quy mô ở nhiều cấp độ lớn bé đã xảy ra ở tỉnh ta như trại lợn Thái Sơn (Đô Lương), trại lợn Đô Thành (Yên Thành), v.v… đã để lại hậu quả môi trường vô cùng nghiêm trọng.
Nghệ An, có trên 3 triệu dân, trên 70 % số đó ở khu vực nông thôn, hàng năm thải ra hàng triệu tấn rác thải sinh hoạt hữu cơ. Việc xử lý rác thải, chống phát thải khí nhà kính đang là vấn nạn. Công nghệ xử lý rác thải của tỉnh ta hiện nay (và cả nước nói chung) chủ yếu vẫn là chôn lấp, hoặc đốt truyền thống rất tốn kém mà vẫn gây ô nhiễm môi trường, vẫn gây phát thải khí nhà kình.
Hiện nay, trong nông nghiệp đang tồn tại 3 vấn đề lớn, là:
- Đưa chăn nuôi – Sính kế quan trọng nhất của nông dân, lên thành ngành chính. Vấn đề được đặt ra từ rất lâu, đã hàng chục năm, đến nay vẫn chưa đạt được. Nút thắt cần tháo gỡ ở đây là giải quyết tốt mối quan hệ giữa phát triển Chăn nuôi – Sinh kế chính của người dân, vấn đề năng lượng, vấn đề môi sinh, môi trường thông qua “Xanh hóa” ngành chăn nuôi nói riêng, sản xuất nông nghiệp nói chung;
- Khủng hoảng Năng lượng và Nền kinh tế Xanh trong nông nghiệp;
- Xây dựng nông thôn mới trong toàn cục phát triển Nông nghiệp, Nông dân, Nông thôn.
Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ, Cụ thể Bộ tiêu chí 7 điểm, như sau:
1. Áp suất và năng suất khí cao, chất lượng khí ổn định (dễ dàng kiểm soát được lượng khí sinh ra; áp suất khí gas, có thể đạt trên 15 - 25 KPa).
2. Kết hợp tốt với hố xí tự hoại hợp vệ sinh; Dễ xây dựng, bảo dưỡng, sửa chữa khi cần thiết (sử dụng nguyên liệu tại chỗ).
3. Vận hành thuận tiện, hoạt động liên tục (liên hoàn), nạp nguyên liệu và dễ dàng lấy bã mùn (dạng bùn đặc) để ủ phân hữu cơ.
4. Tiết kiệm, giá thành phù hợp túi tiền người dân nghèo/dễ tiếp cận thị trường.
5. Sử dụng được đa dạng các loại nguyên liệu đầu vào, khi cần thiết (không còn nuôi lợn, trâu bò).
6. Bền, ít hỏng hóc và bộ phá váng triệt để, hiệu quả;
7. Quản trị tốt thời gian lưu nguyên liệu; Chất thải (sau phân hủy, thải ra ngoài).

Việc tích hợp xây dựng hố xí tự hoại hợp vệ sinh, xử lý chất thải chăn nuôi (gia súc, gia cầm) và xử lý chất thải sinh hoạt hữu cơ vào trên cùng Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ; dùng chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ sản xuất chất đốt sạch tại chỗ, không ngừng nâng nâng cao giá trị chuỗi các sinh kế và thu nhập cho nông dân, góp phần thực hiện có hiệu quả các chương trình giảm thiểu rủi ro do Biến đổi khí hậu, xây dựng nông thôn mới, làng bản kiểu mẫu, vườn mẫu tại Nghệ An v.v...
Hiện nay, dự án đã tổ chức xây dựng 33/ 40 hầm Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ; kết hợp hố xí tự hoại, với 4 loại kích cỡ 7 m³, 9 m³, 12 m³, 15 m³ cho gần 40 hộ gia đình ở 02 huyện, gồm: Thanh Chương, Đô Lương,… Đào tạo 5 kỹ thuật viên và 10 thợ kỹ thuật nắm vững lý thuyết có tay nghề xây dựng được hầm Biogas đa năng. Đào tạo cho gần 40 hộ dân nắm vững quy trình vận hành, bảo dưỡng hầm Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ.
Về hiệu quả kinh tế, khả năng thị trường và cạnh tranh của sản phẩm dự án
- Hiệu quả kinh tế: Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ mang lại hiệu quả kinh tế như sau:
+ Xử lý có hiệu quả, triệt để ô nhiễm môi trường từ chất thải chăn nuôi, điều kiền cần và đủ cho phát triển kinh tế chăn nuôi; đưa chăn nuôi lên thành ngành chính.
+ Giảm được nhiều chi phí cho người dân khi kết hợp đặt hố xí tự hoại với xây dựng hầm Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ; do không phải xây hố tự hoại (Tối thiểu 5 – 6 triệu đồng/ hầm/ hộ).
+ Tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm tài nguyên: Theo các nghiên cứu, cứ xuất chuồng 1 tấn sản phẩm chăn nuôi, bà con cần 2,5 tấn thức ăn. Nếu mỗi gia đình nuôi 1 - 2 con trâu bò, 5 – 7 con lợn, làm 1 hầm, thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ, côkng với rác thải sinh hoạt hữu cơ, có thể chủ động sản xuất/ tự túc hoàn toàn chất đốt sinh hoạt quanh năm, mà lại có rất nhiều phân bón cho làm vườn, làm ruộng ViệtGap.
+ Nâng cao giá trị Chuỗi các sinh kế cho Nông dân: Một gia đình 4 – 5 người, làm hầm, thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ nếu vận hành tốt một năm có thể tiết kiệm 5 – 6 bình gas. Giá trung bình 400.000 đồng/ bình. Một năm tiết kiệm được 2 – 2,4 triệu đồng. Sau 4 – 5 năm là hoàn vốn. Thời gian vận hành thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ tối thiểu 25 - 30 năm. Trừ thời gian khấu hao, còn lại trên 20 năm lãi ròng, giá trị khoảng trên 45 – 50 triệu đồng. Ngoài ra còn có những khoản lợi ích khác không thể đo đếm được bằng tiền.
Việc xây hầm và áp dụng thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ xử lý được rác thải sinh hoạt hữu cơ ngay tại hộ gia đình. sẽ làm lợi, không phải thu gom và xử lý rác tập trung theo phương pháp chôn lấp và đốt truyền thống rất tốn kém mà vẫn tái gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đó là cái lợi, hiệu quả mà Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ mang lại không thể đo đếm được.

Hiệu quả về mặt xã hội, giới và nhân văn:

+ Tận dụng được bã thải làm phân bón hữu cơ sản xuất nông sản sạch ViêtGap, hoặc nuôi giun quế làm thức ăn bổ sung cho phát triển chăn nuôi; tạo thêm việc làm, nâng cao giá trị gia tăng chuỗi các sinh kế, tăng thu nhập cho nông dân.
+ Do tự sản xuất được chất đốt sạch, không chỉ giúp giảm chi tiêu mà còn giúp giảm lao động nặng nhọc, vất vả cho phụ nữ trong công việc nội trợ, làm cho đời sống tinh thần tăng lên, bộ mặt nông thôn mới đổi thay, giàu đẹp.

Hiệu quả về môi sinh, môi trường:

+ Giảm chặt phá rừng ở miền núi, nhờ tự sản xuất chất đốt sạch/ tự túc được chất đốt cho nông dân ở vùng đồng bằng/ miền xuôi.
+ Do nạp được đa nguyên liệu (phân gia súc, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh khối v.v...) nên góp phần giải quyết hiệu quả và làm cho việc phân loại rác, xử lý rác sinh hoạt hữu cơ ngay tại hộ gia đình trở nên có ý nghĩa.
+ Góp phần bảo vệ tốt môi sinh, môi trường nông thôn, giảm thiểu phát thải khí nhà kính, thích ứng với Biến đổi khí hậu và xây dựng nông thôn mới, giàu đẹp.
+ Dự án thực hiện giúp mỗi gia đình có một hố xí tự hoại hợp vệ sinh, giúp khắc phục hiện tượng hố xí khô hoặc không có hố xí mất vệ sinh còn tồn tại một số gia đình và địa phương.

Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

Việc ứng dụng rộng rãi sáng chế công nghệ mới về thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ, lần đầu tiên được ứng dụng rộng rãi tại Nghệ An và trong cả nước. Là công nghệ mới được áp dụng vì nền sản xuất Xanh,và một cuộc sống Carbon thấp tại Nghệ An ... Trên cơ sở chuyển giao sáng chế công nghệ mới vào sản xuất giúp cán bộ, người dân địa phương vùng dự án làm chuyển đổi nhận thức, phương thức cách hành xử trong bảo vệ môi sinh, môi trường để phát triển sản xuất vì cuộc sống ngày một tốt đẹp hơn.
Khả năng ứng dụng, chuyển giao, nhân rộng kết quả của dự án
Khả năng và phạm vi ứng dụng, nhân rộng kết quả của dự án rất cao, thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ. Vì đây là cơ sở tổ chức thực hiện thiết thực nhất, giúp những nông dân phát triển Kinh tế bằng chăn nuôi nhỏ và vừa (từ 10 đến 400 - 500 con lợn, v.v…) mà không phải lo ngại ô nhiễm môi trường, không lo ngại phải chuyển ra trang trại xa nhà (với những người không có điều kiện làm trang trại).
Dự án thành công người hưởng lợi đầu tiên là hộ tham gia dự án. Do đó, người dân tham gia dự án có trách nhiệm tự nguyện đóng góp một phần nguồn lực tài chính thông qua việc mua các vật tư xây dựng (gạch, cát sỏi, xi măng, sắt thép …), đóng góp công lao động và hoàn thiện các mô hình. Hộ gia đình phải thực hiện đúng cam kết về vận hành, bảo dưỡng đúng quy trình Thiết bị sản xuất khí sinh học (Biogas) từ phế phụ phẩm nông nghiệp, sinh khối và rác thải sinh hoạt hữu cơ. Dự án thành công sẽ làm giảm áp lực ô nhiễm môi trường, góp phần giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường và thích nghi với Biến đổi khí hậu.

Tác giả bài viết: Quang Vinh