Khí biogas là nguồn năng lượng tái tạo được tạo ra từ quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ, giúp giảm ô nhiễm và tiết kiệm chi phí. Loại khí sinh học này không chỉ phục vụ nấu nướng, sưởi ấm mà còn có thể phát điện, vận hành máy móc, mang lại lợi ích bền vững cho đời sống và sản xuất.
Khí biogas là gì?
Khí biogas là hỗn hợp khí sinh học được tạo ra từ quá trình phân hủy yếm khí các loại chất hữu cơ như phân gia súc, gia cầm, phụ phẩm nông nghiệp hoặc rác hữu cơ sinh hoạt. Quá trình này diễn ra trong môi trường kín, không có oxy, nhờ hoạt động của các vi sinh vật phân giải.
Khí biogas thường được tạo ra trong hầm ủ biogas – nơi thu gom và xử lý chất thải hữu cơ. Tại đây, chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi sinh vật, sinh ra hỗn hợp khí có thể sử dụng làm nhiên liệu. Phương pháp này vừa xử lý chất thải, vừa tạo ra nguồn năng lượng tái tạo hữu ích.
Thành phần có trong khí biogas
Nói đến khí biogas là nói đến một hỗn hợp nhiều loại khí khác nhau, nhưng mỗi thành phần lại giữ một vai trò riêng. Khí Gas có các thành phần chính:
- Methane chiếm khoảng từ 50% đến 70% trong khí biogas. Đây chính là thành phần quyết định khả năng cháy và giá trị năng lượng của biogas. Tỷ lệ methane càng cao, biogas càng có nhiệt trị lớn, phù hợp cho nấu ăn, phát điện hoặc chạy máy.
- CO₂ thường chiếm khoảng 30% đến 50% khí biogas. Mặc dù không cháy, nhưng CO₂ đóng vai trò làm giảm nhiệt trị của biogas nếu tỷ lệ quá cao. Khi cần biogas chất lượng cao, người ta thường áp dụng công nghệ loại bớt CO₂ để nâng tỷ lệ methane.
- Ngoài methane và CO₂, khí biogas còn chứa một lượng nhỏ các khí khác như hydrogen sulfide (H₂S), nitrogen (N₂), hydrogen (H₂) và hơi nước. H₂S có mùi trứng thối, nếu không xử lý sẽ gây ăn mòn thiết bị và ảnh hưởng sức khỏe.
Quy trình sản xuất khí biogas
Để tạo ra khí biogas chất lượng, cần tuân thủ đúng các bước từ chuẩn bị nguyên liệu đến thu và sử dụng khí. Mỗi công đoạn đều có ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng và hiệu suất sử dụng.
- Thu gom nguyên liệu: Sử dụng phân gia súc, gia cầm, phế phẩm nông nghiệp hoặc rác hữu cơ sinh hoạt, đảm bảo nguồn nguyên liệu dồi dào và ổn định.
- Chuẩn bị hầm ủ: Xây dựng hầm ủ kín, không có oxy, để vi sinh vật yếm khí hoạt động hiệu quả và không gây thất thoát khí.
- Nạp nguyên liệu và bổ sung nước: Đưa nguyên liệu đã chuẩn bị vào hầm ủ, pha trộn với lượng nước vừa đủ để tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật.
- Quá trình phân hủy yếm khí: Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ trong môi trường kín, sinh ra hỗn hợp khí biogas gồm methane, CO₂ và một số khí khác.
- Thu và lưu trữ khí: Khí biogas được dẫn qua đường ống tới bồn chứa hoặc sử dụng trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ.
- Xử lý bùn thải: Phần bã sau ủ được lấy ra định kỳ, dùng làm phân bón hữu cơ cho cây trồng, góp phần tái tạo nguồn tài nguyên.
Ưu nhược điểm của khí biogas
Khí biogas mang lại nhiều lợi ích nhưng cũng tồn tại những hạn chế nhất định. Nắm rõ ưu và nhược điểm sẽ giúp khai thác hiệu quả và tránh được những rủi ro trong quá trình sử dụng.
Ưu điểm của khí biogas
- Giảm chi phí nhiên liệu nhờ tận dụng chất thải để tạo năng lượng.
- Góp phần bảo vệ môi trường, hạn chế ô nhiễm và giảm phát thải khí nhà kính.
- Cung cấp nguồn phân bón hữu cơ chất lượng, cải tạo đất.
- Ứng dụng linh hoạt trong sinh hoạt và sản xuất.
Nhược điểm của khí biogas
- Chi phí đầu tư ban đầu cho hầm ủ và hệ thống dẫn khí tương đối cao.
- Hiệu suất phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu và điều kiện môi trường.
- Cần có kỹ thuật vận hành để tránh rò rỉ gây nguy hiểm.
- Một số khí tạp như H₂S nếu không xử lý có thể ăn mòn thiết bị và gây hại sức khỏe.
Ứng dụng của khí biogas
Khí biogas không chỉ phục vụ đời sống hàng ngày mà còn mở ra nhiều hướng ứng dụng trong sản xuất và bảo vệ môi trường. Việc khai thác hợp lý sẽ tối ưu được lợi ích kinh tế và xã hội.
Khí biogas trong sinh hoạt gia đình
Trong các hộ gia đình, khí biogas thường được dùng để nấu ăn, thắp sáng hoặc đun nước nóng. Nhờ chi phí thấp và nguồn cung ổn định, nhiều gia đình ở nông thôn đã giảm hẳn chi phí mua gas hoặc củi. Ngoài ra, sử dụng biogas giúp loại bỏ mùi hôi từ chất thải, tạo môi trường sống sạch sẽ và an toàn hơn.
Khí biogas trong sản xuất nông nghiệp
Tại các trang trại chăn nuôi, khí biogas được sử dụng để vận hành máy móc, sấy nông sản hoặc chạy máy bơm nước. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng và tạo mô hình sản xuất tuần hoàn, nơi chất thải được tái sử dụng thành nguồn lực.
Khí biogas trong phát điện và công nghiệp
Một số cơ sở quy mô lớn đã lắp đặt máy phát điện chạy bằng biogas để cung cấp điện cho hoạt động sản xuất. Việc này vừa giảm chi phí điện lưới, vừa tận dụng tối đa nguồn khí sinh ra. Trong ngành chế biến thực phẩm, biogas còn được dùng để tạo nhiệt cho các quy trình hấp, sấy hoặc tiệt trùng.
Khí biogas là nguồn năng lượng sạch, tận dụng từ chính chất thải hữu cơ để tạo ra giá trị mới, vừa tiết kiệm chi phí vừa góp phần bảo vệ môi trường. Việc hiểu rõ quy trình, thành phần, ưu nhược điểm và ứng dụng sẽ giúp bạn khai thác tối đa lợi ích mà khí biogas mang lại cho đời sống và sản xuất.
Nếu bạn đang quan tâm đến giải pháp này và muốn được tư vấn chi tiết, hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 0966 966 819 – 0966 966 313 để được hỗ trợ tận tình và phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.
