Báo cáo thực tập Tìm hiểu về tiềm năng và hiện trạng sử dụng năng lượng Biogas tại thị xã Sơn Tây – thành phố Hà Nội

LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế của mỗi quốc gia. Vấn đề an ninh năng lượng hiện đang là vấn đề toàn cầu thu hút sự quan tâm của mọi quốc gia trên thế giới. Sự phát triển bền vững của nền kinh tế mỗi quốc gia phụ thuộc rất lớn vào việc đảm bảo an ninh năng lượng hay không. Trước tình trạng năng lượng ngày càng khan hiếm trên thế giới, đặc biệt là các loại năng lượng hoá thạch như dầu khí và than đá. Ngoài ra việc sử dụng quá nhiều nguồn năng lượng hóa thạch - nguồn năng lượng không tái sinh đem lại hậu quả về môi trường là rất lớn. Việt Nam theo đánh giá của Liên Hợp Quốc là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề của việc biến đổi khí hậu. Vì vậy việc tìm ra nguồn năng lượng thay thế để có thể giúp cân bằng giữa phát triển kinh tế, vấn đề năng lượng và môi trường là nhiệm vụ của mỗi quốc gia trên thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng. Và năng lượng tái tạo là một giải pháp cho vấn đề trên. Trong các dạng năng lượng tái tạo, Biogas là một năng lượng mới, thân thiện với môi trường. Đây là năng lượng có được từ sự phân hủy của các chất hữu cơ trong môi trường không có oxy có thể dùng để đun nấu, sưởi ấm, thắp sáng, tạo nguồn phân bón sạch cho cây trồng. Trong quá trình thực tập ở Trung tâm Công nghệ năng lượng và Vật liệu mới thuộc Viện Khoa học năng lượng, Viện nghiên cứu cấp quốc gia trực thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Em đã lựa chọn đề tài “Tìm hiểu về tiềm năng và hiện trạng sử dụng năng lượng Biogas tại thị xã Sơn Tây – thành phố Hà Nội” làm đề tài báo cáo thực tập của mình. Nội dung bài báo cáo gồm 3 phần chính sau: Phần 1: Giới thiệu về đơn vị thực tập. Phần 2: Cơ sở lý thuyết chung về năng lượng Biogas. Phần 3: Tiềm năng và hiện trạng sử dụng năng lượng Biogas tại thị xã Sơn Tây – Hà Nội. Trong quá trình hoàn thành báo cáo, em không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự góp ý của thầy cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn Cô giáo Ngô Ánh Tuyết đã hướng dẫn tận tình để em hoàn thành bản báo cáo của mình. Em xin cảm ơn Phó Viện Trưởng Đỗ Bình Yên, cùng các anh, chị trong Trung tâm Công nghệ năng lượng và Vật liệu mới – Viện Khoa học năng lượng đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em, giúp em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ trong quá trình thực tập tại Viện. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Lan Hương CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 1.1. TÌM HIỂU CHUNG VỀ VIỆN KHNL 1.1.1. Quá trình hình thành và phát triển của Viện KHNL 1.1.1.1. Quá trình thành lập Viện KHNL Năm 1972, TS. Nguyễn Hữu Mai cùng nhóm các kỹ sư năng lượng trẻ, đầy nhiệt huyết đã đề xuất hướng nghiên cứu các vấn đề vĩ mô về hệ thống năng lượng Việt Nam tại Uỷ ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước. Trong suốt hơn 35 năm qua, tổ chức Nghiên cứu năng lượng đã nhiều lần đổi tên: Phòng Năng lượng trực thuộc Viện Khoa học Việt Nam (1975-1986); Trung tâm Nghiên cứu khoa học kỹ thuật năng lượng (1987-1993); Phân Viện Công nghệ năng lượng và Tập thể Khoa học hệ thống năng lượng trực thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia (1994-2004); Trung tâm Nghiên cứu năng lượng trực thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam tháng 10/2004. Và đến nay là Viện Khoa học năng lượng. Viện Khoa học năng lượng là Viện nghiên cứu cấp quốc gia trực thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, được thành lập theo Nghị định số 62/2008/NĐ-CP ngày 12/05/2008 của Chính phủ. Viện hoạt động theo giấy phép hoạt động khoa học công nghệ số A-321 do Bộ KH&CN cấp và giấy phép hoạt động điện lực số 822/GP-BCN do Bộ Công nghiệp cấp. Viện Khoa học năng lượng có chức năng nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và đào tạo cán bộ trình độ cao về năng lượng. 1.1.1.2. Quá trình phát triển của Viện KHNL Hiện nay, Viện Khoa học năng lượng có đội ngũ cán bộ trên 100 người gồm GS, TS, các nhà khoa học và chuyên gia trình độ chuyên môn cao, nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và ứng dụng triển khai trong lĩnh vực năng lượng trên mọi miền của đất nước. Viện hiện có quan hệ hợp tác với các Viện nghiên cứu, các Trường đại học, các Tập đoàn điện lực, Tổng công ty, Công ty trong lĩnh vực năng lượng ở trong nước cũng như quốc tế như: Liên bang Nga, Cộng hòa Belarus, Trung Quốc, Nhật Bản, Cộng hòa Pháp, Thái Lan… Viện mong muốn và hy vọng được hợp tác với nhiều cá nhân, tổ chức trong và ngoài nước trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và ứng dụng triển khai trong lĩnh vực năng lượng theo nguyên tắc bình đẳng, các bên cùng có lợi. 1.1.2. Chức năng và nhiệm vụ của Viện KHNL Nghiên cứu tổng hợp các nguồn tài nguyên năng lượng, điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội và môi trường để cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách, chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển hệ thống năng lượng và an ninh năng lượng quốc gia. Điều tra, đánh giá tiềm năng, nghiên cứu công nghệ khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo ở Việt Nam. Nghiên cứu phát triển công nghệ khai thác, biến đổi, truyền tải, phân phối và sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu-năng lượng. Nghiên cứu chế tạo các thiết bị và vật liệu mới trong năng lượng; tổ chức sản xuất, kinh doanh, xuất nhập khẩu thiết bị, công nghệ và đầu tư trong lĩnh vực năng lượng. Triển khai, ứng dụng và chuyển giao các kết quả nghiên cứu khoa học và công nghệ mới; tổ chức sản xuất, kinh doanh, tư vấn dịch vụ trong điều tra, khảo sát, lập quy hoạch, thiết kế và giám sát đầu tư xây dựng các công trình năng lượng và cơ sở hạ tầng có liên quan. Thẩm định trình độ công nghệ, thẩm định đầu tư các công trình năng lượng. Tổ chức đào tạo sau đại học và đào tạo về chuyên môn, nghiệp vụ trong lĩnh vực năng lượng. Thực hiện hợp tác quốc tế về nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ năng lượng. 1.1.3. Cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý của Viện KHNL 1.1.3.1. Sơ đồ tổ chức cơ cấu bộ máy quản lý Lãnh đạo Viện Hội đồng khoa học Trung tâm Nghiên cứu Hệ thống năng lượng Trung tâm Năng lượng mới và tái tạo Trung tâm Công nghệ năng lượng và vật liệu mới Trung tâm Tư vấn và Phát triển năng lượng Phòng Quản lý tổng hợp Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Triển khai công nghệ 1.1.3.2. Cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý Lãnh đạo Viện Chức vụ Họ và tên Viện trưởng TS. Ngô Tuấn Kiệt Phó Viện trưởng ThS. Đoàn Văn Bình Phó Viện trưởng KS. Đỗ Bình Yên Phó Viện trưởng KS. Hoàng Hồng Việt Thường trực Hội đồng khoa học Chức vụ Họ và tên Chủ tịch TS. Nguyễn Đình Quang Phó Chủ tịch ThS. Đoàn Văn Bình Thư ký ThS. Nguyễn Thuý Nga Các đơn vị trực thuộc - Phòng Quản lý tổng hợp - Trung tâm Nghiên cứu Hệ thống năng lượng - Trung tâm Công nghệ năng lượng và vật liệu mới - Trung tâm Tư vấn và Phát triển năng lượng - Trung tâm Năng lượng mới và tái tạo - Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Triển khai công nghệ 1.2. TÌM HIỂU VỀ TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG VÀ VẬT LIỆU MỚI 1.2.1. Quá trình thành lập và cơ cấu tổ chức Trung tâm Công nghệ năng lượng và Vật liệu mới là đơn vị trực thuộc Viện Khoa học năng lượng ( tương đương cấp Phòng của Viện nghiên cứu khoa học thuộc Chính Phủ ) trên cơ sở sắp xếp lại Phòng Biến đổi năng lượng và vật liệu mới, Phòng Công nghệ tiết kiệm năng lượng theo quyết định số 137/QĐ-VKHNL ngày 14 tháng 7 năm 2008 của Viện Khoa học năng lượng. Hiện nay, Trung tâm gồm có 14 cán bộ nghiên cứu, do TS Nguyễn Đình Quang là giám đốc, KSC Trương Quốc Thành là Phó Giám đốc. Phó Viện trưởng Đỗ Bình Yên được giao nhiệm vụ theo dõi hoạt động của Trung tâm và phụ trách hướng nghiên cứu, phát triển công nghệ sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả của Viện Khoa học năng lượng. 1.2.2. Chức năng và nhiệm vụ Nghiên cứu phương pháp và công nghệ đánh giá hiệu quả sử dụng nhiên liệu - năng lượng trong sản suất và đời sống. Nghiên cứu, phát triển công nghệ khai thác, biến đổi và sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu - năng lượng. Cụ thể là: Nghiên cứu sử dụng tổng hợp nhiệt, điện, lạnh nhằm nâng cao hiệu suất biến đổi năng lượng. Nghiên cứu phát triển công nghệ chuyển hoá và tích trữ năng lượng, công nghệ sử dụng ít năng lượng và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu các phương pháp biến đổi năng lượng trong sản xuất năng lượng tương lai. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế tạo và sử dụng vật liệu mới trong năng lượng. Nghiên cứu ứng dụng, phát triển công nghệ và thiết bị sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tin học công nghiệp và điều khiển trong năng lượng; Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị quản lý và điều khiển từ xa các đối tượng sản xuất và tiêu thụ năng lượng. Triển khai ứng dụng các kết quả nghiên cứu khoa học và công nghệ vào thực tiễn sản xuất; Thực hiện công tác đánh giá, thẩm định và chuyển giao công nghệ tiên tiến sử dụng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng vào Việt Nam. Tổ chức sản xuất và thử nghiệm thiết bị, vật liệu mới trong năng lượng. Thực hiện công tác đào tạo và hợp tác quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu được giao. 1.2.3. Năng lực sở trường Chuyên nghiên cứu về Vật liệu kỹ thuật điện như vật liệu cách điện, vật liệu có điện dung lớn, varistor và thiết bị chống sét. Nghiên cứu công nghệ sử dụng tiết kiệm năng lượng. Qui hoạch, thiết kế, tư vấn các công trình điện. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG BIOGAS – KHÍ SINH HỌC 2.1. NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 2.1.1. Khái niệm Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt Trời. 2.1.2. Phân loại Phân loại năng lượng tái tạo theo nguồn gốc hình thành : Nguồn gốc từ bức xạ mặt trời : mặt trời, gió, thủy điện, sóng… Nguồn gốc từ nhiệt năng trái đất : địa nhiệt Nguồn gốc từ động năng hệ Trái đất – Mặt trăng : thủy triều Các nguồn năng lượng tái tạo nhỏ khác. 2.1.3. Tiềm năng năng lượng tái tạo ở Việt Nam Bảng 2.1 : Tiềm năng năng lượng tái tạo ở Việt Nam Tên Tiềm năng Hiện khai thác Năng lượng gió 1800MW 125MW Thủy điện nhỏ >4000MW 300MW Năng lượng sinh khối >800MW 150MW Địa nhiệt 340MW 0MW Mặt trời 4-5kwh/m2 12MW (Nguồn: Bài giảng NLTT- Trường ĐH SP kĩ thuật TP.HCM) - Năng lượng gió Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với hơn 3000km bờ biển, Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm năng năng lượng gió tốt. Kết quả điều tra sơ bộ của Bộ Công Thương cho thấy, 8,6% diện tích đất của Việt Nam được đánh giá là những vùng có tiềm năng lớn để phát triển năng lượng gió, nhất là các tỉnh phía Nam, ước tính sản lượng vào khoảng 1.800 MW. Riêng tại Ninh Thuận, Bình Thuận, Trà Vinh và Sóc Trăng, tổng công suất khai thác ước tính có thể lên tới 800MW. Theo đánh giá của các nhà khoa học, tiềm năng gió của Việt Nam (trên độ cao 65 m) rất khả quan, ước đạt 513.360 MW, lớn hơn 200 lần công suất nhà máy thủy điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Tuy nhiên, đây mới chỉ là tiềm năng lý thuyết, trên thực tế sản lượng có thể khai thác được sẽ ít hơn nhiều. Nhưng đây cũng sẽ là nguồn năng lượng đáng kể có thể khai thác bổ sung cho nguồn điện quốc gia, thay thế các nguồn năng lượng ngày càng cạn kiệt. Hiện đã có nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước đang nghiên cứu triển khai dự án. - Thủy điện nhỏ Với lợi thế nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mật độ sông suối dày đặc, phân bố tương đối đồng đều lại bị phân cách mạnh tạo độ dốc lớn nên Việt Nam được đánh giá có tiềm năng lớn về thủy điện vừa và nhỏ. Tiềm năng thuỷ điện tập trung ở 10 hệ thống lưu vực sông Đà, sông Lô-Gâm-Chảy, sông Mã-Chu, Cả, sông Vu Gia-Thu Bồn, sông Trà Khúc-Hương, sông Sê San, sông Ba, sông Serepok và hệ thống sông Đồng Nai. Trong đó, các lưu vực sông có tiềm năng thuỷ điện lớn nhất như sông Đà, sông Lô, sông Sê San và sông Đồng Nai chiếm khoảng 75% tiềm năng cả nước. Theo ước tính của Viện Năng lượng, hệ thống sông ngòi Việt Nam có tiềm năng khoảng 300 tỷ KW/h. Trong khi đó, tiềm năng kinh tế kỹ thuật có thể khai thác được ước tính vào khoảng 80 tỷ KW/h, hiện mới chỉ được khai thác khoảng 15% trữ lượng này, và hầu hết là ở các nhà máy thủy điện vừa và lớn như: Hoà Bình, Thác Bà, Sông Hinh… Hiện nay, thủy điện nhỏ cũng mới chỉ khai thác được 300MW/4000MW tiềm năng. - Năng lượng sinh khối Tiềm năng sinh khối trong phát triển năng lượng bền vững ở Việt Nam cũng khá lớn. Nguồn sinh khối ở Việt Nam chủ yếu là trấu, bã mía, sắn, ngô, sản phẩm có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị và các phụ phẩm nông nghiệp. Tiềm năng năng lượng sinh khối của Việt Nam khoảng 43 - 46 triệu TOE/năm, trong đó khoảng 60% là năng lượng gỗ củi (26 - 27 triệu TOE) và 40% năng lượng rơm rác, phụ phẩm nông nghiệp (17 - 19 triệu TOE). Riêng năng lượng khí sinh học, tiềm năng lý thuyết được đánh giá sơ bộ khoảng 0,4 triệu TOE/năm, nhưng tiềm năng có thể khai thác được chỉ khoảng 10%. Theo nghiên cứu của Bộ Công Nghiệp, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía là 200 – 250MW, trong khi trấu có tiềm năng tối đa là 100MW. Ngoại trừ mía đường, các nguồn sinh khối khác vẫn chưa được khai thác để sản xuất điện. - Địa nhiệt Với khoảng trên 200 nguồn nước nóng có nhiệt độ từ 40-100oC, năng lượng địa nhiệt được nhận định là một trong những nguồn năng lượng tái tạo đầy tiềm năng của nước ta. Những nơi có nguồn địa nhiệt lớn : Tu Bông (Khánh Hoà), Phú Sen ( Phú Yên), Hội Vân (Bình Định), Nghĩa Thuận (Quảng Ngãi) và Kon Du (Kon Tum), Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Bộ….Đây là những vùng các dự án địa nhiệt có tính khả thi rất cao. Theo đánh giá của các chuyên gia, các nguồn nhiệt này có khả năng xây dựng các nhà máy điện có công suất từ 3 đến 30MW. Riêng khu vực miền Trung từ Quảng Bình đến Khánh Hòa, nơi có các nguồn địa nhiệt với nhiệt độ từ 70-150oC, được xem là có tiềm năng lớn để khai thác và xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt với tổng công suất khoảng 200MW. Năng lượng địa nhiệt mới chỉ được điều tra, thăm dò. Do đó, để ứng dụng cần phải khảo sát, đánh giá chính xác trước khi xây dựng dự án. Tuy nhiên, với số liệu hiện có nên tập trung phát triển địa nhiệt ở miền Trung với công nghệ nhiệt độ thấp. - Năng lượng mặt trời Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ 8027’Bắc đến 23023’Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao. Cường độ bức xạ mặt trời đạt trung bình từ 4 – 5 kwh/m2 mỗi ngày, bình quân năm là 1346,8 - 2153,5 kWh/m2/năm, số giờ nắng trung bình năm là 1600 - 2720 h/năm. Tuy nhiên lượng bức xạ mặt trời trên mặt đất tùy thuộc vào lượng mây và thành phần khí quyển của từng địa phương. Giữa các địa phương nước ta có chênh lệch đáng kể về bức xạ mặt trời. Cường độ bức xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc. Nơi có tiềm năng tốt: Tây Bắc và từ miền trung trở xuống phía Nam. * Nhận xét Việt Nam là một nước có tiềm năng lớn về các nguồn năng lượng tái tạo, nhưng lại chưa tận dụng một cách triệt để nguồn năng lượng này. Nhằm đáp ứng mục tiêu tăng trưởng và đảm bảo nhu cầu an ninh năng lượng, Việt Nam cần xây dựng chiến lược và lộ trình phát triển các nguồn năng lượng mới và tái tạo. Ưu tiên phát triển thuỷ điện nhỏ, điện gió, sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp, rác thải để phát điện, sử dụng năng lượng mặt trời để cấp nhiệt, sấy nông sản, lọc nước sạch, phát triển các hầm khí sinh học để đun nấu trong nông thôn, góp phần vào mục tiêu giảm phát thải hiệu ứng nhà kính, ứng phó tình trạng biến đổi khí hậu toàn cầu. Đồng thời tìm kiếm, xác định các dự án có thể triển khai ở Việt Nam, xác định cơ chế tài chính, chính sách hỗ trợ, đảm bảo cho các hoạt động khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo ở Việt Nam. 2.2. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG BIOGAS 2.2.1. Khái niệm về biogas Biogas hay khí sinh học là sản phẩm khí sinh ra từ quá trình phân hủy của các chất hữu cơ như phân người và động vật, bèo, rơm rạ, lá cây…trong môi trường không có oxy. Trong tự nhiên biogas sinh ra ở đầm lầy, đáy hồ ao tù đọng hay trong bộ máy tiêu hóa của động vật. 2.2.2. Thành phần và nguyên liệu để sản xuất biogas 2.2.2.1. Thành phần - Metan (CH4): 50% - 75%. - Carbon dioxide (CO2): 25% - 50%. - Nitrogen (N2): 0% - 10%. - Hydrogen (H2): 0 - 1 %. - Hydrogen sulfilde (H2S): 0% - 3%. - Oxygen (O2): 0% - 2%. Tỷ lệ giữa các chất trong hỗn hợp phụ thuộc vào nguyên liệu và diễn biến của quá trình sinh học. Metan (CH4) là thành phần chủ yếu của khí sinh học. Nó là chất khí không màu, không mùi và nhẹ bằng nửa không khí, ít hòa tan trong nước. Ở áp suất khí quyển, metan hóa lỏng ở nhiệt độ -161,50C. Khi metan cháy sẽ tạo ngọn lửa màu lơ nhạt và tỏa nhiều nhiệt lượng: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ 2.2.2.2. Nguyên liệu Nguyên liệu dùng để sản xuất biogas ( khí sinh học - KSH ) được chia ra làm 2 loại: - Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật: Thuộc loại này, phân người và phân gia súc, gia cầm là phổ biến. Vì được xử lý trong bộ máy tiêu hoá nên phân dễ phân huỷ và nhanh chóng cho KSH. Tuy vậy, thời gian phân huỷ phân không dài (2 - 3 tháng ) và tổng lượng khí thu được từ 1kg phân là không lớn. Phân trâu, bò, lợn phân hủy nhanh hơn. Phân người và phân gà vịt phân hủy chậm hơn nhưng cho năng suất cao hơn. - Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: Các nguyên liệu thực vật gồm phụ phẩm cây trồng như rơm rạ, thân lá ngô, khoai, đậu…và loại cây xanh hoang dại như: bèo, các cây cỏ sống ở dưới nước…Các nguyên liệu thực vật có lớp vỏ cứng rất khó bị phân huỷ. Vì vậy nguyên liệu càng già càng khó phân huỷ. Để cho quá trình phân huỷ được thuận lợi, những nguyên liệu thực vật cần được xử lý trước (chặt, băm, đạp nhỏ và ủ sơ bộ ) để phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích bề mặt cho vi khuẩn tấn công. Quá trình phân huỷ của nguyên liệu thực vật dài hơn so với phân (có thể tới hàng năm). Do vậy nguyên liệu thực vật nên sử dụng theo cách nạp từng mẻ nhỏ, mỗi mẻ kéo dài từ 3 – 6 tháng. 2.2.3. Bản chất của phương pháp kỵ khí và cơ chế tạo thành khí metan 2.2.3.1. Bản chất của phương pháp kỵ khí Là các chất thải được phân hủy nhờ các vi sinh vật (VSV) trong điều kiện hoàn toàn không có Oxi. Quá trình này được phân chia làm 2 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ cao phân tử được vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ, đường glyxerin...( được gọi chung là hydratcacbon). - Giai đoạn 2: Là giai đoạn phát triển mạnh các loại vi khuẩn metan để chuyển hầu như toàn bộ các chất hydrat cacbon thành CH4, CO2. Đầu tiên là sự tạo thành các axit hữu cơ nên pH giảm xuống rõ rệt ( lên men axit). Các axit hữu cơ và hợp chất chứa nito tiếp tục phân hủy tạo thành các hợp chất khác nhau và các chất khí như CO2, N2, H2 và cả CH4 ( bắt đầu lên men metan). Các VSV kỵ khí phát triển mạnh còn các VSV hiếu khí bị tiêu diệt. Các vi khuẩn metan phát triển rất mạnh và chuyển hóa rất nhanh để tạo thành CO2 và CH4 ( giai đoạn lên men metan) 2.2.3.2. Cơ chế của sự tạo thành khí metan - Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit hữu cơ, CO2, H2 và các sản phẩm khác dưới tác dụng của enzym cellulosase: CxHyOz →  các axit hữu cơ, CO2, H2. - Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn metan: CO2 + 4H2   →  CH4 + 2H2O CO  + 3H2   →  CH4 + H2O 4CO + 2H2  →  CH4 + 3CO2 4HCOOH    →   CH4 + 3CO2 + 3H2O 4CH3OH      →  3CH4 + 2H2O + CO2 CH3COOH  →  CH4 + H2O. Như vậy biogas được hình thành trong môi trường kỵ khí dưới tác dụng của enzym cellulosase và nhóm vi khuẩn metan, trong đó vai trò của enzym cellulosase là phân hủy các chất hữu cơ thành các chất có phân tử thấp hơn, các chất này nhờ nhóm vi khuẩn metan tác dụng với nhau tạo thành khí metan có khả năng đốt cháy sinh năng lượng. 2.2.4. Lợi ích của biogas Việc sản xuất biogas tạo ra rất nhiều thuận lợi cho người dân nhất là nông dân, giải quyết được một số vấn đề năng lượng cho địa phương và ngay cả trên bình diện quốc gia, chính quyền trung ương có thể quân bình được cán cân