nghiên cứu sản xuất biogas trong điều kiện thiếu nước

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT HÀ NỘI- AMSTERDAM
**************
ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ
LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015).
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN THIẾU
NƯỚC
Lĩnh vực: HÓA SINH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
- Giáo viên: Đào Nguyễn Thu Hà
- Đơn vị công tác: Trường THPT Hà Nội
Amsterdam
TÁC GIẢ:
1. Phạm Đức Thắng Lớp:12 Toán 1 Trường:THPT Hà Nội
Amsterdam
2. Nguyễn Tùng Sơn Lớp:12 Toán 1 Trường:THPT Hà Nội
Amsterdam
Hà Nội, tháng 12 năm 2013
1
1
MỤC LỤC
PHẦN I: Lí do lựa chọn đề tài 2
PHẦN II: Tổng quan vấn đề nghiên cứu và điểm mới, sáng tạo của đề tài 3
Phần III: Quá trình nghiên cứu và kết quả 4
1. Tổng quan
1.1. Tình hình năng lượng tái tạo ở Việt Nam 4
1.2. Lợi ích của công nghệ sản xuất biogas 4
1.3. Tiềm năng của công nghệ sản xuất biogas 7
2. Cơ sở sản xuất biogas trong điều kiện thiếu nước
2.1. Các giai đoạn trong sản xuất biogas thông thường 9

2.2. Cơ sở sản xuất biogas trong điều kiện thiếu nước 13
3. Các thành phần trong sản xuất biogas thiếu nước
3.1. Phân động vật 14
3.2. Thực vật 15
3.3. Men 15
4. Thí nghiệm 16
4.1. Các bước làm thí nghiệm 16
4.2. Thí nghiệm và kết quả 18
PHẦN IV. Kết luận 21
Tài liệu tham khảo 22
2
2
Phần I: Lí do lựa chọn đề tài
Cung cấp năng lượng cho các vùng có điều kiện khắc nghiệt đang là vấn đề
cấp thiết hiện nay. Ở các vùng núi cao, việc năng lượng đến với mọi nhà là một vấn
đề nan giải, bởi sự khó khăn trong giao thông cũng như khí hậu khắc nghiệt. Do đó,
cần có một nguồn năng lượng tại chỗ, sạch và đảm bảo sự ổn định cho việc cung
cấp lâu dài cho người dân.
Việc sử dụng biogas trong sinh hoạt đang trở nên phổ biến hiện nay ở các hộ
gia đình ở nông thôn.
Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất biogas, lượng nước cần sử dụng là khá
lớn. Với cách làm hiện tại, nguyên liệu đầu vào của quá trình sản xuất biogas có tỉ
lệ phân: nước là 1:3 (với phân khô) và 1:1 đến 1:2 với phân tươi. Điều này vừa ảnh
hưởng tới nguồn nước sinh hoạt của người dân, vừa là một yếu tố ngăn cản sự phát
triển và lan rộng của mô hình biogas, đặc biệt là ở những vùng khô hạn trên đất
nước Việt Nam.
Do đó, nhóm chúng em đã phát triền đề tài: Sản xuất biogas trong môi
trường thiếu nước.
3
3

Phần II: Tổng quan về nghiên cứu và điểm mới, sáng tạo của đề tài
Tổng quan:
- Phương pháp: Trộn phân tươi của trâu bò với nước, thêm một số loại thực vật và
men vi sinh vật trong bình ủ. Sau một thời gian, tiến hành xác định thành phần khí
trong hỗn hợp khí tạo thành.
- Cách làm này yêu cầu số lượng thí nghiệm nhiều, thời gian làm mỗi thí nghiệm là
lớn (khoảng 21 ngày).
- Ứng dụng của đề tài: Cho người dân ở những vùng khô hạn (điển hình là vùng núi
tây bắc, đông bắc) có thể tiếp cận được với biogas, phục vụ cho việc đun nấu và các
sinh hoạt khác.
Điểm mới, sáng tạo của đề tài:
1. Sử dụng nguyên liệu là phân tươi (hàm lượng nước lớn) đề thay thế một phần
lượng nước cần cung cấp cho quá trình sản xuất biogas.
2. Sử dụng thêm một số loài thực vật (chứa nhiều nước) để thay thế một phần
lượng nước cần cung cấp cho quá trình sản xuất biogas.
3. Sử dụng men vi sinh để rút ngắn thời gian phân hủy của thực vật.
4
4
Phần III: Quá trình nghiên cứu và kết quả
1. Tổng quan
1.1. Tình hình năng lượng tái tạo ở Việt Nam
Năng lượng tái tạo ở Việt Nam
Từ những năm đầu của thập niên 60 của thế kỷ trước, NLTT đã bắt đầu được
nghiên cứu ở Việt Nam nhưng phải đến tận những năm cuối của thập niên 90 trở lại
đây việc nghiên cứu ứng dụng cho mục đích cung cấp năng lượng nói chung và
điện năng nói riêng phục vụ sinh hoạt và các hoạt động sản xuất ở nông thôn mới
được quan tâm và phát triển.
Một số dạng NLTT chính được nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta như : năng
lượng mặt trời (NLMT), năng lượng gió (NLG), năng lượng sinh khối (NLSK),
năng lượng địa nhiệt (NLĐN), năng lượng thuỷ triều…

1.2. Lợi ích của biogas mang lại.
Giải quyết vấn đề chất đốt,lợi ích xã hội
Việc phát triển khí sinh học là một bước tiến quang trọng để tiến tới giải
quyết vấn đề thiếu chất đốt ở nông thôn. Sử dụng biogas, một chất đốt thu được từ
các nguồn sinh vật dồi dào trong tự nhiên, là một nguồn thay thế cho các nhiên
liệu rắn như than và củi là một sáng tạo kỹ thuật quan trọng không chỉ giải quyết
chất đốt cho nông dân và các dân cư ở nông thôn mà còn tiết kiệm được một lượng
lớn than cho quốc gia.
Phát triển biogas còn giải quyết được một số vấn đề nảy sinh khác do thiếu
chất đốt giúp giảm nhu cầu đun củi và giảm được nạn phá rừng và tăng thêm diện
tích rừng.
Kích thích sản xuất nông nghiệp
Phát triển biogas là một con đường quan trọng để kích thích sản xuất nông
nghiệp, biogas làm tăng đáng kể số lượng và chất lượng phân hữu cơ, phân người
và súc vật, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại lá cây đều có thể trở thành phân
5
5
bón sau khi lên men qua phân hủy ở những hầm biogas đậy kín không khí. Thay
vì trước kia sau khi thu hoạch có thể mang rơm về nhà làm chất đốt thì bây giờ
rơm được có thể mang về ủ trong hầm biogas vừa lấy được khí gas để sử dụng mà
lại có phân để bón cho ruộng, bã thải biogas còn dùng làm thức ăn khô cho gia
súc,các thành phần dinh dưỡng trong bã thải của biogas đã được tăng lên rất nhiều
lần, Thành phần nitơ của chúng được chuyển thành amoniac dễ dàng hấp thụ hơn
đối với các cây trồng, như vậy cải thiện được phân bón. Theo kết quả nghiên cứu
của các viện nông nghiệp thì thành phần amoniac của phân hữu cơ được ủ men
trong 30 ngày ở một hầm biogas đã tăng lên 19.3% và thành phần photphat hưu ích
tăng lên 31.8%.ủ kín phân hữu cơ này trong các hầm biogas cũng ngăn cản được
sự bốc hơi và mất mát amoniac.
Phân được ủ trong các hầm biogas đã chứng tỏ làm tăng năng suất nông
nghiệp. theo thực nghiêm, năng suất ngô có thể tăng 28%.lúa nước tăng 10% . lúa

mì tăng 12,5% . bông tăng 24,7%.
Các thân cây, các loại cỏ dại mọc ở nước, lá cây và các chất thải khác đều là
những vật liệu tốt cho việc sản xuất biogas . Người nông dân có thể tích trữ được
các vật liệu này để đưa vào hầm biogas trong bất kỳ thời gian nào, do vậy làm
tăng nguồn phân bón cho cây trồng.
Biogas và vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp
Phát triển biogas cũng có thể tạo nên một nguồn nhiên liệu mới cho việc cơ
giới hóa nông nghiệp. Hiện nay, ở một số quốc gia trong đó có Việt Nam, biogas
được dùng với số lượng lớn không chỉ để nấu ăn, thắp sáng, mà còn để kéo các
máy nông nghiệp.
Biogas được dùng như một loại nhiên liệu chất lượng cao để nấu ăn và thắp
sáng, cũng như cơ giới hóa, điện khí hóa nông nghiệp: biogas được dùng để chạy
các máy phát điện công suất nhỏ quy mô hộ gia đình, và một số động cơ khác. Như
máy cày công xuất nhỏ đặt gần các bể khí biogas và có dây dẫn nạp khí liên tục
cho máy, hoặc là có các bình trữ khí cỡ nhỏ lắp trên máy.
1.3. Tiềm Năng của Biogas
6
6
1.3.1. Tiềm năng Biogas trên thế giới
Việc giá dầu thô liên tục tăng đã gây sức ép đối với các nhà khoa học thế
giới trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới. Và biogas hiện đang được coi là
một lời giải hoàn hảo cho bài toán kinh tế đồng thời cũng làm vừa lòng các nhà
hoạt động môi trường.
Các nhà môi trường học đã kết luận, quá trình sản xuất biogas giảm tới 40%
khí thải cacbonic do được sản xuất thông qua quá trình phân huỷ các chất thải hữu
cơ của ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và các hoạt động sinh hoạt của con người.
Năm 1884, nhà Bác học Pháp Louis Pasteurs tiên đoán: "Biogas sẽ là nguồn
nhiên liệu thay thế cho than đá trong tương lai".
Nhưng tới khi khoa học kỹ thuật phát triển như ngày nay, biogas mới bắt đầu
được chú ý. Nguyên nhân quan trọng thu hút sự quan tâm của giới nghiên cứu tới

biogas là cách thức và nguyên liệu để sản xuất ra nó.
1.3.2. Tiềm năng Biogas tại Việt Nam
Hình 1.1: Hệ thống sản xuất Biogas
7
7
Bởi 80% dân số Việt Nam sống ở nông thôn, nên nguồn khí biogas được
xem là rất dồi dào. Đây là vấn đề quan trọng trong việc tiết kiệm nguồn năng lượng
dầu mỏ hiện nay.
Bảng 1.1: Tiềm năng biogas tại Việt Nam
Nguồn nguyên liệu Tiềm năng
(triệu m
3
)
Dầu tương
đương (triệu
TOE)
Tỉ lệ (%)
Phụ phẩm cây trồng 1788,973 0,894 36,7
1. Rơm rạ
2. Phụ phẩm các cây trồng khác
1470,133
318,840
0,735
0,109
30,2
6,5
Chất thải của gia súc 3055,678 1,525 63,3
1. Trâu
2. Bò
3. Lợn

441,438
495,864
2118,376
0,221
0,248
1,059
8,8
10,1
44,4
Tổng 4844,652 2,422 100,0
Tuy hiện tại, giá thành biogas vẫn cao hơn so với các loại nhiên liệu chế biến
từ dầu mỏ, nhưng với tình hình giá dầu thô tăng cao như hiện nay, khoảng cách đó
sẽ dần bị thu hẹp trong tương lai.
Việc sử dụng biogas không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng, mà còn giảm
thiểu ô nhiễm môi trường. Đây là nguồn năng lượng tái sinh làm giảm hiệu ứng nhà
kính trong bầu khí quyển. Tại Việt Nam, việc tìm kiếm những nguồn nhiên liệu
sạch với môi trường cũng đã được quan tâm nhiều hơn. Trong tương lai, rất có thể
biogas cũng sẽ là một sự lựa chọn thực sự thân thiện với môi trường.
8
8
Nguồn khí sinh học (biogas) từ bãi rác chôn lấp, phân động vật, phụ phẩm
nông nghiệp hiện mới đang được ứng dụng trong đun nấu. Lí do, đây là nguồn phân
tán, ít sản xuất điện. Ước tính cả nước có chừng 35000 hầm biogas phục vụ cho
đun nấu gia đình với sản lượng 500 – 1000 m
3
khí/ năm mỗi hầm. Tiềm năng lý
thuyết của biogas ở Việt Nam là khoảng 10 tỉ m
3
/ năm (1 m
3

khí tương đương 0,5
kg dầu). Hiện tại đang có một số thử nghiệmdùng biogas để phát điện.
2. Khái niệm và thành phần trong biogas
2.1. Khái niệm : Sản xuất biogas hay còn gọi là công nghệ sản xuất khí sinh học,
là quá trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra nguồn khí sinh học
sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất.
Thành phần Biogas :
Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra
một hỗn hợp khí có thể cháy được : H
2
, H
2
S, NH
3
, CH
4
, C
2
H
2
,… trong đó CH
2
là
sản phẩm khí chủ yếu (nên còn gọi là quá trình lên men tạo Metan ).
Tỉ lệ các thành phần của khí biogas như sau:
Methane (
4
CH
) 55 – 65%
Carbon dioxide (

2
CO
) 35 – 45%
Nitrogen (
2
N
) 0 – 3%
Hydrogen (
2
H
) 0 – 1%
Hydrogen sulfide (
SH
2
) 0 – 1%
2.2. Các giai đoạn trong sản xuất khí biogas
9
9
Hình 2.1 Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí (Mc. Carty, 1981)
Ghi chú:
2.2.1. Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân
Các chất hữu cơ trong nước thải phần lớn là các chất hữu cơ cao phân tử như
compost, chất béo, carbohydrates, cellulose, lignin. Một vài loại ở dạng không hòa
tan. Ở giai đoạn này, các chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy bởi các enzyme
ngoại bào (sản sinh bởi các vi khuẩn). Sản phẩm của giai đoạn này là các chất hữu
cơ có phân tử nhỏ, hòa tan được sẽ làm nguyên liệu cho các vi khuẩn ở giai đoạn 2.
Các phản ứng thủy phân trong giai đoạn này biến đổi các protein thành các amino
axit, carbohydrates thành các đường đơn, chất béo thành các axit béo chuỗi dài.
Tuy nhiên, các chất hữu cơ như là cellulose, lignin rất khó phân hủy thành các chất
hữu cơ đơn giản đây là một giới hạn của quá trình phân hủy yếm khí. Bởi vì, lúc đó

các vi khuẩn ở giai đoạn I sẽ hoạt động chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 2 và 3.
Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu nạp, mật độ vi khuẩn trong hầm và
các yếu tố môi trường như là pH và nhiệt độ.
2.2.2. Giai đoạn 2: giai đoạn sinh axit
Các chất hữu cơ đơn giản sản xuất ở giai đoạn 1 sẽ được chuyển hóa thành axit
acetic,
2
H
và
2
CO
bởi vi khuẩn Acetogenic. Tỉ lệ của các sản phẩm này tùy thuộc
vào hệ vi sinh vật trong hầm ủ và các điều kiện môi trường.
2.2.3. Giai đoạn 3: giai đoạn sinh Methane
: Giai đoạn I : Thủy phân và lên men
: Giai đoạn II : Tạo axit axetic,
2
H
: Giai đoạn III : Sinh methane
10
10
Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi thành methane và các sản phẩm
khác bởi nhóm vi khuẩn methane. Vi khuẩn methane là những vi khuẩn yếm khí
bắt buộc có tốc độ sinh trưởng chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 1 và giai đoạn 2.
Các vi khuẩn methane sử dụng axit acetic, methanol,
2
CO
và
2
H

để sản xuất
methane trong đó axit acetic là nguyên liệu chính với từ 70% methane được sản
sinh ra từ nó. Phần methane còn lại được sản xuất từ
2
CO
và
2
H
, một ít từ axit
formic nhưng phần này không quan trọng vì các sản phẩm này chiếm số lượng ít
trong quá trình lên men yếm khí.
2.2.4. Các phản ứng tiêu biểu
Các phản ứng có thể được biểu diễn qua các phương trình sau:
Nguyên liệu
AcetateHCO ++>−−−−−−
22
(4.1)
Nguyên liệu
ethanolbutyratepropionate ++>−−−−−−
(4.2)

NLHCOCHOHCOOCH ++>−−−−−−+
−−
3423
(4.3)

NLOHCHHHCOH ++>−−−−−−++
+−
2432
34

(4.4)
Nguyên liệu cho quá trình sản xuất biogas thường là phân người, phân gia súc, bùn,
phế phẩm nông nghiệp. Mặc dù một số nguyên liệu có thể sử dụng trực tiếp để làm
phân bón hoặc chất đốt nhưng ta vẫn có thể dùng nó để sản xuất biogas mà vẫn giữ
được các lợi ích khác.
Kết quả quan trộng nhất trong quy trình sản xuất là hàm lượng khí methane.
Methane có nhiệt trị cao (gần 9.000 kcal/
3
m
). Do đó, nhiệt trị của biogas khoảng
4.500 – 6.000 kcal/
3
m
, tùy thuộc vào phần trăm của methane hiện diện trong
biogas. Do đó hiệu quả trong sản xuất khí biogas là phần trăm methane trong hàm
lượng khí sinh ra. Để có hiệu suất năng lượng cao thì hàm lượng methane thường
phải lớn hơn 50%.
11
11
Một số chủng men sử dụng trong sản xuất biogas
Giai đoạn 1:
Các loại vi khuẩn Clodium Bipiclobacterium, Bacillus gran âm ko sinh bào tử,
Staphy Loccus được sử dụng để chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành các
chất hữu cơ đơn giản hơn
Giai đoạn 2: Vi sinh vật hình thành acid có phân tử lượng thấp (C
2
H
5
COOH,
C

3
H
7
COOH, CH
3
COOH …) và pH môi trường ở dưới 5 nên gây thối.
Bảng 2.2: Vi khuẩn và sản phẩm lên men (acid) tương ứng tạo được trong
giai đoạn 2
Vi khuẩn Sản phẩm tạo thành
Bacillus cereus A.acetic, A.lactic
Bacillus knolkampi A.acetic, A.lactic
Bacillus megaterium A.acetic, A.lactic
Bacterodies succigenes A.acetic, A.sucinic
Clostridium carnefectium A.formic, A. Acetic
Clostridium cellobinharus A.lactic, Etanol, CO
2
Clostridium dissolves A.formic, A.acetic
Clostridium thermocellaseum A.lactic, A.sucinic, Etanol
Pseudomonas A.formic, A.acetic, A.lactic,
A.sucinic
Ruminococcus sp. A.formic, A.formic, A.sucinic, CO
2
12
12
Giai đoạn III :
Hình thành khí Metan Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để phân huỷ ở giai
đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí : CH
4
, CO
2

, H
2
S, N
2
, H
2
, và muối khoáng (pH của môi
trường chuyển sang kiềm).
Bảng 2.3: Vi khuẩn và sản phẩm tương ứng tạo được trong giai đoạn 3
Vi khuẩn Sản phẩm cơ chất
Methanobacterium omelianskii CO2, H2, rượu bậc I và rượu bậc 2
Methanopropionicum A.Propionic
Methanoformicum A.formic
Methanosochngenii A.acetic
Methanosuboxydans Acid butyric,valeric, capropionic
Methanosarcina barkerli CO2, H2, A.acetic, Metanol
Methanococcus vanirielli H2, A.formic
Methanorumin anticum H2, A.formic
Methanococcusmazei A.acetic, A.butyric
Methanosarcinamethanic. A.acetic, A.butyric
2.2. Cơ sở sản xuất biogas trong điều kiện thiếu nước
- Lượng nước thiếu trong quá trình sản xuất biogas sẽ được bù đắp bằng lượng
nước đã có sẵn trong phân tươi và những loại lá, thân của một số loại cây. Từ đó, tỉ
lẹ trộn phân/nước vẫn được đảm bảo.
Cụ thể: Ở chất thải của động vật:
Loại phân H
2
O
Lợn 82.0
Trâu bò 83.1

Ngựa 75.7
Gà 56.0
Vịt 56.0
Ở một số loại thực vật phổ biến:
13
13
Tên Bộ phận Hàm lượng nước
Cây chuối Thân cây 92,4%
Cây ngũ vĩ (cây cứt lợn) Lá cây 87-89%
Cây ráy Lá cây 88%
Qua 2 bảng số liệu trên, lượng nước tích trữ trong phân động vật và ở một số bộ
phận của các loại cây là khá lớn. Nếu được phối trộn một cách hợp lí, lượng nước
này có thể bù đắp cho lượng nước thiếu trong quá trình tạo biogas. Qua đó, sản
xuất biogas trong môi trường thiếu nước là khả thi.
3. Các thành phần trong sản xuất biogas thiếu nước
3.1. Phân động vật
Khái niệm :
Phân dùng trong sản xuất biogas là các loại phân do gia súc thải ra. Trung bình mỗi
đầu gia súc nuôi nhốt trong chuồng, sau mỗi năm có thể cung cấp một lượng phân
chuồng (kể cả độn). Chất lượng và giá trị của phân chuồng phụ thuộc rất nhiều vào
cách chăm sóc, nuôi dưỡng, chất liệu độn chuồng và cách ủ phân
Phân chuồng tốt thường có các thành phần dinh dưỡng như ở bảng sau:
Bảng 3.1. Thành phần dinh dưỡng của một số loại phân động vật
Loại
phân
H
2
O N P
2
O

5
K
2
O CaO MgO
Lợn 82.0 0.80 0.41 0.26 0.09 0.10
Trâu bò 83.1 0.29 0.17 1.00 0.35 0.13
Ngựa 75.7 0.44 0.35 0.35 0.15 0.12
Gà 56.0 1.63 1.54 0.85 2.40 0.74
Vịt 56.0 1.00 1.40 0.62 1.70 0.35
3.2 Thực vật
14
14
Sự khác biệt trong sản xuất biogas thông thường và sản xuất biogas trong điều kiện
thiếu nước là sự xuất hiện của một số loại lá tạp nhằm bù cho lượng nước thiếu
trong hầm ủ.
Thông tin về hàm lượng nước ở một số loại thực vật:
Bảng 3.2. Hàm lượng nước trong một số loại thực vật
Tên Bộ phận Hàm lượng nước
Cây chuối Thân cây 92,4%
Cây ngũ vĩ (cây cứt lợn) Lá cây 87-89%
Cây ráy Lá cây 88%
Các loại thực vật nêu trên đều phổ biến ở vùng núi, vùng sâu vùng xa của đất nước.
Do đó, việc sử dụng những loại thực vật này là khả thi cho những vùng miên đó.
3.3. Vi sinh vật
Vi sinh vật được sử dụng là men vi sinh Micro bể phốt CRAIBE
CRAIBE là tổ hợp các vi sinh vật có năng lực phân huỷ nhanh các thành phần
khó tiêu trong cặn bã của chất thải (protein, tinh bột, celluloza, kitin, lipit và
một số chất có hoạt tính sinh học khác , hàm lượng vi sinh vật hữu hiệu
(cfu/g)>4.108. Các ưu điểm:
- Là chế phẩm không độc hại, trung tính, không ăn mòn và giữ hoạt tính ổn

định lâu dài.
- Khử mùi hôi, tiêu diệt trứng giun sán và một số vi sinh vật gây bệnh.
4. Thí nghiệm
4.1. Các bước làm thí nghiệm
Nguyên liệu chuẩn bị
15
15
+ 20 kg phân trâu bò tươi thu tại ngoại thành Hà Nội
+ 20 kg lá cây ngũ vị (cây cứt lợn)
+ 6 bình thủy tinh hai cổ
+ Túi khí
+ 3kg men vi sinh Micro bể phốt CRAIBE
Các bước làm thí nghiệm:
- Bình thủy tinh hai cổ có một đầu được bịt bằng túi khí, để khi khí thoát ra có
thể đo được. Đầu còn lại được bịt chặt bằng nút để khí không thể thoát ra
- Đầu tiên, dùng dao thái nhỏcác lá cây cứt lợn thật nhỏ (từ 2-3cm) nhằm làm
giảm thời gian phân hủy của lá. Sau đó đưa phân tươi và lá tạp vào bình thí
nghiệm, cho một ít men CRAIBE (men khô) rồi dùng đũa thuỷ tinh để trộn
đều hỗn hợp. Cuối cùng bịt đầu còn lại của bình bằng nút bình.
- Thí nghiệm được đặt trong điều kiện tối ưu cho hoạt động của các loại men
là nhiệt độ 26
o
C. Điều kiện được giữ nguyên trong suốt quá trình làm thí
nghiệm để đảm bảo sự tối ưu và chính xác khi so sánh các kết quả thí
nghiệm.
- Sau 20 ngày, bình thí nghiệm được lấy ra để đo. Nhờ máy đo khí ở Trường
Đại học Bách khoa Hà Nôi, ta có thể xác định được các khí và hàm lượng
của chúng dựa trên túi thí nghiệm.
Bình 2 cổ
16

16
Bình và hỗn hợp phân, lá tạp và men
Bình trước khu ủ
17
17
Một vài bình cụ thể
4.2. Thí nghiệm và kết quả
Thí nghiệm 1:
18
18
Phân
trâu
bò
tươi
(kg)
Lá
cây
ngũ
vị
(kg)
Men
CRAIB
E (kg)
Nước
cho
thêm
(L)
Tổng
lượng
nước (lá

tạp +
thêm)
(L)
Tỉ lệ
phân :
nước
Kết quả (sau khoảng 20
ngày)
CH
4
CO
2
Các
khí
khác
0,5 0,15 0,1 0,2 0,3 1: 0,6 36,8% 63,1% 4,1%
0,5 0,1 0,1 0,25 0,3 1: 0,6 38,7% 57,3% 4%
0,5 0 0,1 0,3 0,3 1:0,6 40,1% 55,9% 4%
Do tỉ lệ phân / nước là cao (1:0.6) nên hàm lượng CH4 tạo ra rất thấp
Thí nghiệm 2: Khi cho tỉ lệ phân/ nước là 1:1
Phân
trâu
bò
tươi
(kg)
Lá
cây
ngũ vị
(kg)
Men

CRIB
E (kg)
Nước
cho
thêm
(L)
Tổng
lượng
nước (lá
tạp +
thêm) (L)
Tỉ lệ
phân :
nước
Kết quả (sau khoảng 20
ngày)
CH
4
CO
2
Các
khí
khác
0,5 0,3 0,1 0,25 0,5 1: 1 51,1% 45,1% 3,8%
0,5 0,2 0,1 0,35 0,5 1: 1 53,7% 42,5% 3,8%
0,5 0 0,1 0,5 0,5 1: 1 54,9% 41,4% 3,7%
Ở thí nghiệm này, do đã tăng tỉ lệ trộn phâm: nước lên 1:1, hàm lượng CH4 đã cao
hơn nhiều so với thí nghiệm 1.
Thí nghiệm 3: Khi cho tỉ lệ phân: nước là 1:1,5
Phân

trâu
bò
tươi
(kg)
Lá
cây
ngũ
vị
(kg)
Men
CRIB
E (kg)
Nước
cho
thêm
(L)
Tổng
lượng
nước (lá
tạp +
thêm)
(L)
Tỉ lệ
phân :
nước
Kết quả (sau khoảng 20
ngày)
CH
4
CO

2
Các
khí
khác
0,5 0,45 0,1 0,35 0,75 1: 1,5 62% 34,3% 3,7%
19
19
0,5 0,35 0,1 0,45 0,75 1: 1,5 64,8% 31,4% 3,8%
0,5 0 0,1 0,75 0,75 1: 1,5 65,7% 30,5% 3,8%
Trong thí nghiệm 3, tỉ lệ phân: nước là 1:1,5 là tỉ lệ thích hợp nhất trong các thí
nghiệm. Hàm lượng CH4 tạo thành cao, phù hợp cho việc đốt cháy.
Thí nghiệm 4: Khi cho tỉ lệ phân: nước là 1:2
Phân
trâu
bò
tươi
(kg)
Lá
cây
ngũ
vị
(kg)
Men
CRIB
E (kg)
Nước
cho
thêm
(L)
Tổng

lượng
nước (lá
tạp +
thêm)
(L)
Tỉ lệ
phân :
nước
Kết quả (sau khoảng 20
ngày)
CH4 CO2
Các
khí
khác
0,5 0,55 0,1 0,5 1 1: 2 57,2% 38,9% 3,9%
0,5 0,45 0,1 0,6 1 1: 2 58,3% 31,9% 3,8%
0,5 0 0,1 1 1 1:2 59,6% 36,6% 3,8%
Ở thí nghiệm 4, do tỉ lệ phân : nước là lớn (1:2) dẫn đến việc hàm lượng CH4 thấp
Phần IV: Kết luận
4.1. Kết luận
Từ kết quả thí nghiệm ta có những kết luận sau:
-Cung cấp men VSV kết hợp với lá tạp, lượng lá tạp sẽ kích thích quá trình tạo hơi
nước tăng độ ẩm, sản sinh nhiều VSV kích thích sinh khí biogas tối đa cho quá
trình lên men khí.
- Phân trâu bò tươi bản thân nó chứa nhiều loại VSV hoạt động cực mạnh để
sản sinh ra lượng khí biogas rất tốt cho công nghệ biogas khô.
- Hàm lượng %CH
4
đã đạt yêu cầu. Hàm lượng CH
4

ở các thí nghiệm có nhiều
lá tạp thường thấp hơn ở các thí nghiệm cùng điều kiện nhưng ít lá tạp hơn là do
20
20
bản thân lá tạp tuy chứa nhiều nước nhưng quá trình phân hủy diễn ra lâu hơn,
làm cho khí tạo thành không có được hàm lượng cao như ban đầu. Tuy nhiên, sự
chênh lệch này thường không quá lớn.
Hạn chế:
- Những thí nghiệm của nhóm hiện vẫn làm trên quy mô nhỏ.
21
21
Tài liêu tham khảo:
1. Biogas và vi sinh vật lên men biogas- Nhóm 4 DH6QM (Đặng Quang Ngự,
Huỳnh Thị Tuyết Nhung, Hoàng Bảo Phú, Trần Thị Kim Phương, Trần Thị
Phượng)
2. Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng biogas- Ngô Thị Hoàng Mai – Đ1-
QLNL
3. Tìm hiểu về biogas- Nguyễn Quang Hùng
22
22