Nghiên cứu công nghệ tinh chế biogas để nâng cao khả năng ứng dụng trong công nghiệp

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
………………………

ĐINH THỊ NGA

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TINH CHẾ
BIOGAS ĐỂ NÂNG CAO KHẢ NĂNG ỨNG
DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: ĐINH THỊ NGA

Giới tính : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 10/4/1983

Nơi sinh : Tỉnh Hà Tĩnh

Chuyên ngành : Cơng Nghệ Mơi Trường - Khố 2006

MSHV: 02506584

1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TINH CHẾ BIOGAS ĐỂ NÂNG
CAO KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Tổng quan về sản xuất và làm sạch khí biogas trong nước và trong nước và trên thế
giới.
- Cơ sở lý thuyết quá trình hấp thụ và làm sạch khí
- Khảo sát khả năng hấp thụ CO2, H2S và làm sạch khí biogas của dung dịch nước vơi
- Tính tốn và thiết kế tháp hấp thụ tinh chế biogas với quy mơ phịng thí nghiệm
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 25 - 01 - 2008
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 10 - 12 - 2008
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):
PGS. TS Phan Đình Tuấn

TS. Mai Thanh Phong

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS Phan Đình Tuấn
TS. Mai Thanh Phong

Cán bộ nhận xét 1:…………………………………………………………………

Cán bộ nhận xét 2:…………………………………………………………………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày

tháng

năm 2008


i

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi xin chân thành cảm ơn tồn thể thầy
cơ Trường Đại Học Bách Khoa đã chân tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt
quá trình học tập tại trường. Đặc biệt các thầy cô Khoa Môi Trường đã truyền
đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sức quý báu cho tơi.
Với tất cả tấm lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn:
PGS. TS Phan Đình Tuấn, TS Mai Thanh Phong là các giảng viên đã hướng dẫn
tận tình cho tơi thực hiện đề tài này.
Tơi xin cảm ơn Trung Tâm Nghiên Cứu Cơng Nghệ Lọc Hóa Dầu –

Đại Học Bách Khoa, Khoa CNSH & Môi Trường – Đại Học Lạc Hồng đã tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài.
Xin Chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã gắn bó, động viên, giúp
đỡ tôi trong suốt thời gian qua cũng như trong quá trình hồn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Chân thành cảm ơn!


ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Biogas là nguồn năng lượng mới dồi dào nhưng chưa được ứng sử dụng
rộng rãi làm nhiên liệu vì nó có mùi và hàm lượng CH4 chưa cao. Việc làm sạch khí
biogas để nâng cao hiệu quả sử dụng, thay thế dần nhiên liệu hóa thạch là điều rất cần
thiết.
Có nhiều phương pháp làm sạch khí biogas. Trong phạm vi nghiên cứu của
đề tài này, chúng tôi sử dụng dung dịch nước vôi để hấp thụ CO2 và H2S có trong
biogas. Chúng tơi đã khảo sát khả năng làm sạch Biogas của dung dịch nước vôi bằng
cách thay đổi các thơng số thí nghiệm như lưu lượng khí đầu vào, nồng độ nước vơi,
chiều cao cột dung dịch hấp thu và thời gian xuất hiện điểm ló. Từ những kết quả thu
được chúng tơi tiến hành tính toán và thiết kế tháp hấp thụ. Huyền phù nước vơi có thể
làm giàu CH4 trong Biogas từ 55,76% lên tới 89,51%; CO2 và H2S trong khí biogas
được hấp thụ hầu như hồn tồn. Điều này có thể thõa mãn yêu cầu nâng cao chất
lượng khí biogas.
Như vậy, chúng ta có thể sử dụng huyền phù nước vơi để làm sạch khí
Biogas, giảm mùi hơi và độc hại của khí biogas đồng thời nâng cao nhiệt trị của nguồn
nhiên liệu này.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được thiết kế tháp hấp thụ làm sạch khí
biogas hộ gia đình ở huyện Hóc Mơn và Củ Chi – TP. Hồ Chí Minh.

iii

ABSTRACT
Biogas is a new source of energy which is plentiful of reserve but not yet to
be widely used as fuel because of its smell and the low heat-capacity. It is necessary to
refine the biogas to improve its application.
There are different methods to purify biogas. In this study, we attemped to
use the suspension of Ca(OH)2 to absorb and romove CO2 as well as H2S from the
biogas. By checking the influences of the applied amount of Ca(OH)2, the height of
absorption column and flowrate of biogas, it has pointed out the outpoint of the
absorption curve, in terms of CO2 and H2S. These results have been used as basis for a
calculation method for absorption columns.This absorption method with Ca(OH)2
suspension as the absorption mticaedia has helped to increase the CH4 concentration in
biogas from 55,76% to 89,51%. CO2 and especially H2S have been almost removed,
which helped to improve the quality of biogas for practical application.
Proved from this study, suspended Ca(OH)2 can be used to refine the biogas,
helping reject the bad smell and poisons from the gas as well as increase the thermal of
this fuel.
Based on the experimental results, a calculation method for absorption
column has been developed. The column design appears to be suitable when it is
applied to practical use Hocmon and Cuchi districts, Hochiminh City.


iv

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 5.1: Khả năng hấp thụ CO2 của nước vơi bão hịa khi thay đổi chiều cao cột
dung dịch hấp thụ................................................................................................................53
Biểu đồ 5.2: Hiệu suất hấp thụ CO2 của nước vơi bão hịa khi thay đổi chiều cao cột

dung dịch hấp thụ................................................................................................................54
Biểu đồ 5.3: Biểu đồ biểu hiện khả năng hấp thụ CO2 của dung dịch khi cho 4.48 gam
CaO vào tháp hấp thụ..........................................................................................................56
Biểu đồ 5.4: Biểu đồ biểu hiện khả năng hấp thụ CO2 của dung dịch khi cho 17.92
gam CaO vào tháp hấp thụ..................................................................................................57
Biểu đồ 5.5: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hiệu suất hấp thụ khi thay đổi số gam vôi cho
vào tháp hấp thụ ..................................................................................................................58
Biểu đồ 5.6: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hiệu suất hấp thụ theo lưu lượng khí đầu vào.60
Biểu đồ 5.7: Khả năng hấp thụ H2S của nước theo thời gian khi thay đổi chiều cao tháp
hấp thụ.................................................................................................................................63
Biểu đồ 5.8: Biểu đồ thể hiện khả năng hấp thụ H2S của dung dịch nước vôi 0.004M
theo thời gian.......................................................................................................................67
Biểu đồ 5.9: Biểu đồ thể hiện khả năng hấp thụ H2S của dung dịch nước vơi bão hịa
theo thời gian khi thay đổi nồng độ H2S đầu vào ...............................................................69
Biểu đồ 5.10: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi thành phần khí Biogas sau khi qua tháp hấp thu với
lưu lượng khí đầu vào khác nhau ................................................................................................... 70

Biểu đồ 5.11: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi thành phần khí Biogas sau khi qua tháp hấp
thụ có số gam CaO cho vào dung dịch hấp thụ khác nhau ................................................71

Biểu đồ 5.12: Biểu đồ thể hiện khả năng làm sạch Biogas theo thời gian……………72


v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Khả năng cho phân và thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm ............13
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và chất lượng khí hình thành ......13
Bảng 3.3: Thành phần các chất trong hỗn hợp khí của quá trình sinh metan....................14
Bảng 3.4: Các phản ứng sinh metan và vi khuẩn. .............................................................19

Bảng 5.1: Khả năng hấp thụ CO2 của nước vơi bão hịa khi thay đổi chiều cao cột dung
dịch hấp thụ.........................................................................................................................53
Bảng 5.2: Hiệu suất hấp thụ CO2 của nước vơi bão hịa khi thay đổi chiều cao cột dung
dịch hấp thụ.........................................................................................................................54
Bảng 5.3: Khả năng hấp thụ CO2 của dung dịch sữa vôi khi số gam CaO cho vào tháp
hấp thụ là 4.48gam ..............................................................................................................56
Bảng 5.4: Khả năng hấp thụ CO2 của dung dịch sữa vôi khi số gam CaO cho vào tháp
hấp thụ là 17.92 gam ...........................................................................................................57
Bảng 5.5: Bảng thể hiện sự thay đổi hiệu suất hấp thụ khi thay đổi số gam vôi cho vào
tháp hấp thụ.........................................................................................................................58
Bảng 5.6: Bảng thể hiện sự thay đổi hiệu suất hấp thụ theo lưu lượng khí đầu vào.........60
Bảng 5.7: Khả năng hấp thụ H2S của nước theo thời gian khi thay đổi chiều cao tháp
hấp thụ.................................................................................................................................61
Bảng 5.8: Bảng thể hiện khả năng hấp thụ H2S của dung dịch nước vôi 0.004M theo
thời gian ..............................................................................................................................64
Bảng 5.9: Khả năng hấp thụ H2S của dung dịch nước vơi bão hịa theo thời gian khi
thay đổi nồng độ H2S đầu vào.............................................................................................66
Bảng 5.10: Bảng kết quả phân tích thành khí Biogas đầu vào ..........................................68
Bảng 5.11: Sự thay đổi thành phần khí Biogas sau khi qua tháp hấp thu với lưu lượng
khí đầu vào khác nhau.........................................................................................................69
Bảng 5.12: Sự thay đổi thành phần khí Biogas sau khi qua tháp hấp thụ có số gam CaO
cho vào dung dịch hấp thụ khác nhau ................................................................................70
Bảng 5.13: Bảng thể hiện khả năng làm sạch Biogas theo thời gian ................................72


vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo hầm hủ khí mêtan .......................................................................19
Hình 3.2: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ và hàm lượng khí metan...............22

Hình 3.3: Đồ thị ảnh hưởng thơi gian lưu và hàm lượng CH4.................................................................. 24
Hình 3.4 : Mơ hình tính chất khí mêtan .............................................................................25
Hình 3.5: Mơ hình,cấu tạo phân tử và tính chất khí CO2 .............................................................................. 26
Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo và mơ hình của H2S....................................................................29
Hình 3.7: Q trình trao đổi chất qua hai lớp biên............................................................36
Hình 4.1: Mơ hình thí nghiệm...........................................................................................46
Hình 4.2: Đo nồng độ kí H2S ...........................................................................................48
Hình 4.3: Cấu tạo dụng cụ đo nồng độ khí H2S ................................................................49
Hình 4.4: Ống đo khí.........................................................................................................49


vii

MỤC LỤC
TRANG
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN................................................................................................. ii
ABSTRACT...................................................................................................................iii
DANH MỤC BIỂU ĐỒ................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. vi
MỤC LỤC..................................................................................................................... vii
Phần 1: MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
Phần 2: TỔNG QUAN................................................................................................... 3
2.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC (BIOGAS)
TRONG VÀ NGỒI NƯỚC......................................................................................... 3
2.1.1 Trên thế giới..................................................................................................... 3
2.1.2 Ở Việt Nam ...................................................................................................... 5
2.2 LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU TINH CHẾ VÀ MỞ RỘNG PHẠM VI SỬ
DỤNG KHÍ BIOGAS ......................................................................................... 7

Phần 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................... 12
3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẢN XUẤT KHÍ BIOGAS ........................................... 12
3.1.1 Khí Sinh Vật Và Bản Chất Của Nó ............................................................. 12
3.1.1.1 Khí sinh vật .......................................................................................... 12
3.1.1.2 Q trình lên men kỵ khí.................................................................... 14
3.1.1.3 Cấu tạo hệ thống lên men khí mêtan ................................................. 19
3.1.1.4 Nguyên lý làm việc cảu hầm sinh khí ................................................ 20
3.1.1.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phân hủy kỵ khí.............................. 20
3.1.1.6 Tính chất của các khí .......................................................................... 25
3.1.2 Lợi Ích Của Việc Phát Triển Khí Sinh Học ............................................... 31
3.2 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HẤP THỤ VÀ LÀM SẠCH KHÍ ...................... 33


viii

3.2.1 Lý Thuyết Quá Trình Hấp Thụ ................................................................... 33
3.2.1.1 Khái niệm ............................................................................................. 33
3.2.1.2 Cơ sở lý thuyết và quá trình xử lý khí độc hại.................................. 34
3.2.1.3 Hấp thụ khí bằng chất lỏng ................................................................ 35
3.2.1.4 Cơ chế của quá trình trao đổi chất – lý thuyết hai lớp biên ............ 35
3.2.1.5 Các quá trình cơ bản của quá trình hấp thu ................................... 37
3.2.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ .................................... 38
3.2.2 Nguyên Liệu Hấp Thụ.................................................................................. 39
3.2.3 Một Số Phương Pháp Làm Tinh Khiết Sản Phẩm Biogas ....................... 40
3.2.3.1 Loại trừ CO2 ........................................................................................ 40
3.2.3.2 Loại trừ H2S ......................................................................................... 41
Phần 4: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ Ý
NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.................................................................................................. 43
4.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................................. 43
4.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................. 43

4.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................... 44
4.3.1 Phương Pháp Thu Thập Tài Liệu............................................................... 44
4.3.2 Phương Pháp Làm Thí Nghiệm .................................................................. 44
4.3.2.1 Chuẩn bị hóa chất và dụng cụ ............................................................. 44
4.3.2.2 Quy trình cơng nghệ xử lý khí H2S, CO2 bằng dung dịch Ca(OH)2 46
4.3.2.3 Đo nồng độ khí ...................................................................................... 47
4.3.2.4 Khả năng sai số trong q trình làm thí nghiệm............................... 50
4.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................................... 50
4.4.1 Ý Nghĩa Khoa Học......................................................................................... 50
4.4.2 Ý Nghĩa Thực Tế ........................................................................................... 51
4.4.3 Tính Mới Của Đề Tài .................................................................................... 51
Phần 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TỐN .............................................. 52
5.1 THÍ NGHIỆM HẤP THỤ KHÍ CO2 BẰNG DUNG DỊCH SỮA VƠI .......... 52
5.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát sự hấp thụ CO2 của dung dịch nước vơi bão
hịa khi thay đổi chiều cao cột dung dịch hấp thụ..................................................... 52


ix

5.1.2 Thí nghiệm 2,3: Khảo sát khả năng hấp thụ CO2 khi thay đổi số gam
vơi................................................................................................................................... 55
5.1.3 Thí nghiện 4: Khảo sát khả năng hấp thụ CO2 của dung dịch Ca(OH)2
khi thay đổi lưu lượng khí đầu vào ............................................................................ 59
5.2 THÍ NGHIỆM HẤP THỤ H2S BẰNG DUNG DỊCH SỮA VƠI................... 61
5.2.1: Thí nghiệm 6: Khảo sát khả năng hấp thụ H2S của nước...................... 61
5.2.2: Thí nghiệm 7: Khảo sát khả năng hấp thụ H2S của dung dịch nước vơi
có nồng độ 0.004 ........................................................................................................... 63
5.2.3 Thí Nghiệm 8: Khảo sát khả năng hấp thụ H2S của dung dịch nước vơi
bão hịa .......................................................................................................................... 65
5.3 THÍ NGHIỆM LÀM SẠCH HỖN HỢP KHÍ BIOGAS BẰNG DUNG

DỊCH SỮA VƠI ........................................................................................................... 67
5.3.1 THÍ NGHIỆM 1 ............................................................................................ 68
5.3.2 THÍ NGHIỆM 2 ............................................................................................ 70
5.3.3 THÍ NGHIỆM 3 ............................................................................................ 71
5.4 TÍNH TỐN THÁP HẤP THỤ......................................................................... 73
5.4.1 Phương Pháp Tính Tốn .............................................................................. 73
5.4.1.1 Phương pháp tính chiều cao tháp hấp thụ ......................................... 73
5.4.1.2 Tính thời gian hấp thụ ........................................................................ 75
5.4..2 Tính Tốn Tháp hấp Thụ ........................................................................... 76
5.4.2.1 Tính nồng độ chất hấp thụ................................................................... 76
5.4.2.2 Thiết lập đường cân bằng .................................................................... 77
5.4.2.3 Tính tốn q trình hấp thụ ................................................................ 79
5.4.3 Tính thời gian hấp thụ ................................................................................. 86
Phần 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 87
6.1 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 87
6.2 KIẾN NGHỊ........................................................................................................ 88
6.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ .......................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 90


x


-1-

Phần 1: MỞ ĐẦU
Nền kinh tế toàn cầu đang diễn ra với tốc độ nhanh chóng, khoa học cơng
nghệ ngày càng phát triển cao. Do đó, nhu cầu về năng lượng để cung cấp cho việc
sử dụng trong các hoạt động sản xuất ngày càng tăng. Tuy nhiên, cả thế giới đang
phải đứng trước một thực trạng đó là nguồn năng lượng hoá thạch (than đá, dầu

mỏ…) đang dần dần bị can kiệt, báo hiệu nguy cơ thiếu hụt nhiên liệu trong tương
lai. Trước tình hình đó, con người đang cố gắng tìm kiếm và phát huy tác dụng của
các nguồn năng lượng mới như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng
thuỷ triều, năng lượng địa nhiệt…để thay thế dần các nguồn năng lượng hoá thạch
đang bị suy giảm nói trên. Một trong những nguồn năng lượng thay thế năng lượng
hoá thạch và củi đốt đã được áp dụng ở những vùng nông thôn và đem lại hiệu quả
cao đó là mơ hình hầm khí Biogas hộ gia đình. Ý tưởng thu hồi khí mêtan từ q
trình phân huỷ kỵ khí đã được tiến hành ở Ấn Độ vào năm 1930. Sau đó, sản xuất
Biogas được tiến hành rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Trung Quốc, Thái
Lan, Philipin…Sở dĩ việc ủ khí Biogas trở nên phổ biến như vậy vì quá trình này
mang lại nhiều ưu điểm như sau: Sản xuất Biogas không những giải quyết được vấn
đề thiếu hụt năng lượng, tiết kiệm củi đốt mà cịn có ý nghĩa lớn về mặt mơi trường
đó là việc giảm thiểu được mùi hơi thối sinh ra do phân của các nông trại chăn nuôi
gia súc (trâu bị, heo…), sử dụng khí Biogas đun nấu trong các hộ gia đình sẽ khơng
cịn khói thải ra mơi trường như việc nấu củi truyền thống của nông dân, không
những thế nếu lượng phân thải ra từ chăn nuôi đều được đưa vào hầm ủ Biogas sẽ
ngăn chặn được sự lan truyền mầm bệnh do các vi sinh vật tồn tại trong phân động
vật…
Tuy nhiên, trong khí Biogas cịn chứa một tỉ lệ khí CO2 khá lớn 35-40%
làm giảm hiệu quả của quá trình đốt. Đồng thời, một vấn đề nảy sinh sau q trình
sử dụng khí Biogas đó là các hộ sử dụng khí Biogas sau một thời gian các thiết bị
kim loại sử dụng trong nhà bếp đều bị rỉ sét, tường nhà sơn bị phá huỷ, đồng thời nó
cịn gây mùi khó chịu do trong khí Biogas có chứa khí H2S mặc dù nó chiếm tỉ lệ


-2-

nhỏ (khoảng 1%), khi đốt khí Biogas cịn tạo ra khí SO2 gây ơ nhiễm mơi trường
ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Do đó, việc tinh chế để loại bỏ các H2S và CO2
để tăng hiệu quả sử dụng khí Biogas là điều rất cần thiết.

Vì những lý do kể trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên
cứu công nghệ tinh chế Biogas để nâng cao khả năng ứng dụng trong công
nghiệp”.
Với các mục tiêu:
1. Khảo sát khả năng hấp thụ CO2 bằng dung dịch Ca(OH)2.
2. Khảo sát khả năng hấp thụ H2S bằng dung dịch Ca(OH)2.
3. Khảo sát khả năng làm sạch khí Biogas bằng dung dịch Ca(OH)2.
4. Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ để làm sạch khí Biogas.


-3-

Phần 2: TỔNG QUAN
2.1

TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC
(BIOGAS) TRONG VÀ NGỒI NƯỚC
2.1.1 Trên thế giới:
Nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh từ lâu đã được các

nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là từ sau khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng
dầu mỏ năm 1973. Những năm gần đây, giá dầu thơ liên tục gia tăng, có lúc đã vượt
ngưỡng 120 USD/thùng trong năm 2008. Mặc dù các nước xuất khẩu dầu mỏ đã sử
dụng hết cơng suất hiện có để sản xuất nhưng cũng rất khó khăn mới có thể làm hạ
nhiệt cơn sốt giá dầu thô. Với mức khai thác như hiện nay, trữ lượng dầu thơ trong
lịng đất sẽ cạn kiệt trong tương lai không xa. Việc chuyển dần sang sử dụng các
loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng
lượng của nhiều quốc gia phát triển.[6]
Tình trạng năng lượng ngày càng khan hiếm trên thế giới, đặc biệt là các
loại năng lượng hố thạch (fossil fuels) như dầu khí và than đá. Hiện nay, giá dầu

thô đã bước qua ngưỡng cửa 90 Mỹ kim và có nhiều chỉ dấu sẽ tăng lên 100 Mỹ
kim trong một tương lai không xa cũng như trữ lượng dầu ước ước tính sẽ cạn kiệt
vào năm 2050. Tương tự, các mỏ than cũng đang được khai thác tối đa tăng theo
nhu cầu năng lượng của các nước trên thế giới đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ.
Trung Quốc hiện tại là một nước tiêu thụ dầu hoả đứng thứ hai trên thế giới, chỉ sau
Hoa Kỳ với mức tiêu thụ trên 16 triệu thùng dầu một ngày.[nguồn: West Covina,
11/2007]
Trước tình trạng trên, từ hơn 20 năm qua nhiều nhà khoa học trên thế giới
đã bắt đầu truy tìm loại năng lượng khác nhất là các loại năng lượng tái lập
(renewables).
Các hội nghị Quốc tế và Châu lục về năng lượng thường xuyên được mở
ra. Đầu tháng 6/2004, tại Bohn – CHLB Đức đã diễn ra hội nghị Quốc tế về năng
lượng tái tạo. Hội nghị đã thu hút trên 1000 đại biểu từ các châu lục, trong đó có


-4-

Việt Nam. Một điều đặc biệt là, tất cả các đại biểu đến dự hội nghị này đều không
sử dụng xe hơi với nhiên liệu truyền thống, mà sử dụng phương tiện giao thông đáp
ứng tiêu chuẩn sinh thái như xe chạy bằng quang điện, pin nhiên liệu hoặc nhiên
liệu sinh học. Hội nghị đã kêu gọi các quốc gia cùng bắt tay để đẩy nhanh các giải
pháp sử dụng năng lượng tái tạo. Năm 2000, CHLB Đức đã ban hành đạo luật về
năng lượng tái tạo. Có thể thấy CHLB Đức là một trong nững nước luôn tiên phong
trong việc đưa ra các chủ trương, chính sách khuyến khích đối với vấn đề này. [12]
Khí Biogas được phát hiện vào cuối thế kỷ 18. Nguồn gốc của nó là sản
phẩm phân hủy kỵ khí của các chất hữu cơ giàu carbon trong các đầm lầy, ruộng lúa
ngập nước hay các ao hồ, cống rãnh và các bãi rác phế thải của các thành phố...[7]
Lần đầu tiên ý tưởng đề xuất việc thu hồi khí Mêtan (CH4) bằng q
trình phân hủy kỵ khí vào năm 1930 tại Bombay Ấn Độ.[10], [11]
Sau đây là vài số liệu về mức sản xuất khí Biogas. 22 quốc gia trong Liên

Hiệp Âu Châu (EU) năm 2006 đã sản xuất 62.000 GWh, trong đó 32.000 GWh đến
từ khí bãi rác và 11.000 đến từ khí ẩm ướt từ bùn trong hệ thống cống rãnh. Có
17.000 GWh đã được hoán chuyển thành điện năng. Đức là quốc gia sản xuất
Biogas nhiều nhất với 22.000 GWh.[12]
Tại Hoa kỳ tính đến năm 2006 đã có 380 bãi rác lớn có hệ thống thu hồi
khí methane và chuyển tải thành điện năng. Trong vài năm tới ước tính có đến 700
bãi rác sẽ lấp đặt hệ thống nầy. Một thí dụ điển hình tại Irvine, CA khí methane từ
bãi rác Bowerman sẽ được dùng làm nguyên liệu cho hệ thống chuyên chở công
cộng cho thành phố.[12]
Tại Hoa Kỳ, lượng Biogas sản xuất chiếm 6% khí đốt thiên nhiên sử
dụng cho toàn quốc vào năm 2006, tương đương 10 tỷ Gallons xăng. Ngày
4/8/2007, quốc hội Hoa Kỳ mới vừa mang dự luật Khuyến khích sản xuất khí sinh
học 2007 (Biogas Production Incentive Act 2007) nhằm mục đích: 1- dùng quỹ dự
trữ nơng nghiệp để trả cho nhà sản xuất khí sinh học trước năm 2013; 2- tạo điều
kiện thuận lợi cho việc vay nợ đầu tư, trợ cấp cho những nhà sàn xuất mới…Từ
đây, dự luật một khi thành luật sẽ khuyến khích nơng dân đẩy mạnh các dự án biến


-5-

phế thải thành khí sinh học, giảm thiểm một số lượng không nhỏ trong việc sử dụng
năng lượng và hạn chế sự hâm nóng tồn cầu qua việc giảm thiểm khí carbonic thải
hồi vào khơng khí.[12]
Xây dựng thiết bị thu khí Biogas đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế
giới như: Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Philipin, Brazil…[6], [11], [12]
Theo Khandelwal (1990), Ấn Độ đã có nhiều kinh nghiệm đáng kể trong
lĩnh vực phát triển công nghệ Biogas. Sản xuất Biogas được khuyến khích bởi
những chiến dịch quảng cáo phổ biến và các xí nghiệp xây dựng Biogas được trợ
cấp bởi chính quyền từ trung ương đến địa phương. Thiết bị phân huỷ được thiết kế
có vỏ ngồi di động được gới thiệu bởi All-Indian Coordinate Biogas Program là

một hệ thống phổ biến nhất hiện nay được sử dụng ở Ấn Độ. Hiện nay, Ấn Độ có
khoảng trên 1 triệu cơng trình khí sinh học đang hoạt động và phục vụ cho các mục
đích: đun nấu, thắp sáng, chạy máy nổ… [12]
Ở Trung Quốc, từ năm 1975 đã thực hiện khẩu hiệu “Biogas cho mọi gia
đình” và hàng năm có 1,6 triệu thiết bị phân huỷ được xây dựng chủ yếu theo kiểu
mái vịm bằng bê tơng, kiểu này giá rẻ nhưng chất lượng thấp. Năm 1982, có hơn 7
triệu thiết bị phân huỷ được lắp đặt ở Trung Quốc. Tuy nhiên, nhiều thiết bị đã
ngưng sử dụng sau đó do thiếu đội ngũ có trình độ kỹ thuật vận hành và sữa chữa
các hệ thống đồng thời những vấn đề nảy sinh như các thiết bị kim loại bị rỉ sét và
hiệu quả sử dụng khí Biogas chưa cao…Ngày nay, khi xây dựng hệ thống phân huỷ
khí Biogas đã được chú ý nhiều đến các vấn đề chất lượng hầm ủ và chất lượng khí
Biogas. Hiện nay, ở Trung Quốc có khoảng 5 triệu cơng trình cỡ gia đình và 2000
cơng trình cỡ lớn, cung cấp khí cho trên 25 triệu người sử dụng, mỗi năm sản xuất
khoảng một tỉ mét khối khí tương đương 1,9 triệu tấn than đá.[12]

2.1.2 Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, nhân dân chủ yếu làm nghề sản xuất nông nghiệp. Các chất
thải trong sản xuất, chăn nuôi, sinh hoạt, là nguồn nguyên liệu rất phong phú và đa
dạng: Phân người, phân gia súc gia cầm, rơm rạ, lá cây…Các nguyên liệu này nếu


-6-

khơng được thu gom xử lý thì sẽ bị phân huỷ gây ơ nhiễm mơi trường nước, khơng
khí, ảnh hưởng rất lớn đến môi trường xung quanh và sức khoẻ con người.
Vào khoảng thập niên 60 của thế kỷ XX, ở Việt Nam phát triển mạnh
phong trào V.A.C (Vườn - Ao - Chuồng). Trong đó, Biogas là một giải pháp hiệu
quả để giải quyết vấn đề này bởi những ưu điểm của nó về kinh tế và mơi trường.
Khí Biogas được sử dụng để dun nấu thay thế cho củi ở các hộ nơng dân
rất hiệu quả hoặc có thể chạy máy phát điện, cung cấp điện cho gia đình, sử dụng

cho chăn nuôi. Đặc biệt, đối với những hộ gia đình chăn ni với số lượng lớn có
thể sử dụng Biogas để phát điện cho gia đình và cả những hộ xung quanh.
Hiện nay, trong tồn quốc đã có khoảng 2000 cơng trình được xây dựng
tập trung nhất ở TP. Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Hậu Giang, Hà Nội, Hà Bắc, Lai
Châu…kết quả khảo sát cho thấy từ lợi ích thu được có thể thu hồi vốn đầu tư trong
vịng 2 – 3 năm.
Gần đây, nơng dân ở các huyện Củ Chi, Hc Mơn, Bình Chánh, quận
12, Gị Vấp của TP HCM... cũng rộ lên phong trào làm Biogas từ phân chuồng. Đây
là hệ quả từ việc thấy rõ những hiệu quả về kinh tế cũng như môi trường của mơ
hình sử dụng năng lượng mới này. Một số nơi, các gia đình khơng những dùng
Biogas làm khí đốt mà cịn sử dụng máy phát điện để chuyển khí Biogas thành điện.
Đây cũng là một hướng mới trong việc sử dụng loại năng lượng này cho sinh hoạt.
Tiềm năng để phát triển mơ hình này rất dồi dào, khơng chỉ ở những hộ chăn ni,
mà cịn có thể áp dụng với những làng nghề truyền thống như: làm bánh tráng, làm
miến, bún...Do nhu cầu cuộc sống, nghề chăn nuôi và làng nghề truyền thống sẽ còn
phát triển cao hơn mức hiện nay, kéo theo lượng chất thải cũng sẽ ngày càng lớn.
Mơ hình sử dụng hầm ủ Biogas đã trở thành đề án thực hiện trên cơ sở
Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai
đoạn 2006-2015. Theo kế hoạch, đề án được thực hiện trong 18 tháng (từ đầu quý
IV/2006 đến hết quý I/2008) và triển khai tại 6 tỉnh: Hà Tây, Thái Bình, Quảng
Ninh, Nghệ An, Quảng Ngãi, Đồng Nai. Sẽ có 600 hộ gia đình ở 6 tỉnh tham gia đề
án (mỗi tỉnh 100 hộ). Các hộ sẽ được hỗ trợ và hướng dẫn thực hiện các biện pháp


-7-

tiết kiệm năng lượng như: sử dụng các nguồn năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; sử
dụng đèn compact thay thế đèn sợi đốt; làm hầm ủ Biogas; lắp giàn pin mặt trời để
sử dụng nước nóng;
Theo đó, vào quý I/2007 sẽ tiến hành lắp mẫu đèn tiết kiệm năng lượng

tại các hộ gia đình được lựa chọn để làm mơ hình cho người dân tham quan và có
cơ sở để kiểm tra, so sánh với các hộ gia đình đang sử dụng các thiết bị tiêu thụ
năng lượng khác. Quý I và II/2007 sẽ tổ chức đăng ký thực hiện tiết kiệm năng
lượng cho các hộ gia đình tại các tỉnh (100 hộ/tỉnh). Quý II + III/2007 triển khai lắp
đèn compact Rạng Đông và làm hầm Biogas, lắp giàn đun nước nóng bằng năng
lượng mặt trời. Đối với đèn compact sẽ được hỗ trợ 1/3 giá đèn. Số còn lại (2/3 chi
phí) gia đình trả ngay sau khi lắp đèn. Những gia đình xây hầm Biogas được miễn
phí về công kỹ thuật, đào tạo kỹ thuật viên và được hỗ trợ 1 triệu đồng/hộ. Số còn
lại trả 2-3 lần sau khi lắp đặt. Những hộ gia đình lắp dàn nước nóng năng lượng mặt
trời được hỗ trợ về hướng dẫn sử dụng, trả 30% giá thiết bị, số còn lại trả 2-3 lần
sau khi lắp đặt.
Ngày 17/4/2007, Văn phòng dự án khí sinh học Trung ương cho biết
trong giai đoạn 2007 – 2010, Chính phủ Hà Lan sẽ viện trợ khơng hồn lại cho Việt
Nam 3,1 triệu euro, thêm vào đó là khoản hỗ trợ kỹ thuật của Tổ chức phát triển Hà
Lan tương đương 0,6 triệu euro để xây dựng thêm 140.000 cơng trình khí sinh học
(Biogas) ở 50 tỉnh, thành trên cả nước.[nguồn: Việt Báo.vn, 4/2007]

2.2

LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU TINH CHẾ VÀ MỞ RỘNG PHẠM VI
SỬ DỤNG KHÍ BIOGAS:
Từ những ưu việt của nguồn năng lượng khí Biogas và khả năng mở

rộng phạm vi sử sụng khí loại nhiên liệu sinh học dồi dào này. Nhiều công trình đã
tiến hành nghiên cứu để hạn chế những nhược điểm của khí sinh hoc như loại bỏ
H2S có trong khí Biogas để hạn chế sự ăn mịn dụng cụ đun nấu cũng như ăn mòn
động cơ và nguy cơ ô nhiễm môi trường do đốt khí H2S gây nên, sấy khơ khí
Biogas để loại bỏ hơi nước trước khi sử dụng, loại bỏ CO2 để năng hiệu quả đốt…

-8-

Hiện nay, các phương pháp để loại bỏ H2S và CO2 trong khí Biogas đã
được nghiên cứu thử nghiệm tương đối nhiều. Các tác giả đã sử dụng các phương
pháp hấp thụ, hấp phụ…Tuy nhiên, vấn đề tìm ra một phương pháp đơn giản, rẻ tiền
và mang lại hiệu quả cao, có khả năng ứng dụng rộng rãi vẫn đang tiếp tục được
nghiên cứu và hoàn thiện.
Năm 1999, các tác giả B. Krishnakumar, Ajit Haridas và B manilal
nghiên cứu tách H2S ra khỏi khí Biogas bằng cách sử dụng TiO2 và vi khuẩn sắt
Thiobacillus ferroxidans [15]
Tác giả R. kleerebezem, R. Mendez người Hà Lan đã nghiên cứu quá
trình khử nitrat hóa tự dưỡng kết hợp với xử lý H2S từ khí Biogas.[20]
Tác giả Jelte Lanting và Anal S. Shah nghiên cứu q trình tách sinh học
H2S từ khí Biogas.[18]
Tại Nhật, các nhà máy thiết kế với công suất xử lý thức ăn thải là 2–16
tấn/ngày, lượng gas sản sinh ra là 150–1.928 m 3, sản lượng điện phát ra là 10–
100kW và chi phí cho dự án vào khoảng 1–7,3 triệu USD. Việc phát điện sử dụng
Biogas không chỉ để cung cấp điện năng mà còn dùng cho việc cung cấp nhiệt
năng.[13]
Tại Thụy Điển, ngày 24/10/2005, hãng sản xuất Biogas Svensk đã chạy
thử thành công tàu hỏa chạy bằng Biogas đầu tiên trên thế giới do chính hãng sản
xuất. Đồn tàu đã chạy một chặng đường dài khoảng 80km, từ thành phố
Linkoeping (phía nam thủ đơ Stockholm) đến thành phố biển Vaestervik (phía tây
Thụy Điển). Nhiều quốc gia đã đặt vấn đề hợp tác với Thụy Điển trong dự án tàu
chạy bằng Biogas. (Nguồn: Bản tin điện tử báo Sài Gịn Giải Phóng, ngày
25/10/2005).
Các tác giả: Bùi Văn Ga, Ngơ Văn Lành, Ngô Kim Phụng trường Đại
Học Bách Khoa Đà Nẵng đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm khí Biogas trên động
cơ xe gắn máy. Các tác giả này đã sử dụng oxit sắt để hấp phụ H2S và sử dụng nước
để hấp thụ CO2, khí Biogas được làm giàu thêm 30%, hàm lượng H2S chỉ còn 0,5%

so với mẫu khí nguyên thủy. Động cơ xe gắn máy 110cc với bộ phụ kiện GA5 chạy


-9-

bằng khí Biogas đã được tinh luyện này có mức độ phát thải HC khoảng 10% và
CO khoảng 1% so với giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam.[6]
Các tác giả Trương Hoàng Thiện, Phạm Duy Phúc, Đặng Hữu Thành Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Nghiên cứu chế tạo hệ thống cung
cấp khí Biogas hồn chỉnh cho cụm động cơ đốt trong-máy phát điện 2HP. Khí
Biogas sau khi qua hệ thống khử H2S và hấp thụ CO2 được cung cấp cho động cơ
đánh lửa cưỡng bức nhờ bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu Biogas/xăng. Bộ phụ
kiện này được phát triển trên cơ sở bộ phụ kiện GA5 sử dụng trên xe gắn máy chạy
bằng LPG bằng cách bổ sung thêm bộ điều tốc phụ. Nhờ vậy động cơ có thể làm
việc ổn định ở tất cả các chế độ tải khác nhau của máy phát. [13]
Thạc sĩ Nguyễn Đình Hùng, Trưởng nhóm chế tạo động cơ của bộ mơn Ơ
tơ - Máy động lực thuộc Khoa Kỹ thuật Giao thông - Đại học Bách khoa TP.HCM
cho biết, cơng trình nghiên cứu sử dụng khí Biogas để chạy máy phát điện đã hồn
tất. Q trình này được thực hiện như sau: phân gia súc sẽ được ủ để tạo khí; khí từ
hầm sẽ được dẫn lên theo đường ống, dẫn tới túi tích khí rồi đi qua bộ lọc để xử lý
khí H2S và được trộn mùi để khử bớt mùi hơi của khí NH3 – N trong khí Biogas.
Cũng tại đây, khí sẽ được tách nước (tách ẩm) sơ bộ, sau đó máy nén sẽ có nhiệm
vụ nén khí tách ẩm, đảm bảo lưu lượng Biogas cấp cho động cơ…, khí sẽ được đốt
để phát điện. Ưu điểm nổi bật của nghiên cứu này là đã tách hồn tồn lượng H2O
và khí H2S ra khỏi Biogas giúp tăng cường tuổi thọ động cơ và xử lý triệt để mùi
hơi do khí H2S (mùi trứng thối) và NH3-N (mùi khai) có trong khí Biogas.[Nguồn:
Sài Gịn Giải Phóng, 12/2006]
Gia đình ơng Huỳnh Văn Bằng ở ấp Trung Lân – xã Bà Điểm – Hóc Mơn
có trang trại với đàn heo hơn 300 con, ông đã xây dựng hầm hai hầm Biogas với thể
tích 20m3 và 10m3, lượng khí ga sinh ra cung cấp cho gia đình ông đun nấu và chạy
máy phát điện, mỗi tháng ông có thể tiết kiệm 1 triệu tiền điện và gas. Ơng nói “khí

Bioggas đã mang lại nguồn lợi lớn cho gia đình tơi. Tuy nhiên, nhược điểm của nó
là có mùi hơi, bếp nấu thường bị ám khói nên tơi phải làm vệ sinh thường xuyên và
mỗi khi vì một sự cố nào đó làm cho khí Biogas bị xì lên mái tơn hay các cơng tình


- 10 -

bằng kim loại thì chũng sẽ bị mục rỉ nhanh chóng”. Ơng cịn tâm sự thêm: “tơi ước
gì có thể có cách gì để khắc phục được những nhược điểm nói trên của khí Biogas
thì thật là tốt, tơi đang mong chờ điều đó”.[Nguồn: Tìm hiểu và phỏng vấn trực
tiếp].
Anh Dục ở xã Giang Điền – Trảng Bom – Đồng Nai, sản xuất theo mơ
hình trang trại chăn nuôi kết hợp trồng trọt năng suất cao. Từ năm 2003, anh Dục đã
xử lý thành công việc ô nhiễm mơi trường, trang trại heo sạch sẽ, thống mát... Anh
đã tự học hỏi từ sách vở, thực tế tham quan. Bằng kinh nghiệm, anh đã thiết kế và
xây dựng mô hình hầm Biogas phủ bạt có nhiều ưu điểm như giá thành thấp, cho
khí CH4 nhiều, chất lượng gas ổn định, khắc phục được tình trạng ơ nhiễm khơng
khí. Khơng những thế, từ nguồn khí Biogas sản xuất ra ngồi việc sử dụng cho đun
nấu thức ăn cho gia súc anh còn chế tạo ra máy phát điện tạo ra điện thắp sáng toàn
trang trại, anh đã tiết kiệm được chi phí về điện và chất đốt rất nhiều. Một máy phát
điện 10kW do anh chế tạo bao gồm thiết bị và cơng lắp đặt bảo hành 6 tháng có giá
trị 14 triệu đồng. So với giá thành cùng loại trên thị trường, đây là một giá hấp dẫn,
có sức cạnh tranh và dễ chuyển giao công nghệ Biogas ống bê tông cho các trang
trại chăn nuôi. Anh tâm sự: "Tơi có một ước muốn duy nhất là làm sao có đủ vốn để
tiếp tục tìm tịi chế tạo ra hệ thống lọc khí Biogas thành khí sạch khơng gây hại cho
môi trường và sức khỏe. Theo tôi biết trong Biogas có chứa nhiều khí như CH4 ,
H2S, CO, N2, O2, H2 ... Đặc biệt, khí H2S có mùi trứng thối, là loại khí rất độc. Tơi
rất mong muốn các nhà khoa học đồng hành cùng ý tưởng giúp đỡ tơi". Anh cịn
tâm sự thêm: “nguồn Biogas từ hầm ủ của gia đình tơi dồi dào nhưng tơi chỉ dùng
để nấu thức ăn cho heo và chạy máy phát điện thơi chứ khơng đun nấu thức ăn cho

người vì nó có mùi hơi và có dễ bị ám khói lên nồi, tơi ước gì có thể khắc phục
được những nhược điểm này”. [Nguồn: Tin tức- Sự kiên., Bộ tài Nguyên và Mơi
Trường, 12/2007]
Qua những q trình tìm hiểu trên, chúng tơi nhận thấy việc tìm ra những
phương thức để tăng cường hiệu quả sử dụng của nguồn nhiên liệu Biogas dồi dào


- 11 -

và khắc phục những hạn chế của nó để mở rộng phạm vi sử dụng là điều rất cần
thiết và đáng được quan tâm nghiên cứu.


- 12 -

Phần 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẢN XUẤT BIOGAS
3.1.1 Khí Sinh Vật Và Bản Chất Của Nó [1], [3], [6], [7], [8]
3.1.1.1 Khí sinh vật:
Khí sinh vật là sản phẩm bay hơi được của q trình lên men kỵ khí phân
giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. Thành phần chủ yếu của khí sinh vật là mêtan
nên nó là một loại khí cháy được. Tuỳ thuộc vào nguyên liệu được phân huỷ, thời
gian phân huỷ và nhiệt độ mơi trường hàm lượng khí mêtan giao động trong khoảng
60-70%. Nếu vi sinh vật hoạt động kém khí mêtan có thể giảm xuống cịn 40-50%.
Phần khí cịn lại chủ yếu là CO2 giao động trong khoảng 35-40%. Ngồi ra, trong
hỗn hợp khí cịn chứa các khí khác với hàm lượng nhỏ như H2S, H2, O2, N2…
Đặc tính của Biogas:
Nhiệt trị: Khí sinh học cháy cho ngọn lửa màu xanh lơ và khơng khói.
Nhiệt trị của khí sinh học phụ thuộc vào hàm lượng CH4 và có thể tính theo cơng
thức:

Q = 8570*CH4/100 (Kcal/m3)
Trong đó CH4 là hàm lượng mêtan tính theo phần trăm với thành phần
thơng thường có 50–70% mêtan. Khí sinh học có nhiệt trị nằm trong giới hạn 43006000 Kcal/m3. Thông thường người ta thấy hàm lượng CH4 là 60%, khi đó khí sinh
học có nhiệt trị là 5124 kcal/m3.
Khí sinh học nhẹ hơn khơng khí, tỷ trọng so với khơng khí là 0.94
(CH4=60%)
Bếp khí sinh học của gia đình thường tiêu thụ khoảng 200 lít khí/giờ, đạt
hiệu suất 50 – 60%.