hiỆu quẢ kinh tẾ vÀ mÔi trƯỜng cỦa cÔng trÌnh khÍ...

1

HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG TRÌNH KHÍ SINH

HỌC TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TẠI LÀNG BÚN Ô SA,

TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Trần Anh Tuấn, Phạm Thị Mỹ Hạnh

Khoa Môi trường, Đại học Khoa Học Huế

TÓM TẮT

Nghiên cứu này sử dụng một số kỹ thuật tính toán của Ủy ban Liên Chính Phủ về Biến đổi

khí hậu (IPCC) để đánh giá hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính của công trình khí sinh học ở

làng bún Ô Sa thuộc xã Quảng Vinh, huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Theo kết quả tính

toán, lượng giảm phát thải trung bình hàng năm của khí nhà kính khi sử dụng các loại hầm

biogas là 19,904 tấn CO2 tương đương trên toàn làng. Ngoài ra, các hiệu quả kinh tế liên quan

đến tiết kiệm chất đốt trong đun nấu, sử dụng chất bã hầm biogas bón cho cây trồng, thời gian

hoàn vốn giản đơn, khoản tiết kiệm sau thời gian hoàn vốn của hầm biogas,… cũng đã được tính

toán. Kết quả phân tích về hiệu quả kinh tế cho biết trong 3 loại hầm hiện đang được sử dụng,

hầm xi măng giúp tiết kiệm được 2.275.000 đồng/hộ/năm, thời gian hoàn vốn dưới 3 năm và lợi

ích phát sinh sau khi hoàn vốn vào khoảng 28.216.000 đồng. Hầm composite đơn mỗi năm giúp

tiết kiệm được 2.563.000 đồng/hộ, hoàn vốn trong khoảng 4,8 năm và lợi ích sau thời gian hoàn

vốn là 38.963.000 đồng. Hầm composite đôi giúp tiết kiệm được 2.516.000 đồng/hộ/năm, thời

gian hoàn vốn 5 năm và lợi ích phát sinh sau hoàn vốn là 37.740.000 đồng.

MỞ ĐẦU

Theo báo cáo của Cục Chăn nuôi (2010), đàn vật nuôi ở Việt Nam hàng năm thải ra khoảng

80 triệu tấn chất thải rắn và vài chục tỉ khối chất lỏng gây suy thoái môi trường. Nếu lượng chất thải

này không được xử lý phù hợp sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người;

do vậy, vấn đề đặt ra là công tác quản lý chất thải nói chung và chất thải chăn nuôi nói riêng cần phải

được chú trọng. Việc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi hầm biogas nói riêng và công nghệ khí

sinh học nói chung là một giải pháp quan trọng góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm do chất thải

chăn nuôi gây ra, đồng thời cung cấp chất đốt và giảm phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, ở Việt

Nam hiện nay, tỷ lệ hộ chăn nuôi có công trình xử lý chất thải rất thấp: gia trại đạt 37,7% trang trại

đạt 35,7% và nông hộ đạt 15% [1]. Cách thức xử lý chất thải hiện nay chủ yếu là ủ làm phân bón;

một số ít sản xuất khí sinh học (biogas). Chỉ có khoảng từ 5% đến 8,3% nông hộ sản xuất khí sinh

học từ chất thải rắn và lỏng. Số hộ ủ phân tươi chiếm 15,63% và ủ có độn chiếm 17,86% [1].

Làng bún Ô Sa thuộc xã Quảng Vinh, huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế chuyên sản

2

xuất bún truyền thống. Do biết tận dụng các phế phẩm trong quá trình xuất nên hiện có đến 120 hộ

chăn nuôi trên tổng số 170 hộ dân với tổng số lợn vào khoảng 800 con, thải ra trung bình hơn 1.000

kg phân/ngày. Hiện nay, trên 90% hộ chăn nuôi ủ phân hoặc trữ phân trong hố và chỉ có 10 trên tổng

số 120 hộ chăn nuôi (chiếm 8.3%) đầu tư xây lắp hầm biogas. Thực tế này đang gây ô nhiễm môi

trường sống cho hộ gia đình chăn nuôi cũng như các hộ xung quanh. Vì thế, công tác quản lý chất

thải từ gia súc đã và đang được chính quyền địa phương hết sức quan tâm; trong đó việc xây dựng hệ

thống hầm biogas là một giải pháp hiệu quả đã được địa phương lựa chọn. Tuy nhiên, địa phương đã

gặp không ít khó khăn trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống biogas do người dân chưa

nhận thức rõ về hiệu quả kinh tế cũng như môi trường mà hầm biogas mang lại. Chính vì vậy, việc

làm rõ hiệu quả kinh tế và môi trường của mô hình xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas của

làng bún Ô Sa chắc chắn sẽ góp phần nâng cao hiểu biết và nhận thức người dân, đồng thời

khuyến khích và thuyết phục họ tham gia xây lắp và sử dụng hầm biogas trong gia đình.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

Phương pháp phỏng vấn cấu trúc bằng phiếu điều tra kết hợp với khảo sát thực tế được sử

dụng nhằm thu thập các thông tin về các loại hầm biogas, các nguồn nguyên liệu cung cấp cho

hầm và tình hình sử dụng năng lượng, chất đốt, phân bón trước và sau khi sử dụng hầm. Có 50 hộ

trên tổng số 120 hộ chăn nuôi được lựa chọn để điều tra; trong đó bao gồm toàn bộ 10 hộ đã xây

lắp và sử dụng hầm biogas.

Kỹ thuật chọn mẫu cho phương pháp điều tra trên đây là Chọn mẫu thuận tiện thuộc

nhóm chọn mẫu Phi xác suất dựa trên đặc điểm dễ tiếp cận của đối tượng cần được điều tra. Lựa

chọn này là phù hợp với quy mô nghiên cứu do hạn chế về kinh phí và nhân lực. Do lượng mẫu

điều tra không quá lớn và các yêu cầu thống kê không quá phức tạp nên các số liệu thu thập được

xử lý bằng công cụ Thống kê mô tả (Descriptive Statistics) của MS Excel. Đây là một add-in

miễn phí và dễ cài đặt, phục vụ khá tốt cho việc thống kê các số liệu thu thập được.

Phương pháp tính toán thời gian hoàn vốn giản đơn

Đây là phương pháp đánh giá nhanh được sử dụng để thẩm định các đầu tư có chi phí thấp

hay trung bình mà không phải dùng đến các phương pháp đánh giá chi tiết hơn. Thời gian hoàn

vốn là thời gian cần thiết để các dòng tiền tương lai dự tính có thể hoàn lại được dòng tiền đầu tư

ban đầu. Nếu các dòng tiền tương lai ước tính cố định bằng nhau thì thời gian hoàn vốn giản đơn

sẽ được tính theo công thức (1).

Thời gian hoàn vốn (năm) =

Chi phí đầu tư ban đầu

Dòng tiền ròng một năm

(1)

3

Nếu các dòng tiền tương lai của các năm ước tính không bằng nhau thì sử dụng phương

pháp cộng dồn và chia trung bình. Thời gian hoàn vốn trên đây được gọi là thời gian hoàn vốn

giản đơn vì không tính đến chiết khấu của các dòng tiền tương lai. Các đầu tư có thời gian từ 3

năm trở xuống được xem là có tính khả thi cao. Thời gian hoàn vốn càng ngắn thì giải pháp đầu

tư xem xét càng khả thi. Trong nghiên cứu này, phương pháp thời gian hoàn vốn giản đơn được

sử dụng nhằm phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế của hầm biogas mang lại và so sánh hiệu

quả kinh tế giữa từng loại hầm để người dân có sự chọn lựa đúng đắn.

Phương pháp tính toán mức giảm phát thải khí nhà kính của hầm biogas

Hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính khi sử dụng hầm biogas được thực hiện bằng cách

tính toán hiệu số giữa lượng phát thải khí nhà kính trước và sau khi các hộ gia đình sử dụng công

trình khí sinh học. Theo hướng dẫn của Ủy Ban Liên Chính phủ về BĐKH (IPCC, 2006) [2], một

số khí nhà kính chính đã được lựa chọn để tính toán các loại phát thải từ hố phân, từ quá trình đốt

nhiên liệu và từ sự rò rỉ khí sinh học (xem chi tiết về các khí nhà kính được lựa chọn ở bảng 1).

Ngoài ra, các thông số sử dụng cho tính toán lượng phát thải khí nhà kính cũng được tham khảo

của IPCC (2006) (xem chi tiết các thông số ở bảng 2) [3].

Bảng 1. Các khí nhà kính được sử dụng tính toán phát thải theo IPCC (2006).

Nguồn phát thải Khí nhà kính sử dụng để tính toán

Trước khi có hầm biogas (A)

Phát thải từ hố phân CH4

N2O

Phát thải từ chất đốt CO2

CH4

Sau khi sử dụng hầm biogas

(B)

Rò rỉ khí sinh học CH4

Phát thải từ chất đốt CO2

CH4

Bảng 2. Các thông số được sử dụng để tính toán phát thải khí nhà kính theo IPCC (2006).

Nhiệt

độ (oC)

VS (kg chất

khô/con/ngày)

Bo

(m3/kg)

MCFi

(%)

MS

(%)

EFCH4 (kg/

con/năm)

EFNO2 (kg/

con/năm)

Nex (kg/

con/năm)

25 0,30 0,29 65 100 13,83 0.005 16

Tính toán lượng phát thải khí nhà kính trước khi sử dụng hầm biogas

Quy trình tính toán được thực hiện theo 4 bước cụ thể như sau:

Bước 1: Tính toán lượng phát thải CH4 từ ủ phân ở hộ gia đình theo công thức (2).

Trong đó:

BECH4 : Lượng phát thải CH4 từ hầm chứa phân (tCO2e/năm: tấn CO2 tương đương/năm);

BECH4 = GWPCH4 x LN1 x EFCH4 x 𝟏

𝟏𝟎𝟎𝟎 (2)

4

GWPCH4 : Tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính của CH4 khí so với CO2 (25);

LN1 : Số lợn trung bình trước khi có hầm biogas (con/năm).

EFCH4 : Hệ số phát thải CH4 từ chất thải chăn nuôi lợn, đơn vị là kg/con/năm;

Bước 2: Tính toán lượng phát thải N2O do ủ phân theo công thức (3).

Trong đó:

BEN20 : Tải lượng N2O phát thải do ủ phân (tCO2e/năm);

LN1 : Số lợn trung bình trước khi có hầm biogas (con/năm);

Nex : Lượng phát thải N (kg/con/năm);

EFN2O : Hệ số phát thải N2O từ chất thải chăn nuôi lợn (0,005 kg/con/năm);

GWPN2O : Tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính của N2O so với CO2 (298);

44/28 : Hệ số chuyển đổi phát thải từ N sang N2O.

Bước 3. Tính toán lượng CO2 và CH4 phát thải từ chất đốt hộ gia đình theo công thức (4) và (5)

với nhiệt lượng và hệ số phát thải của một số nhiên liệu chất đốt được trình bày ở bảng 3.

BCO2 =∑(BGj x NCVj x EFCO2j ) x 𝟏

𝟏𝟎6 (4)

BCH4 = ∑(BGj x NCVj x EF CH4j ) x 𝟏

𝟏𝟎6 (5)

Trong đó:

BCO2, BCH4 : Lượng CO2 và CH4 phát thải từ đốt nhiên liệu (tCO2e/ năm);

BGj : Khối lượng nhiên liệu j được tiêu thụ hàng năm của hộ gia đình trước khi có

hầm biogas (kg/năm);

NCVj : Nhiệt lượng của nhiên liệu j (MJ/kg);

EFCO2j : Hệ số phát thải CO2 của nhiên liệu j (tCO2e/ TJ);

EFCH4j : Hệ số phát thải CH4 của nhiên liệu j (tCO2e/ TJ).

Bảng 3. Các thông số về nhiệt lượng và hệ số phát thải của một số nhiên liệu của IPCC (2006).

Loại nhiên liệu Nhiệt lượng (MJ/kg) Hệ số phát thải ( tCO2e/ TJ)

CO2 CH4

Than đá 25,8 94,6 0,1

Củi 30,5 112 0,3

Khí đốt (gas) 47,3 63,1 0,001

Bước 4. Tính toán tổng lượng phát thải khí nhà kính trước khi sử dụng hầm biogas theo công

thức (6) với BEi là tổng lượng phát thải khí nhà kính của hộ gia đình trước khi sử dụng hầm

BEN20 = LN1 x Nex x MS x EFN2O x GWP N2O x 𝟒𝟒

𝟐𝟖 x

𝟏

𝟏𝟎𝟎𝟎 (3)

5

biogas (tCO2e/ hộ/ năm).

BEi = BECH4+BEN20+BCO2+BCH4 (6)

Tính toán lượng phát thải khí nhà kính sau khi sử dụng hầm biogas

Quy trình tính toán lượng phát thải khí nhà kính khi sử dụng hầm biogas bao gồm 3 bước

như sau:

Bước 1. Tính toán lượng CH4 phát thải do rò rỉ từ hầm biogas theo công thức (7).

PECH4 = LFCH4 x (GWPCH4 x Bo x DCH4 x VS x 365 x LN2) x 𝟏

𝟏𝟎𝟎𝟎 (7)

Trong đó:

PECH4 : Lượng phát thải khí CH4 do rò rỉ từ hầm biogas (tCO2e/ năm);

LFCH4 : Hệ số rò rỉ CH4 từ hầm kị khí (LFCH4 = 0,1);

VS : Lượng chất thải rắn dễ bay hơi trong chất thải chăn nuôi lợn (kg chất khô/con/ngày);

LN2 : Số lợn trung bình của hộ gia đình khi có công trình khí sinh học (con/ năm).

Bước 2. Tính toán lượng phát thải CO2 và CH4 từ chất đốt hộ gia đình theo công thức (8).

Lượng phát thải CO2 và CH4 từ chất đốt được tính toán tương tự như trường hơp khi chưa

có hầm biogas (công thức (4) và (5)). Đối với nhiên liệu chất đốt là khí biogas, lượng phát thải

khí nhà kính được tính toán theo công thức (8).

PEbiogas = H x Bo x DCO2 x VS x 365 x LN2 x 𝟏

𝟏𝟎𝟎𝟎 (8)

Trong đó:

PEbiogas: Tải lượng CO2 do đốt biogas, đơn vị là tCO2e/ năm;

Bo: Thể tích CH4 phát sinh tối đa từ phân lợn được xử lý trong hầm biogas (m3/kg);

DCO2: Khối lượng riêng của CO2 (DCO2 = 1,798kg/m3 trong điều kiện bình thường);

H: Hiệu suất sinh khí CH4 (H =0,9).

Bước 3. Tính toán tổng lượng khí nhà kính phát thải sau khi sử dụng hầm biogas theo công thức

(9).

PEi = PE CH4 + PCO2 + PCH4 (9)

Trong đó:

PEi : Tổng lượng phát thải khí nhà kính sau khi sử dụng hầm biogas (tCO2e/hộ/ năm);

PCO2, PCH4 : Lượng phát thải khí CO2 và CH4 từ chất đốt hộ gia đình (tCO2e/hộ/ năm).

6

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Theo kết quả điều tra và khảo sát tại làng bún Ô Sa, hiện có tổng cộng 10 công trình khí

sinh học đã được đầu tư xây dựng và đưa vào hoạt động; trong đó có 03 hầm xi măng được xây

dựng vào năm 2003 trong khuôn khổ dự án xóa đói giảm nghèo của Thụy Sĩ và 08 hầm

composite (05 hầm đơn và 03 hầm đôi) được xây dựng năm 2014 trong dự án giảm thiểu cacbon

do Vương quốc Anh tài trợ. Theo mục đích ban đầu của dự án giảm thiểu cacbon, hầm đơn dùng

cho 01 hộ, có thể tích 6m3 và số lợn nuôi để có thể vận hành hầm là 5-6 con. Hầm đôi là hầm sử

dụng kép cho 02 hộ, có kích cỡ 8m3 với số lợn nuôi phù hợp là 8-10 con. Tuy nhiên, theo thực tế

điều tra ở làng bún Ô Sa, hầm đôi hiện chỉ được 01 hộ gia đình sử dụng nên không theo đúng

mục đích ban đầu mà dự án đề ra.

Việc đưa vào sử dụng hầm biogas đã mang lại hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề ô

nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi gây ra. Bên cạnh đó, hầm biogas đã tạo ra chất đốt sạch

và nguồn phân bón hữu ích cho cây trồng. Đặc điểm của từng công trình nghiên cứu được trình

bày trong bảng 4. Theo đó, hầm biogas được sử dụng chủ yếu để thay thế chất đốt đun nấu thức

ăn cho gia đình và vật nuôi. Ngoài ra, người dân ở làng bún Ô Sa còn sử dụng chất thải biogas để

bón cây nhằm tăng năng suất cây trồng và tiết kiệm chi phí.

Bảng 4. Đặc điểm của các công trình khí sinh học ở làng bún Ô Sa.

Hộ

gia đình

Năm

xây

dựng

Thể tích

(m3)

Mục đích sử dụng

biogas

Mục đích sử dụng chất thải sau biogas

Nước thải Bã thải

Hộ điều

tra 1 2003 6,7

Đun nấu thức ăn cho

gia đình và gia súc Thải ra vườn

Được lấy không thường

xuyên, bón vườn

Hộ điều

tra 2 2003 7


gia đình và gia súc Thải ra vườn

Được lấy không thường

xuyên, bón vườn

Hộ điều

tra 3 2014 6


gia đình và gia súc Thải ra vườn Chưa xử lí lần nào

Hộ điều

tra 4 2014 6


gia đình và gia súc

Bón cho rau

trong vườn Chưa xử lí lần nào

Hộ điều

tra 5 2014 6



Hộ điều

tra 6 2014 6



Hộ điều

tra 7 2014 6



Bón rau trong

vườn Chưa xử lí lần nào

Hộ điều

tra 8 2014 8



Hộ điều

tra 9 2014 8



Bón rau trong


Hộ điều

tra 10 2014 8



Bón rau trong


7

Hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính của công trình khí sinh học

Lượng phát thải khí nhà kính trước khi sử dụng hầm biogas

Kết quả điều tra và khảo sát cho thấy trước khi có hầm biogas, các hộ gia đình thu hồi

phân lợn trong hố kề sau cống thải của chuồng nuôi và sau đó tiến hành ủ phân bón cho cây

trồng. Lượng khí CH4 và N2O phát thải do ủ phân được tính lần lượt theo công thức (2) và (3).

Với số lượng nuôi trung bình là 8,8 con/hộ gia đình, tổng lượng phát thải của khí CH4 và N2O

được ước tính vào khoảng 3,367 tCO2e/hộ/năm; trong đó lượng phát thải của CH4 là 3,038

tCO2e/hộ/năm (chiếm 90,2%) và của N2O là 0,329 tCO2e/hộ/năm (chiếm 9,8%).

Trước khi có công trình khí sinh học, các hộ gia đình chủ yếu sử dụng củi và khí đốt để

đun nấu; trong đó, củi chiếm hơn 99% tổng khối lượng chất đốt trong các hộ gia đình được điều

tra. Sau khi xây dựng hầm biogas, khí đốt hầu như đã được thay thế bằng biogas (xem chi tiết về

lượng chất đốt sử dụng tại hộ gia đình ở bảng 5). Lượng phát thải khí nhà kính do đốt củi và than

ở hộ gia đình được tính toán theo công thức (4), (5) và bảng 2 (về các hệ số phát thải). Kết quả

tính toán lượng phát thải khí nhà kính CH4 và CO2 từ chất đốt là 22,828 tCO2e/hộ/năm; trong đó

nguồn đóng góp chính là CO2 (22,768 tCO2e/hộ/năm), chiếm 99,7%. Lượng phát thải trung bình

của khí nhà kính trước khi sử dụng hầm biogas bằng tổng lượng phát thải do ủ phân và chất đốt

hộ gia đình và bằng 26,195 tCO2e/hộ/năm (3,367 tCO2e/hộ/năm + 22,828 tCO2e/hộ/năm).

Bảng 5. Khối lượng chất đốt sử dụng trước và sau khi sử dụng hầm biogas.

Hộ gia đình

Trước khi sử dụng hầm

biogas (kg/năm)

Sau khi sử dụng hầm

biogas (kg/năm)

Củi Khí đốt Củi Khí đốt

Hộ điều tra 1 6.645 36 5.100 0

Hộ điều tra 2 7.480 50 6.500 20

Hộ điều tra 3 9.100 0 5.750 0

Hộ điều tra 4 4.150 48 3.100 24

Hộ điều tra 5 10.800 45 8.900 20

Hộ điều tra 6 7.500 52 5.500 20

Hộ điều tra 7 4.100 50 2.850 0

Hộ điều tra 8 5.800 36 5.800 24

Hộ điều tra 9 3.500 72 2.100 24

Hộ điều tra 10 8.200 40 5.450 15

Tổng cộng 59.075 429 51.050 147

Số liệu ở bảng 5 cho thấy sự phát thải khí nhà kính vào khí quyển là do ủ phân và chất đốt ở

hộ gia đình chênh nhau khá lớn. Trong tổng lượng phát thải khí nhà kính trong một năm của các hộ

gia đình trước khi có công trình khí sinh học, chất đốt chiếm đến 87,2%; công đoạn ủ phân chỉ chiếm

8

12,8%. Trong xu hướng phát triển của chăn nuôi, khối lượng chất thải và chất đốt sử dụng cũng sẽ

tăng lên. Vì vậy, nếu không có các giải pháp phát triển xanh, ngành chăn nuôi sẽ là nguồn đóng góp

lớn vào nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu.

Lượng phát thải khí nhà kính sau khi sử dụng hầm biogas

Lượng khí sinh học rò rỉ từ hầm biogas được tính theo công thức (7) và bảng 2 (về lượng

CH4 phát sinh tối đa từ phân lợn được xử lý trong hầm biogas và lượng chất thải rắn dễ bay hơi

trong chất thải chăn nuôi lợn). Theo kết quả tính toán, tổng lượng phát thải trung bình của khí

sinh học do rò rỉ từ hầm biogas của các hộ nghiên cứu là 5,05 tCO2e/hộ/năm.

Kết quả điều tra hộ gia đình cho biết khí biogas được tạo ra từ công trình khí sinh học

không đủ để thay thế hoàn toàn nhiên liệu đun nấu ở các hộ gia đình. Do đó, ngoài việc sử dụng

biogas, các hộ gia đình vẫn tiếp tục đun nấu bằng củi và khí đốt. Kết quả lượng phát thải khí nhà

kính sinh ra do chất đốt sau khi có hầm biogas được tính theo công thức (4), (5), (8) và được trình

bày ở bảng 6. Lượng phát thải khí nhà kính khi đốt nhiên liệu sau khi có công trình khí sinh học

là 5,786 tCO2e/năm; trong đó lượng CH4 chỉ chiếm 0.4% so với CO2.

Bảng 6. Lượng khí nhà kính phát thải do đốt nhiên liệu sau khi có hầm biogas.

Hộ gia đình Lượng phát thải khí nhà kính (tCO2e/năm)

CO2 CH4 Tổng cộng

Hộ điều tra 1 5,796 0,024 5,820

Hộ điều tra 2 3,848 0,015 3,863

Hộ điều tra 3 11,957 0,051 12,009

Hộ điều tra 4 4,018 0,016 4,034

Hộ điều tra 5 7,233 0,029 7,262

Hộ điều tra 6 7,441 0,031 7,472

Hộ điều tra 7 4,728 0,019 4,747

Hộ điều tra 8 0,447 0,000 0,447

Hộ điều tra 9 5,594 0,021 5,615

Hộ điều tra 10 6,566 0,027 6,593

Trung bình 5,763 0,023 5,786

Theo công thức (9), tổng lượng phát thải khí nhà kính sau khi sử dụng hầm biogas là tổng

phát thải từ rò rỉ hầm và phát thải từ chất đốt khi sử dụng củi, khí đốt và biogas. Kết quả tính toán

phát thải khí nhà kính sau khi các hộ gia đình sử dụng hầm biogas cho biết tổng lượng khí nhà

kính phát thải là 6,291 tCO2e/năm.

Hiệu quả cắt giảm lượng phát thải khí nhà kính nhờ sử dụng hầm biogas

Như đã trình bày trên đây, lượng phát thải khí nhà kính được cắt giảm nhờ sử dụng hầm

9

biogas là hiệu số giữa lượng phát thải khí nhà kính (NO2, CH4 và CO2 tính theo CO2e) trước khi

sử dụng hầm biogas và lượng phát thải (CH4 và CO2 tính theo CO2e) sau khi sử dụng hầm. Kết

quả tính toán của hiệu số này là 19,904 tCO2e/hộ/năm (26,195 tCO2e/hộ/năm - 6,291

tCO2e/hộ/năm). Trong tương lai, nếu được nhân rộng cho 120 hộ nuôi lợn trong toàn làng bún Ô

Sa, công trình khí sinh học sẽ giúp giảm được một lượng khí nhà kính khá lớn, có thể lên đến

2.388,48 tCO2e/năm (120 hộ x 19,904 tCO2e/hộ/năm). Trong bối cảnh thế giới đang gắng sức

giảm thiểu biến đổi khí hậu thì lượng khí nhà kính được cắt giảm này có ý nghĩa quan trọng, mở

ra cơ hội hình thành các dự án Cơ chế phát triển sạch (CDM) cho những địa phương có tiềm năng

xây dựng và sử dụng các công trình khí sinh học.

Hiệu quả kinh tế của công trình khí sinh học

Hiệu quả kinh tế của công trình khí sinh học ở địa bàn nghiên cứu được tính toán dựa trên

tổng các chi phí của công trình khí sinh học (chi phí đầu tư xây dựng và vận hành hầm biogas) và

tổng các lợi ích kinh tế mà công trình khí sinh học mang lại, bao gồm lợi ích từ việc tiết kiệm chi

phí chất đốt và lợi ích từ việc sử dụng bã thải của hầm biogas làm phân bón cho trồng trọt.

Các chi phí của hầm biogas

Chi phí xây dựng

Ở địa bàn nghiên cứu, kinh phí để hộ gia đình xây lắp hầm biogas là do trợ cấp của tổ chức

phi chính phủ và một phần là vốn đối ứng của hộ gia đình. Phần kinh phí xây lắp hầm biogas

được thống kê cụ thể ở bảng 7.

Bảng 7. Thống kê kinh phí xây lắp hầm của hộ gia đình

Hộ gia đình

Kinh phí xây lắp hầm (triệu đồng)

Trợ cấp Vốn đối

ứng

Tổng kinh

phí

Trung

bình

Hộ điều tra 1 2 4 6 6

Hộ điều tra 2 2 4 6


12,4






12,7 Hộ điều tra 9 6 8 13


10

Nhìn chung, kinh phí xây lắp cho từng loại hầm có sự chênh lệch do kích cỡ hầm ủ khác

nhau về thể tích (từ 6 đến 8m3) và độ dài đường ống dẫn từ hầm đến bếp; bên cạnh đó là sự gia

tăng giá nhân công và vật liệu xây lắp hầm theo thời gian. Ngoài ra, còn sự khác biệt về độ dày

của hầm và điều kiện xây hầm khác nhau tại thời điểm triển khai xây lắp; kính phí cao nhất là

hầm compost đôi với mức giá trung bình là 12,7 triệu đồng, thấp nhất là hầm truyền thống bằng

xi măng (6 triệu đồng). So với thu nhập của nhiều hộ gia đình tại làng bún Ô Sa, mức chi phí đầu

tư ban đầu như vậy là khá lớn. Chính vì thế, việc người dân tự bỏ kinh phí xây lắp hầm biogas ở

địa bàn nghiên cứu hầu như là không có mà phải cần đến sự trợ cấp từ bên ngoài, nhất là các dự

án của các tổ chức phi chính phủ.

Chi phí vận hành và bảo dưỡng

Kết quả điều tra và khảo sát ở 10 hộ gia đình hiện đang sử dụng biogas cho thấy chi phí

vận hành và bảo dưỡng hầm biogas hầu như không đáng kể nên có thể bỏ qua. Trong quá trình sử

dụng, do một số yếu tố bên ngoài tác động đến hầm biogas làm hầm rạn nứt hoặc đường dẫn bị

nghẽn hay bị rò rỉ làm cho khí biogas không thể đến được bếp nấu. Tuy nhiên, kết quả điều tra

cho biết các hộ gia đình sử dụng hầm biogas chưa bỏ ra bất kì chi phí nào để sửa chữa hoặc bảo

dưỡng. Nguyên nhân là do khi các dự án xây lắp hầm biogas kết thúc, các chuyên gia hỗ trợ kỹ

thuật của dự án không còn liên quan đến những hầm mà dự án đã đầu tư trong khi người dân

không có kinh nghiệm để tự sửa chữa. Ngoài ra, đối với các hầm biogas mới được xây lắp vào

năm 2014, thời gian lắp đặt đến thời gian tiến hành điều tra khảo sát còn khá ngắn nên chưa xảy

ra trở ngại gì trong khi vận hành hầm. Như vậy, để có một hầm biogas sử dụng thì ngoài chi phí

xây lắp, các chi phí phát sinh khác là không đáng kể.

Lợi ích từ việc tiết kiệm chi phí chất đốt và phân bón.

Tiết kiệm chi phí chất đốt

Trước khi xây lắp và sử dụng hầm biogas, các hộ trong phạm vi điều tra chỉ sử dụng khí

đốt và củi trong đun nấu. Theo kết quả được trình bày ở bảng 5 trên đây, củi chiếm hơn 99% tổng

lượng chất đốt trong các hộ gia đình. Lượng củi được sử dụng tại các hộ không phải là nguồn sẵn

có trong gia đình mà chủ yếu là mua từ nơi khác. Việc sử dụng khí đốt để đun nấu thường thuận

lợi hơn trong vận chuyển nhưng lại có giá thành cao hơn.

Việc sử dụng hầm biogas sẽ giúp giảm một khoản kinh phí đáng kể cho chất đốt ở các hộ

gia đình. Thực tế cho thấy khi sử dụng biogas thay thế chất đốt thì lượng củi và khí đốt đã giảm

đáng kể so với trước khi sử dụng hầm. Bảng 8 trình bày chi tiết lượng chất đốt được giảm thiểu ở

các hộ gia đình sau khi sử dụng hầm biogas. Như vậy, sau khi sử dụng thêm biogas cho đun nấu,

các hộ gia đình giảm được 23,3% lượng củi và 65,7% lượng khí đốt so với khi chưa có hầm.

Vào thời điểm điều tra và khảo sát, với giá củi tạp vườn là 850 đồng/kg và giá khí đốt là

310.000 đồng đối với bình 12 kg, chi phí cho chất đốt của từng hộ gia đình trước và sau khi có

11

hầm biogas và chi phí tiết kiệm nhờ giảm lượng chất đốt được thể hiện cụ thể ở bảng 9.

Bảng 8. Lượng chất đốt giảm được sau khi sử dụng hầm biogas.

Tên hộ gia đình

Trước khi có hầm biogas

(kg/năm)

Lượng chất đốt giảm được sau khi sử

dụng hầm biogas (kg/năm)

Củi Gas Củi Gas

Hộ điều tra 1 6.645 36 1.545 36

Hộ điều tra 2 7.480 50 980 30

Hộ điều tra 3 9.100 0 3.350 0

Hộ điều tra 4 4.150 48 1.050 24

Hộ điều tra 5 10.800 45 1.900 25

Hộ điều tra 6 7.500 52 2.000 32

Hộ điều tra 7 4.100 50 1.250 50

Hộ điều tra 8 5.800 36 0 12

Hộ điều tra 9 2.500 72 1.400 48

Hộ điều tra 10 7.200 40 1.750 25

Tổng cộng 65.275 379 15.225 282

Bảng 9. Chi phí tiết kiệm được từ việc giảm lượng chất đốt nhờ biogas

Hộ gia đình

Chi phí (đồng/năm)

Chi phí chất đốt trước

khi có biogas

Chi phí chất đốt

sau khi có biogas

Chi phí chất đốt tiết

kiệm được

Hộ điều tra 1 6.578.000 4.335.000 2.243.000

Hộ điều tra 2 7.650.000 6.042.000 1.608.000

Hộ điều tra 3 7.553.000 4.888.000 2.665.000

Hộ điều tra 4 4.767.000 3.255.000 1.512.000

Hộ điều tra 5 10.342.000 8.082.000 2.260.000

Hộ điều tra 6 7.718.000 5.192.000 2.526.000

Hộ điều tra 7 4.777.000 2.423.000 2.354.000

Hộ điều tra 8 5.860.000 5.550.000 310.000

Hộ điều tra 9 4.645.000 2.405.000 2.249.000

Hộ điều tra 10 7.153.000 5.020.000 2.133.000

Có thể thấy lượng chi phí cho chất đốt tiết kiệm được hằng năm có sự chênh lệch nhưng

không lớn giữa các hộ. Trường hợp ngoại lệ có chi phí tiết kiệm thấp của hộ gia đình số 8 là do

hầm hiện đang bị sự cố chưa khắc phục được nên lượng biogas tạo ra ít dẫn đến chi phí cho việc

tiết kiệm năng lượng hàng năm thấp hơn nhiều so với 2 hộ còn lại cũng dùng hầm composite đôi.

12

Nếu mức tiết kiệm của hộ gia đình này được dùng làm số liệu tính toán sẽ ảnh hưởng lớn đến kết

quả chi phí tiết kiệm chung của loại hầm composite đôi; do vậy hộ này không được lựa chọn để

tính toán. Chi phí tiết kiệm trung bình từ chất đốt của từng loại công trình khí sinh học được trình

bày ở bảng 10. Kết quả tính toán cho thấy tuy số tiền tiết kiệm không lớn lắm nhưng đối với các

hộ gia đình ở nông thôn, mức tiết kiệm này cũng góp phần xóa đói giảm nghèo cho họ.

Bảng 10. Chi phí tiết kiệm trung bình từ chất đốt của từng loại hầm ở hộ gia đình.

Loại hầm Chi phí tiết kiệm trung bình (đồng/hộ/năm)

Hầm xi măng 1.925.500

Hầm composite đơn 2.263.400

Hầm composite đôi 2.191.000

Sử dụng bã thải của hầm biogas cho trồng trọt

Trong quá trình ủ phân trong hầm, sau khi khí biogas được sử dụng cho việc đun nấu

thì bã thải còn lại từ hầm sẽ được sử dụng làm phân bón cây. Hiện trạng việc sử dụng chất

thải này cho trồng trọt của các hộ gia đình ở làng bún Ô Sa được trình bày ở bảng 11.

Bảng 11. Hiện trạng sử dụng chất thải hầm biogas cho trồng trọt của các hộ gia đình.

Hộ gia đình Loại hầm Mục đích sử dụng chất thải của mô hình

Cho trồng trọt Khác

Hộ điều tra 1 Hầm xi măng

Có Không

Hộ điều tra 2 Có Không

Hộ điều tra 3

Hầm composite đơn

Có Không



Hộ điều tra 6 Không Không


Hộ điều tra 8

Hầm composite đôi

Không Không



Như vậy, đa số các hộ điều tra đều sử dụng chất thải sau khi sử dụng hầm biogas để bón

cho cây trồng (chiếm 80%). Thực tế này cho thấy các hộ nông dân đã biết tận dụng khá tốt các lợi

ích từ chất thải của biogas để nâng cao hiệu quả cây trồng và giảm lượng phân bón hóa học. Chi

phí tiết kiệm được từ việc sử dụng chất thải của hầm biogas bón cho cây trồng được trình bày ở

bảng 12. Kết quả tính toán cho biết đối với từng loại hầm, chi phí tiết kiệm cho lượng phân bón

tuy không cao (khoảng 300.000 – 400.000 đồng/hộ/năm) nhưng cũng đã giúp các hộ gia đình

giảm được chi phí phân bón và nâng cao năng suất cây trồng.

13

Bảng 12. Chi phí tiết kiệm được nhờ sử dụng chất thải biogas bón cho cây trồng.

Hộ gia đình Loại hầm

Chi phí tiêt kiệm (đồng/năm)

Cho từng hộ Trung bình từng loaị hầm

Hộ điều tra 1 Hầm xi măng

300.000 350.000

Hộ điều tra 2 400.000

Hộ điều tra 3

Hầm composite đơn

400.000

333.000



Hộ điều tra 6 0


Hộ điều tra 8

Hầm composite đôi

0

325.000 Hộ điều tra 9 350.000


Tính toán thời gian hoàn vốn của từng loại công trình khí sinh học

Tuổi thọ trung bình của hầm biogas bằng xi măng khoảng 10 năm, nếu bảo quản tốt thì có

thể kéo dài đến 15 năm; trong khi hầm composite có tuổi thọ lên đến 50 năm [4]. Thực tế cho

thấy hầm xi năng được xây năm 2003 đến nay đã được 12 năm nhưng vẫn còn đang hoạt động

bình thường. Để phân tích hiệu quả kinh tế của từng loại hầm biogas, cần phải tính toán thời gian

hoàn vốn và lợi ích phát sinh mà hầm biogas mang lại trong suốt vòng đời của nó. Dựa trên công

thức (1), thời gian hoàn vồn của các loại hầm dược tính toán như sau:

- Thời gian hoàn vốn của hầm xi măng:

6.000.000 đồng : 2.275.500 đồng = 2,6 năm.

Với tuổi thọ 15 năm, sau khi hoàn vốn, lợi ích phát sinh thêm của hầm xi măng sẽ là:

(15 – 2,6) năm x 2.275.500 đồng = 28.216.200 đồng.

- Thời gian hoàn vốn của hầm composite đơn:

12.400.000 đồng : 2.563.400 đồng = 4,8 năm.

Với tuổi thọ 20 năm thì sau khi hoàn vốn, lợi ích phát sinh thêm của hầm sẽ là:

(20 – 4,8) năm x 2.563.400 đồng = 38.963.700 đồng.

- Thời gian hoàn vốn của hầm composite đôi:

12.700.000 đồng: 2.516.000 đồng = 5 năm

Với tuổi thọ 20 năm, sau khi hoàn vốn, lợi ích phát sinh thêm của hầm sẽ là:

(20 – 5) nămx: 2.516.000đồng = 37.740.000 đồng.

14

Các kết quả trên đây cho thấy:

- Đối với hầm xi măng: xét trong một vòng đời thì mỗi năm tiết kiệm được 2.275.500

đồng/hộ, trong khoảng 3 năm thu hồi vốn nên rất khả thi và sau 15 năm lợi ích phát sinh thêm là

28.216.200 đồng.

- Hầm composite đơn: xét trong một vòng đời thì mỗi năm tiết kiệm được 2.563.400

đồng/hộ, trong vòng 4,8 năm sẽ thu hồi vốn nên khá khả thi và sau 20 năm lợi ích phát sinh thêm

là 38.963.700 đồng.

- Hầm composite đôi: xét trong một vòng đời thì mỗi năm tiết kiệm được 2.516.000

đồng/hộ, trong 5 năm thu hồi vốn nên khá khả thi; sau 20 năm lợi ích phát sinh thêm là

37.740.000 đồng .

KẾT LUẬN

Ở làng bún Ô Sa, tính đến tháng 3 năm 2015, toàn làng có 10 công trình biogas được xây

dựng và đưa vào sử dụng với 3 loại hầm là xi măng, composite đơn và composite đôi. Việc xử lí

chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas đã giúp giảm lượng phát thải khí nhà kính là 19,904

tCO2e/hộ/năm. Nếu nhân rộng việc sử dụng hầm biogas cho 120 hộ nuôi lợn trong làng bún thì sẽ

giảm được 2.388,48 tCO2e/năm. Các hộ gia đình trên địa phương sử dụng khí biogas thay thế

chất đốt và tận dụng chất thải sau biogas thay phân bón hóa học, nhờ đó tiết kiệm một chi phí khá

lớn so với thu nhập của người nông dân. Hiệu quả kinh tế của từng loại hầm biogas là khác nhau

cụ thể: hầm xi măng tiết kiệm được 2.275.000 đồng/hộ/năm; thời gian hoàn vồn là gần 3 năm; và

lợi ích phát sinh thêm sau khi hoàn vốn sẽ là 28.216.000 đồng. Hầm composite đơn giúp tiết

kiệm được 2.563.000 đồng/hộ/năm, thời gian hoàn vồn là 4,8 năm và lợi ích phát sinh sau khi

hoàn vốn là 38.963.000 đồng. Hầm composite đôi mỗi năm tiết kiệm được 2.516.000 đồng/hộ,

hoàn vốn trong 5 năm và lợi ích phát sinh sau khi hoàn vốn vào khoảng 37.740.000 đồng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cục Chăn nuôi – Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2011. Công Nghệ khí sinh học quy mô hộ gia

đình. Văn phòng dự án khí sinh học Trung ương – Cục Chăn nuôi, Hà Nội.

2. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, 2006. Stationary combustion,

chap. 2, pp. 35-57.

3. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, 2006. Emission from livestock

and manure management, chap. 10, pp. 41-54.

4. Nguyễn Thị Hồng, 2010. Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm Biogas

quy mô hộ gia đình ở Thừa Thiên Huế. Luận văn cao học ngành Khoa học Môi Trường,

Trường Đại học Khoa học Huế.

15

ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL BENEFIT ANALYSIS OF

BIOGASDIGESTER IN LIVESTOCK MANURE TREATMENT AT O SA

RICE NOODLE CRAFT VILLAGE, THUA THIEN HUE PROVINCE

Tran Anh Tuan, Pham Thi My Hanh

Department of Environmental Science, Hue University of Sciences

ABSTRACT

This paper used some calculation techniques of Intergovernmental Panel for Climate Change

(IPCC) to quantify the environmental benefit as to greenhouse gas emission (GHG) mitigation at

O Sa rice noodle craft village (located at Quang Vinh commune, Quang Dien district, Thua Thien

Hue province). The resulting calculation showed that the GHG amount reduced by using biogas

digester, for the whole village, was 19.900 tonnes of CO2 equivalent/household/year. A couple of

economic benefits such as the simple payback period, the post-payback-period savings, the

cooking fuel replacement, the use of biogas residue for fertilizer, etc. were also estimated. The

analysis results on the economic benefit revealed that among 03 specific types of biogas digester

currently in use at the village, the concrete one helped to save 2,275,000 VND/household/year.

Its payback period was less than 3 years and post-payback-period benefit was 28,216,000 VND.

For single composite biogas digester, the annual saving for each household was 2,563,000 VND,

with a payback period of 4.8 years and post-payback-period benefit of 38,963,000 VND. The

utilization of double composite biogas digester could save 2,516,000 VND/household/year, with

a payback period of 5 years and post-payback-period benefit of 37,740,000 VND.

hiỆu quẢ kinh tẾ vÀ mÔi trƯỜng cỦa cÔng trÌnh khÍ...

Documents