Hầm biogas - “mắt xích vàng” giúp giảm phát thải khí mê-tan

- PV: Trước hết, xin chuyên gia cho biết, trong bối cảnh Việt Nam đang đặt trọng tâm vào giảm phát thải khí nhà kính từ nông nghiệp, thì việc đầu tư và vận hành các hầm biogas trong chăn nuôi được xem là một trong những giải pháp triển vọng, ông có thể phân tích rõ hơn về cơ chế hoạt động của mô hình này và mức độ hiệu quả thực tế tại Việt Nam hiện nay?

- Tiến sĩ Vũ Hưng: Về cơ chế, hầm biogas (hay còn gọi là hệ tiêu hóa kỵ khí) hoạt động khi đưa phân và các chất hữu cơ của chăn nuôi vào môi trường kín, thiếu oxy. Vi sinh vật kỵ khí sẽ phân giải material hữu cơ, tạo thành sinh khối khí (biogas) gồm chủ yếu là methane (CH₄) và carbon dioxide (CO₂).

Việc này có hai tác động chính: Thứ nhất, khí mê-tan vốn có thể phát thải trực tiếp từ phân trong trang trại nếu không thu hồi hay được thu giữ trong hầm; thứ hai, nguồn khí thu được có thể sử dụng để phát điện, thắp sáng, sưởi ấm hoặc dùng cho đun nấu, giúp trang trại tự chủ năng lượng hoặc bán ra. Chính vì vậy, mô hình này có khả năng vừa giảm phát thải vừa tăng hiệu quả kinh tế.

Về mức độ hiệu quả thực tế, các nghiên cứu quốc tế cho thấy việc lắp đặt hệ tiêu hóa kỵ khí có thể giảm phát thải CH₄ khoảng 64-77% so với lưu trữ phân truyền thống. Ở Việt Nam, mặc dù chưa có con số thống kê toàn quốc rất chi tiết, nhưng nhiều dự án cho thấy khả năng giảm phát thải là rất rõ ràng, đặc biệt tại các trang trại quy mô lớn và được vận hành bài bản.

Tuy nhiên, hiệu quả thực tế vẫn còn khác biệt lớn giữa các trang trại từ rất khả quan đến chưa đạt như kỳ vọng vì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Tiến sĩ Vũ Hưng, chuyên gia về năng lượng sinh học

- PV: Theo quan sát của ông, những yếu tố chính nào đang ảnh hưởng lớn đến hiệu quả vận hành của các hầm biogas từ khâu thiết kế, vận hành đến bảo dưỡng?

- Tiến sĩ Vũ Hưng: Có thể nói là hiệu quả của hầm biogas chịu ảnh hưởng của một chuỗi các yếu tố liên thông. Đầu tiên, đó là quy mô và lượng nguyên liệu đầu vào. Một hầm biogas có hiệu quả tốt nếu có lượng phân/chất hữu cơ đủ lớn và ổn định để duy trì hoạt động vi sinh. Hầm quá nhỏ hoặc lượng đầu vào biến động lớn sẽ ảnh hưởng tới sản lượng và sự ổn định của vi sinh vật.

Tiếp đến là thiết kế và công nghệ. Nhiệt độ duy trì, thời gian lưu (HRT - Hydraulic Retention Time), tải hữu cơ (organic loading rate), khuấy trộn, tiền xử lý (loại bỏ lợn cợn, trấu, rác) và chất lượng nguyên liệu đều ảnh hưởng lớn tới hiệu quả giải phóng khí. Nếu thiết kế không phù hợp - ví dụ nhiệt độ thấp hoặc không khuấy - sẽ làm sản lượng biogas giảm hoặc thậm chí hệ ngưng hoạt động.

Một điều quan trọng nữa là việc vận hành và bảo dưỡng. Kỹ thuật vận hành như kiểm soát pH, ổn định tải, loại bỏ chất không mong muốn (rác thải, kim loại nặng), bảo dưỡng định kỳ và việc đào tạo người vận hành rất quan trọng. Nhiều lần hiệu quả thấp vì người vận hành thiếu kinh nghiệm, hoặc không có kế hoạch bảo dưỡng.

Bên cạnh đó, việc thu hồi khí phải đi kèm với xử lý hậu khí (làm sạch, sấy khô nếu dùng cho phát điện) và sử dụng hoặc xử lý chất thải cuối cùng (digestate). Nếu chỉ thu khí nhưng không có giải pháp sử dụng hoặc xử lý hợp lý, hiệu quả kinh tế sẽ bị giảm.

Những trang trại thành công thường có hợp tác với đơn vị cung cấp dịch vụ - hỗ trợ thiết kế, vận hành, bảo dưỡng. Nếu được lắp đặt rồi để “tự vận hành” với đội ngũ không chuyên, rất dễ gặp sự cố và hiệu suất thấp.

- PV: Một trong những mục tiêu lớn là không chỉ giảm phát thải mà còn tận dụng khí biogas để phát điện hoặc bán vào lưới điện. Mặc dù vậy, việc “nối mạng điện” với biogas vẫn đang gặp rào cản ở Việt Nam. Ông đánh giá như thế nào về các cơ chế, chính sách hỗ trợ hiện nay và những rào cản cụ thể?

- Tiến sĩ Vũ Hưng: Đúng vậy, việc sử dụng khí biogas để phát điện và “nối lưới” là hướng đi rất tiềm năng nhưng cũng đang gặp nhiều thách thức. Về chính sách, Nhà nước đã ban hành nhiều quy định và khuyến khích đầu tư năng lượng tái tạo, trong đó có biogas, nhưng còn chưa thật hiệu quả trong việc tạo điều kiện cho việc nối mạng điện từ biogas.

Có thể kể đến một số rào cản như quy định pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật, chi phí đầu tư ban đầu cao, cơ chế giá mua - bán chưa thực sự thuận lợi, khả năng tiêu thụ dư thừa chưa tốt hay kinh nghiệm vận hành và hệ thống hỗ trợ còn hạn chế…

Tuy nhiên, tôi tin rằng nếu được hỗ trợ tốt hơn thì mô hình này có thể phát triển mạnh mẽ và góp phần đáng kể vào mục tiêu giảm phát thải.

- PV: Nói tới mục tiêu giảm phát thải mê-tan của Việt Nam và các cam kết quốc tế, theo ông, làm thế nào để mở rộng và nâng cấp hệ thống biogas sao cho vừa đảm bảo tính bền vững, vừa hiệu quả kinh tế cho người chăn nuôi?

- Tiến sĩ Vũ Hưng: Theo tôi, có một số hướng đi chính mà các nhà quản lý, doanh nghiệp và người chăn nuôi cần lưu ý để mở rộng và nâng cấp mô hình biogas.

Thứ nhất, cần xây dựng khung chính sách mạnh mẽ và rõ ràng. Cần có luật, nghị định hoặc hướng dẫn chi tiết dành cho hệ tiêu hóa kỵ khí trong chăn nuôi, bao gồm tiêu chuẩn thiết kế, kết nối điện, mua bán điện, giá mua điện, hỗ trợ đầu tư ban đầu, hỗ trợ bảo trì. Khi khung chính sách ổn định sẽ tăng niềm tin đầu tư.

Thứ hai, cần có những trợ tài chính và mô hình kinh doanh cho người chăn nuôi. Việc đầu tư ban đầu lớn khiến nhiều hộ nhỏ e ngại. Chúng ta có thể áp dụng mô hình ESCO (nhà cung cấp dịch vụ năng lượng) hoặc hợp tác công - tư, hoặc cho vay ưu đãi để người chăn nuôi không phải chịu toàn bộ gánh nặng đầu tư.

Máy phát điện chạy bằng khí biogas

Thứ ba, phải đào tạo, tạo năng lực vận hành và dịch vụ sau đầu tư. Vận hành đúng thì hiệu quả mới cao. Nên có chương trình đào tạo vận hành, bảo dưỡng, hỗ trợ kỹ thuật tại hiện trường và xây dựng mạng lưới dịch vụ kỹ thuật chuyên biệt.

Thứ tư, cần tích hợp kỹ thuật và kinh tế tuần hoàn. Ngoài việc thu khí để phát điện, cần sử dụng digestate (phân bón từ hầm biogas) làm phân bón cho cây trồng tạo thêm giá trị. Đồng thời, kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác (ví dụ mặt trời) để tăng tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế.

Thứ năm, phải triển khai theo mô hình thí điểm, nhân rộng và giám sát, đánh giá hiệu quả liên tục. Nên chọn các trang trại mẫu, quy mô lớn, có kỹ thuật tốt để triển khai và đánh giá, sau đó nhân rộng sang các trang nhỏ hơn với điều kiện phù hợp. Bên cạnh đó, cần có hệ thống theo dõi lượng khí thu hồi, lượng điện phát ra, lượng phân bón sử dụng, tác động giảm phát thải để xác định rõ hiệu quả và điều chỉnh mô hình cho phù hợp vùng miền.

- PV: Chuyên gia có thể chia sẻ một vài kinh nghiệm quốc tế hoặc mô hình tiêu biểu trong nước mà Việt Nam có thể học hỏi, nhằm vừa giảm phát thải mê-tan, vừa phát triển nông nghiệp xanh, tuần hoàn?

- Tiến sĩ Vũ Hưng: Ở nhiều nước Châu Âu và Bắc Mỹ, mô hình hầm biogas được triển khai quy mô lớn (ví dụ từ trang trại đến khu công nghiệp nông nghiệp) và rất chú trọng khâu sử dụng digestate như phân bón, kết hợp bán điện/khí dư thừa hoặc bán tín chỉ khí mê-tan. Nhờ đó, chi phí đầu tư được bù đắp và thúc đẩy mạnh mẽ.

Một số trang trại lớn ở Việt Nam hiện nay đã ứng dụng mô hình ESCO hoặc hợp tác với doanh nghiệp năng lượng, không chỉ thu khí để phát điện nhưng còn sử dụng hệ phân bón từ hầm biogas và kết hợp với cây trồng - mô hình “nông nghiệp tuần hoàn” đang được nhắc tới. Ví dụ có trang trại heo với hầm biogas kết hợp phát điện nội bộ và sử dụng digestate vào cây ăn quả đã được báo chí thu hút.

Một hầm biogas đang trong quá trình xây dựng

Việc phát triển chuỗi dịch vụ hậu cần như cung cấp thiết bị, vận hành, bảo dưỡng, đào tạo là điều mà Việt Nam cần mạnh hơn. Các nước phát triển có mạng lưới này rất chuyên nghiệp và giúp nâng tỷ lệ thành công của dự án.

Một điểm nữa là chính sách tín chỉ khí mê-tan: Nhiều nơi cho phép thương mại hóa lượng mê-tan đã tránh thải ra, Việt Nam có thể xem xét cơ chế tương tự để tạo thêm nguồn thu cho người chăn nuôi/đầu tư.

Cuối cùng, bài học là tích hợp đa chức năng: Không chỉ làm “hầm biogas đơn thuần” mà liên kết trong chuỗi: phân - hầm - khí - điện/khí sử dụng - phân bón - cây trồng - quay lại chăn nuôi hoặc bán thị trường, tạo mạng lưới khép kín và tăng giá trị.

Xin trân trọng cảm ơn chuyên gia!

Trung Đức