Nhờ lắp đặt hệ thống ham biogas composite mà hàng ngàn hộ dân đang thu lợi nhờ mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể. Chúng ta cùng tìm hiểu về quá trình sinh khí biogas trong hầm biogas nhé. Biogas còn gọi là khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Hỗn hợp khí này chiếm tỉ lệ gồm : CH4: 60 - 70%; CO2: 30 - 40%, phần còn lại là một lượng nhỏ khí: N2, H2,CO,CO2…CH4 chiếm lượng lớn và là khí thiết yếu gây ra năng lượng khí đốt. Lượng CH4 chịu ảnh hưởng bởi quá trình phân hủy sinh học và phụ thuộc loại phân, tỉ lệ phân nước, thời tiết môi trường, tốc độ dòng chảy… trong bố trí phân hủy khí sinh học kỵ khí.

Đặc tính khí sinh học biogas và khí CH4

Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 Kg/m3, trọng lượng riêng này thay đổi do tỉ lệ CH4 so với các khí khác trong hỗn hợp. Lượng H2S chiếm 1 lượng ít, có mùi hôi, tạo thành acid H2SO4 khi tác dụng với nước gây độc cho người và làm hư dụng cụ đun nấu. Mùi hôi của chất này giúp xác định nơi hư hỏng của bố trí khoa học hầm bêtông để sữa chữa.


Khí biogas có tính dễ cháy nếu được hòa lẫn nó với tỉ lệ từ 6 đến 25% trong không khí. Nếu hỗn hợp khí mà CH4 chỉ chiếm 60% thì 1 m3 cần 8 m3 không khí. Trong thực tế, khí biogas cháy tốt trong không khí khi được hòa lẫn ở tỉ lệ là 1/9 – 1/10.
Khí CH4 là 1 chất khí không màu, không mùi nhẹ hơn không khí. ở 200C, 1atm, 1 m3 khí CH4 có trọng lượng 0,716 kg. Khi đốt hoàn toàn 1 m3 khí CH4 cho ra khoảng 5500 – 6000 kcal.


Cơ làm ra thành khí sinh học trong bố cục biogas

Các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ bị phân hủy thành các chất hòa tan và các chất khí. Qua khi hàng ngàn phản ứng, chủ yếu carbon, hydro, oxy bị chuyển hóa trọng yếu thành methane và khí carbonic. Một phần nhỏ các nguyên tố canxi, phosphor, nitơ cũng bị kém hiệu quả khi qua sự phân hủy trong hầm biogas.

Sự phân hủy protein, tinh bột, lipid để tạo thành acid amin, glyceryl, acid béo, acid béo bay hơi, rượu, methylamine… cùng các chất độc hại như: tomain (độc tố thịt thối), sản phẩm bốc mùi như indol, scatol.

Các chất cao phân tử: cellulose, lignin sẽ bị vi khuẩn yếm khí có enzyme cellulosase phân hủy theo sơ đồ phân hủy yếm khí khuẩn yếm khí cellulose.

(C6H10O5)n ---------> 3nCO2 + 3nCH4 + 4,5 Calo
Lượng CO2 sinh ra 1 phần sẽ bị giữ lại bởi các ion K+, Ca2+, Na+, NH3+…Do đó hỗn hợp khí sinh ra có từ 60 – 70% CH4.

Ở khâu đầu các chất phân hủy nhanh như tinh bột, protein, đường, 1 phần cellulose bị phân hủy trước tạo nhiều acid hữu cơ sẽ làm chậm thời gian phân hủy. Ngược lại các chất xơ phân hủy từ từ nên gas sinh ra một cách liên tục. Sự phân hủy xảy ra qua hai khâu với hai con đường khác nhau:

Biogas còn gọi là khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Hỗn hợp khí này chiếm tỉ lệ gồm : CH4: 60 - 70%; CO2: 30 - 40%, phần còn lại là một lượng nhỏ khí: N2, H2,CO,CO2…CH4 chiếm lượng lớn và là khí nhu yếu tạo nên năng lượng khí đốt. Lượng CH4 chịu ảnh hưởng bởi quá trình phân hủy sinh học và phụ thuộc loại phân, tỉ lệ phân nước, khí hậu môi trường, tốc độ dòng chảy… trong trang trí phân hủy khí sinh học kỵ khí.

Đặc tính khí sinh học biogas và khí CH4

Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 Kg/m3, trọng lượng riêng này thay đổi do tỉ lệ CH4 so với các khí khác trong hỗn hợp. Lượng H2S chiếm 1 lượng ít, có mùi hôi, tạo thành acid H2SO4 khi tác dụng với nước gây độc cho người và làm hư dụng cụ đun nấu. Mùi hôi của chất này giúp xác định nơi hư hỏng của hệ thống kỹ thuật hầm bêtông để sữa chữa.


Khí biogas có tính dễ cháy nếu được hòa lẫn nó với tỉ lệ từ 6 đến 25% trong không khí. Nếu hỗn hợp khí mà CH4 chỉ chiếm 60% thì 1 m3 cần 8 m3 không khí. Trong áp dụng, khí biogas cháy tốt trong không khí khi được hòa lẫn ở tỉ lệ là 1/9 – 1/10.
Khí CH4 là 1 chất khí không màu, không mùi nhẹ hơn không khí. ở 200C, 1atm, 1 m3 khí CH4 có trọng lượng 0,716 kg. Khi đốt hoàn toàn 1 m3 khí CH4 cho ra khoảng 5500 – 6000 kcal.


Cơ phân phối thành khí sinh học trong sắp đặt biogas

Các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ bị phân hủy thành các chất hòa tan và các chất khí. Qua khi hàng ngàn phản ứng, chủ yếu carbon, hydro, oxy bị chuyển hóa chủ yếu thành methane và khí carbonic. Một phần nhỏ các nguyên tố canxi, phosphor, nitơ cũng bị tiêu tốn khi qua sự phân hủy trong hầm biogas.

Sự phân hủy protein, tinh bột, lipid để tạo thành acid amin, glyceryl, acid béo, acid béo bay hơi, rượu, methylamine… cùng các chất độc hại như: tomain (độc tố thịt thối), sản phẩm bốc mùi như indol, scatol.

Các chất cao phân tử: cellulose, lignin sẽ bị vi khuẩn yếm khí có enzyme cellulosase phân hủy theo sơ đồ phân hủy yếm khí khuẩn yếm khí cellulose.

(C6H10O5)n ---------> 3nCO2 + 3nCH4 + 4,5 Calo
Lượng CO2 sinh ra 1 phần sẽ bị giữ lại bởi các ion K+, Ca2+, Na+, NH3+…Do đó hỗn hợp khí sinh ra có từ 60 – 70% CH4.

Ở công đoạn đầu các chất phân hủy nhanh như tinh bột, protein, đường, 1 phần cellulose bị phân hủy trước tạo nhiều acid hữu cơ sẽ làm chậm lúc phân hủy. Ngược lại các chất xơ phân hủy từ từ nên gas sinh ra một cách liên tục. Sự phân hủy xảy ra qua hai công đoạn với hai con đường khác nhau

Vậy cả hai con đường sự sinh methane phụ thuộc vào khi acid hoá. Nếu lên men quá nhanh hoặc dịch phân có nhiều phân tử sẽ gây ngừng trệ thời điểm lên men của methane. Mặt khác, vi khuẩn của sự lên men yếm khí trong khâu này khí đều thuộc nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose. Các vi khuẩn này tất thảy là trực khuẩn có bào tử nằm rải rác ở các họ: Clostridium, Plectridium, Cacduccus, Endosponus, Terminosporus…Các chất tạo thành: CO2, H2, formate, acetate, alchohol, methylamine, rượu... các chất (trừ CO2) đều cho electron và được làm chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sinh khí methane (CH4) chuyên biệt. Nhóm vi khuẩn chuyên biệt này đều có hai coenzyme đặc biệt mà các nhóm vi khuẩn khác phần lớn chưa thấy:. Coenzyme M.(2-Mercaptoetban-Sulfonic-acid); Coenzyme F420. (một loại flavin mononuc leotic). Nhóm vi khuẩn này đã được xác định. Đối với các polysaccharides chuyển thành monosaccharides, trải qua quá trình biến đổi sẽ tạo thành các muối acetate, lactate, ethanol, butyrate, propionate. Sau đó các muối này sẽ phân hủy tạo actate. Muối actate lại thủy phân để tạo methane.