Biogas là một hỗn hợp bao gồm Metan (CH4), Các bon dioxit (CO2), Nitơ (N2) và Hydro Sunphat (H2s ).Thành phần chủ yếu là Metan chiếm 60-70% và Cacbon dioxit 30-40%, các khí này có thể đốt cháy được. Chất khí thoát ra bao gồm 2/3 khí metan, 1/3 khí CO2 và năng lượng khoảng 4500-6000 calo/m3. 1m3 khí với mức 6000 calo có thể tương đương với 1 lít cồn, 0,8 lít xăng, 0,6 lít dầu thô, 1,4 kg than hoa hay 2,2 kWh điện năng. Có thể hy vọng Biogas sẽ là nguồn năng lượng chính trong tương lai nhằm giải quyết chất đốt sinh hoạt, bảo vệ môi trường và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường bao gồm việc nâng cao sức khoẻ cho cộng đồng dân cư và phục vụ trực tiếp cho sản xuất nông nghiệp, ngoài ra còn có thể sử dụng cho các mục đích khác như: Lò sấy, đèn thắp sáng, máy sấy chuồng gia súc, dùng cho hệ thống đun nước nóng, các tủ lạnh chạy bằng gas, chạy máy phát điện…… Sau khi ủ lên men, hàm lượng nitơ trong phân gia súc được chuyển hoá thành Amoniac làm cho cây trồng dễ hấp thụ hơn. Trong phần chất thải cặn còn có: Phốt pho, Kali, Man gan và một số nguyên tố vi lượng khác rất cần thiết cho cây trồng, như vậy các chất bã cặn thải của hệ thống Biogas dùng để bón cho cây trồng sẽ hạn chế được việc sử dụng phân hóa học. Một điều quan trọng khác là trong quá trình lên men trong điều kiện kỵ khí các vi khuẩn gây bệnh cho con người đã được loại trừ. Từ những vấn đề nêu trên cho thấy, việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học(Biogas) là một giải pháp chủ yếu để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở vùng nông thôn nước ta.
Mặc dù công nghệ biogas đã đem lại hiệu quả thiết thực trong đời sống cộng đồng ở nông thôn nước ta, song do nhiều nguyên nhân, đến nay công nghệ này vẫn chưa phát triển mạnh và rộng khắp như mong đợi. Số lượng hầm Biogas đã lắp đặt còn rất hạn chế so với nhu cầu thực tế. Một số nguyên nhân là do: chưa có công nghệ nào hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật, việc xây dựng, lắp đặt và sử dụng hầm chưa thuận lợi, chi phí đầu tư xây dựng hầm còn cao so với thu nhập của nông dân, việc thay thế, sửa chữa khó khăn do thiếu cơ sở dịch vụ kỹ thuật. Công tác sản xuất thiết bị và phụ kiện thay thế trong nước chưa được quan tâm…
Để khắc phục tình hình trên, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học năng lượng, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu cải tiến công nghệ hầm biogas quy mô gia đình, tập trung vào việc cải tiến cấu trúc hệ thống hầm biogas, ứng dụng vật liệu mới nhằm nâng cao chất lượng, hiệu suất, tăng tuổi thọ, thuận lợi trong xây lắp, sử dụng và hạ giá thành sản phẩm.
Căn cứ vào kết quả điều tra thực tế, loại hộ nông dân có chăn nuôi 3-5 con lợn là phổ biến, vì vậy loại hầm biogas quy mô gia đình có dung tích 4 m3 phù hợp với phần lớn hộ nông dân nước ta hiện nay và được lựa chọn để thiết kế chế tạo. Về kiểu dáng, đề xuất loại hình cầu vì có ưu điểm là tiết kiệm vật liệu, chịu lực, tăng cường khả năng phá váng và chống đóng cặn, chế tạo đơn giản. Vật liệu được chọn là vật liệu composite, một loại vật liệu có độ chống thấm rất cao.
Trong thời gian lắp đặt thử nghiệm, mô hình hầm khí sinh học đã được cải tiến nhiều lần. Các mô hình ứng dụng bước đầu cho kết quả rất khả quan, hiệu suất sinh khí tốt. Hiện nay, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học năng lượng đang hoàn thiện thiết kế hầm biogas, về cơ bản giống với các loại hầm truyền thống đã biết: Hầm ủ được thiết kế theo kiểu lên men liên tục dạng hỗn hợp (phần dưới của hầm chứa dịch thể lên men, phía trên là ngăn trữ khí), có nắp cố định. Phần thân hầm có dạng hình trụ tròn xoay, phần đáy là hình chỏm cầu, phần trữ khí là bán cầu. Bể điều áp có dạng hình trụ tròn xoay. Tuỳ thuộc vào nhu cầu cụ thể có các kích cỡ khác nhau: 10 m3, 20m3 hoặc lớn hơn.
Công nghệ Biogas cải tiến quy mô gia đình có thể khắc phục được nhiều nhược điểm còn tồn tại của các loại hầm biogas trước đây. Chẳng hạn thay cho việc tự chui vào hầm để phá váng bảo dưỡng hầm, mà nếu không nắm được kỹ thuật có thể nguy hiểm đến tính mạng, thì hầm biogas cải tiến có khả năng tự động phá váng. Việc thi công đơn giản, diện tích chiếm đất nhỏ, tiết kiệm nhân công. Tuy nhiên, vẫn cần có thêm thời gian khảo sát, điều tra để đánh giá toàn diện về công nghệ, độ bền, hiệu quả sử dụng, khả năng giảm giá thành, từ đó tổ chức chuyển giao công nghệ và nhân rộng mô hình. Hy vọng trong thời gian tới, công nghệ Biogas sẽ được phát triển rộng rãi, góp phần giải quyết tình trạng khan hiếm khí đốt, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Song nguyên(t/h)