kết quả sử dụng lục nình so với rơm và cỏ lông tây được thủy phân để sản xuất khí sinh học (biogas) ở in vitro

Sản lượng khí mêtan của khí sinh học của từng loại thực vật thủy phân tăng dần theo thời gian và tăng dần theo tỉ lệ thay thế.. Sản lượng khí sinh học tích lũy theo thời gian ủ Qua bảng

KẾT QUẢ SỬ DỤNG LỤC BÌNH SO VỚI RƠM VÀ CỎ LÔNG TÂY

ĐƢỢC THỦY PHÂN ĐỂ SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) Ở IN

VITRO

GS TS Nguyễn Văn Thu

Bộ Môn Chăn Nuôi, Khoa Nông Nghiệp & SHUD, Trường Đại Học Cần Thơ

Email: nvthu@ctu.edu.vn

TÓM LƢỢC

Thí nghiệm này được bố trí theo kiểu thừa số 2 nhân tố và 3 lần lặp lại Nhân tố 1: các loại thực vật được thủy phân bao gồm cỏ lông tây, lục bình và rơm Nhân tố 2: các mức độ thay thế phân heo bằng thực vật dựa trên vật chất khô (DM) gồm: 0, 20, 40, 60, 80 và 100 % Nguyên liệu được nạp một lần, thời gian theo dõi thí nghiệm đến ngày thứ 10 Kết quả thí nghiệm cho thấy sản lượng khí sinh học (m 3 /kg OM) của 3 loại thực vật và tỉ lệ thay thế khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Tương tác giữa thực liệu thủy phân và tỉ lệ thay thế ở ngày thứ 7 và ngày thứ 10 khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Sản lượng khí sinh học của từng loại thực liệu thủy phân tăng dần theo thời gian và tăng dần theo tỉ lệ thay thế Qua

10 ngày thí nghiệm, lục bình thủy phân cho sản lượng khí sinh học cao nhất là 0,114 m 3

/kg

OM và tỉ lệ thay thế 100 % thực vật cho sản lượng khí sinh học cao nhất là 0,133 m 3 /kg OM

Tỉ lệ khí mêtan (%) của khí sinh học của 3 loại thực vật và tỉ lệ thay thế khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Tương tác giữa thực vật thủy phân và tỉ lệ thay thế qua thời gian thí nghiệm khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Sản lượng khí mêtan của khí sinh học của từng loại thực vật thủy phân tăng dần theo thời gian và tăng dần theo tỉ lệ thay thế

Kết quả ở ngày thứ 10, lục bình thủy phân cho sản lượng khí mêtan cao nhất là 0,064 m 3

/kg

OM, kế đó là rơm thủy phân là 0,057 m 3 /kg OM và thấp nhất là cỏ lông tây thủy phân là 0,039 m 3 /kg OM; tỉ lệ thay thế 100 % thực vật cho sản lượng khí mêtan cao nhất là 0,063

m 3 /kg OM Kết luận là thực vật được thủy phân cho sản lượng khí sinh học tương đương và cao hơn so với việc chỉ dùng phân heo làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học Vì vậy có thể sử dụng thực vật thủy phân vào quá trình sản xuất khí sinh học Tuy nhiên tỉ lệ khí mêtan trong khí sinh học sẽ thấp hơn, nên cần được tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế sản xuất

ĐẶT VẤN ĐỀ

Khí sinh học (biogas) là nguồn năng lượng tái tạo từ chất thải gia súc và con người, bên cạnh

đó dưỡng chất của các loại thực vật cũng có thể sử dụng để sản xuất gas Trong quá trình tiêu hóa yếm khí, vật chất hữu cơ bị phân giải bởi vi sinh vật cho ra các sản phẩm CO2, CH4, v v Rơm lúa được xử lí rơm với NaOH trước khi cho vào hầm ủ cũng sẽ gia tăng lượng biogas vì tạo điều kiện dễ dàng cho lên men cellulose của vi khuẩn (Agriculture information, 2009)

Các phụ phẩm trồng trọt như thân cây bắp, rơm lúa, rơm lúa mì và lục bình nước kết hợp với phân bò có thể cải thiện năng suất gas từ 10-80% Tuy nhiên, việc sử dụng các nguồn thực vật cho nghiên cứu sinh gas vẫn còn hạn chế ở Việt Nam Nhiều năm qua, việc sử dụng lục bình nước để tạo gas là chủ đề được quan tâm bởi lục bình có số lượng lớn trên các dòng sông và kênh rạch, đôi khi gây khó khăn cho sự đi lại và ô nhiễm môi trường Trong khi rơm lúa và cỏ

lông tây (Brachiaria mutica) chiếm sản lượng lớn ở nhiều tỉnh thành của Việt Nam Do vậy

việc nghiên cứu các nguổn thực vật sẵn có được xem như là chất thải để sản xuất ra biogas có tầm quan trọng để giải quyết sự thiếu năng lượng hiện nay và cũng để giảm sự ô nhiễm môi trường Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát năng suất và chất lượng biogas tạo ra từ lục

bình, rơm và cỏ lông tây (Brachiaria mutica) trong điều kiện in vitro, đề khuyến cáo ứng dụng

trong các nghiên cứu và thực hành ở tương lai

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo kiểu thừa số 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.Nhân tố

1: các loại thực vật gồm: rơm, lục bình và cỏ lông tây được thủy phân Nhân tố 2: mức độ thay thế phân heo bằng thực vật dựa trên vật chất khô (DM) gồm: 0, 20, 40, 60, 80 và 100 Thí nghiệm sử dụng ống tiêm thủy tinh 50ml để thu nhận lượng khí sinh ra

Thời gian thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện trong 4 tuần

Cách tiến hành

Chuẩn bị nguyên liệu nạp:

- Nước hầm ủ được lấy từ đầu ra của hầm ủ biogas tại Trung Tâm Nghiên Cứu – Thực Nghiệm – Đa Dạng Sinh Học – Hòa An

- Lục bình, rơm, cỏ lông tây sử dụng trong thí nghiệm được lấy từ trại thực nghiệm ở Hòa

An

- Lục bình cắt bỏ rễ, lấy phần thân và lá cắt nhỏ khoảng 1cm, trộn đều Cân 1kg lục bình tươi (đã cắt nhỏ) cho vào xô, đổ thêm 4 lít nước hầm ủ biogas đậy kín lại Đảo đều mẫu 1 ngày 1 lần, ủ trong 10 ngày

- Rơm khô, mới đem về cắt nhỏ khoảng 1cm Cân 113 g rơm đã cắt nhỏ cho vào xô, đổ vào thêm 4 lít nước hầm ủ, đậy kín lại, đảo mẫu mỗi ngày, ủ trong 15 ngày

- Cỏ lông tây cắt cách góc khoảng 10 cm, đem về cắt nhỏ khoảng 1 cm Cân 500 g cỏ lông tây đã cắt nhỏ cho vào xô, đổ thêm vào 4 lít nước hầm ủ, đảo mẫu mỗi ngày, ủ trong 15 ngày

Hình 1 Rơm, cỏ lông tây, lục bình sau khi thủy phân với nước hầm ủ

- Phân heo được lấy vào buổi sáng, trước khi dội chuồng, tại nhà ông Lê Văn Trạng số 642 tổ

11, khu vực Bình Yên A, phường An Hòa, quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ Phân heo sử dụng là phân heo thịt có trọng lượng 30 – 40 kg, mẫu phân được trộn đều để đảm bảo tính đồng nhất Heo ăn thức ăn của công ty Greenfeed (đạm tối thiểu 15 %, xơ tối đa 5, 5%, năng lượng trao đổi tối thiểu 3.000 kcal/kg)

Bảng 1 Hàm lượng các thực liệu ủ với nước hầm ủ trước khi thí nghiệm

Thực liệu DM (%) Trọng lượng tươi (g) Nước hầm ủ (ml)

Rơm 80 113 4000

Chuẩn bị hóa chất thí nghiệm

Chuẩn bị chất mồi được lấy từ đáy hầm ủ biogas tại Trung Tâm Nghiên Cứu – Thực Nghiệm – Đa Dạng Sinh Học – Hòa An đã lên men yếm khí trên 60 ngày dùng để tạo nguồn vi sinh vật Pha dung dịch chất mồi với dung dịch dưỡng chất, sục khí CO2 trong 30 phút, giữ ấm ở

39 oC trong nồi chưng cách thủy

Tiến hành thí nghiệm

Phương pháp nghiên cứu sinh khí dựa theo qui trình đề nghị của Menke () Mỗi ống thủy tinh

50 ml ta cho vào 1 g OM cho mỗi nghiệm thức và nạp 1 lần duy nhất Thời gian theo dõi thí nghiệm đến ngày thứ 10

- Lấy mẫu hỗn hợp (cả nước và xác) lục bình thủy phân 10 ngày, hỗn hợp rơm thủy phân 15 ngày và hỗn hợp cỏ lông tây thủy phân 15 ngày cho vào máy xay sinh tố xay nhuyễn Các loại nguyên liệu này dùng để nghiên cứu trong thí nghiệm

- Cân phân heo và cho vào ống tiêm, cân hỗn hợp lục bình thủy phân, hỗn hợp rơm thủy phân

và hỗn hợp cỏ lông tây thủy phân cho vào ống tiêm đã có phân heo theo từng nghiệm thức Tiếp đó cho vào ống tiêm 20 ml dung dịch dưỡng chất + dung dịch chất mồi đã pha ở trên Đặt ống tiêm lên giá, ủ mẫu trong bồn nước ấm ở nhiệt độ 39 0C Tiến hành ghi nhận thể tích khí ở các thời điểm 0, 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72 và 96 giờ (Fievez, 2005)

Phân tích hóa học

Phân heo, hỗn hợp lục bình thủy phân 10 ngày, hỗn hợp rơm thủy phân 15 ngày và hỗn hợp

cỏ lông tây thủy phân 15 ngày được lấy mẫu và phân tích các thành phần dưỡng chất gồm vật chất khô (DM), vật chất hữu cơ (OM), đạm thô (CP) và khoáng (Ash) được xác định theo AOAC (1990); xơ trung tính (NDF) và xơ acid (ADF) được phân tích theo quy trình của Van

Soest et al (1991)

Các chỉ tiêu theo dõi

- Phân tích tỉ số C/N của nguyên liệu nạp: phân heo, hỗn hợp lục bình thủy phân 10 ngày, hỗn hợp rơm thủy phân 15 ngày và hỗn hợp cỏ lông tây thủy phân 15 ngày

- Tổng lượng khí sinh học được xác định bằng sự ghi nhận thể tích khí sinh ra

- Xác định tỉ lệ khí mêtan (%): được xác định bằng dung dịch NaOH 1M theo phương pháp

của Fievez et al (2005)

Các chỉ tiêu theo dõi

- Phân tích tỉ số C/N của nguyên liệu nạp: phân heo, hỗn hợp lục bình thủy phân 10 ngày

- Sản lượng khí sinh học: được đo bằng máy Ritter gas flow metter thuộc Khoa Môi Trường

và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trường Đại học Cần Thơ

- Tỉ lệ khí CH4 và CO2 được xác định bằng máy Geotechnical Instruments GA94 thuộc Khoa

Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trường Đại Học Cần Thơ

3.3 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu của cả ba thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và mô hình tuyến tính tổng quát (General Linear Model) của chương trình Minitab Release 13.21 (2000) Để

xác định mức độ khác biệt ý nghĩa của nghiệm thức và so sánh giữa các nghiệm thức dựa vào phương pháp so sánh Tukey của chương trình Minitab 13.21 (2000)

KẾT QUẢ & THẢO LUẬN

Thành phần hóa học của thực liệu đƣợc sử dụng trong thí nghiệm

Thành phần hóa học của thực liệu sử dụng trong thí nghiệm được thể hiện qua bảng 2

Bảng 2 Thành phần hóa học của thực liệu dùng trong thí nghiệm

Thực liệu DM OM CP Tro NDF ADF C/N

RTP: rơm thủy phân nước hầm ủ, LBTP: lục bình thủy phân nước nước hầm ủ, CLTTP: cỏ lông tây thủy phân nước nước hầm ủ, DM: vật chất khô, OM: vật chất hữu cơ, CP: đạm thô, NDF: xơ trung tính, ADF: xơ axit, C/N: tổng carbon/ tổng nitơ

Phân heo có DM được thể hiện qua bảng 14 (31,5 %) thấp hơn với kết quả phân tích của Phạm Văn Hơn (2008) là 34,4 Phân heo trong thí nghiệm có hàm lượng OM là 78,2 %, kết quả này thấp hơn so với nghiên cứu Nguyễn Văn Thu (2008) là 84,7 % Hàm lượng CP của phân heo trong thí nghiệm là 8,82 % cho thấy cao hơn so với phân tích của Nguyễn Văn Thu (2008) là 7,28 % Tỉ lệ C/N của phân heo là 30,8, kết quả này cao hơn kết quả phân tích của

Lê Trần Thanh Liêm (2010) là 17, tuy nhiên kết quả này thấp hơn kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Thu (2010) là 33,4 Những biến động về thành phần hóa học của các dưỡng chất trong phân heo có thể phụ thuộc vào loại thức ăn heo ăn vào

Lục bình thủy phân có DM là 1,41 % và OM là 80,6 % thấp hơn cỏ lông tây thủy phân là 2,27 % và 82,7 % và rơm thủy phân là 1,91 % và 83,1 % Hàm lượng CP của lục bình thủy phân là 8,71 % cao hơn rơm thủy phân là 4,01 % và cỏ lông tây thủy phân là 7,51 % Hàm lượng NDF và ADF của lục bình thủy phân lần lượt là 39,9 % và 19,2 % thấp hơn rơm thủy phân là 48,0 % và 26,6 % và cỏ lông tây thủy phân là 44,3 % và 24,2 % Tỉ lệ C/N của lục bình thủy phân, rơm thủy phân và cỏ lông tây thủy phân lần lượt là 32,1, 72,1 và 38,2 đều cao hơn phân heo là 30,7 Chính vì vậy sau khi phối trộn lục bình thủy phân, cỏ lông tây thủy phân và rơm thủy phân với phân heo sẽ giúp hỗn hợp có tỉ lệ C/N nằm trong khoảng 20 - 40 thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh khí mêtan (Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997)

Sản lượng khí sinh học tích lũy theo thời gian ủ

Qua bảng 15, ta thấy sản lượng khí sinh học tích lũy theo thời gian thí nghiệm của từng loại thực liệu thủy phân và tỉ lệ thay thế khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Tương tác giữa thực liệu thủy phân và tỉ lệ thay thế ở ngày 7 và ngày 10 khác biệt có ý nghĩa thống kê

Bảng 3 Sản lƣợng khí sinh học tích lũy (m 3/kg OM) theo thời gian ở thí nghiệm

Chỉ tiêu Thực liệu thủy phân (TLTP) Thay thế (%) P

TG ủ

(ngày) LBTP RTP CLTTP

0 20 40 60 80 100 TLTP TT TLTP*TT

1 0,015a 0,014a 0,013b 0,012e 0,012e 0,013ef 0,014fg 0,016gh 0,018h 0,001 0,001 0,897

2 0,033a 0,029b 0,026b 0,024e 0,024e 0,027ef 0,030fg 0,034gh 0,037h 0,001 0,001 0,908

3 0,050a 0,045b 0,041c 0,037e 0,038ef 0,042f 0,049g 0,052h 0,057i 0,001 0,001 0,484

4 0,068a 0,061b 0,057c 0,049e 0,052ef 0,057f 0,064g 0,071h 0,078i 0,001 0,001 0,214

5 0,084a 0,077b 0,071c 0,063e 0,065e 0,071f 0,080g 0,088h 0,097i 0,001 0,001 0,092

7 0,099a 0,091b 0,084c 0,075e 0,077e 0,085f 0,094g 0,104h 0,115i 0,001 0,001 0,019

10 0,114a 0,105b 0,097c 0,086e 0,088e 0,098f 0,108g 0,120h 0,133i 0,001 0,001 0,012

RTP: rơm thủy phân nước hầm ủ, LBTP: lục bình thủy phân nước nước hầm ủ, CLTTP: cỏ lông tây thủy phân nước nước hầm ủ, TLTP: thực liệu thủy phân,TT: tỉ lệ thay thế, TLTP*TT: tương tác giữa thực liệu thủy phân và tỉ lệ thay thế, a,b,c,e,f,g,h,i :các giá trị trung bình mang các chữ khác nhau trên cùng một hàng là khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05)

0.04

0.08

0.12

Thời gian thí nghiệm (ngày)

LB R CLT

Sản lượng khí sinh học tích lũy của từng loại thực liệu thủy phân tăng dần theo thời gian và tăng dần theo tỉ lệ thay thế Sau 10 ngày ủ, sản lượng khí sinh học (m3

/kg OM) của lục bình

và rơm lần lượt là 0,114 m3

/kg OM và 0,105 m3/kg OM, cao hơn cỏ lông tây thủy phân (CLTTP) với 0,097 m3

/kg OM Thay thế 100 % thực vật thủy phân cho năng suất khí sinh học cao nhất 0,133 m3/kg OM, thấp nhất là thay thế 0 % thực vật với 0,086 m3

/kg OM

Khi sử dụng lục bình, rơm, cỏ lông tây thay thế phân heo dựa trên vật chất khô (DM) trong thí nghiệm của Nguyễn Văn Thu (2008), ở thời điểm 14 ngày sản lượng khí sinh học của lục bình là 0,060 m3/kg OM và rơm là 0,082 m3

/kg OM Sản lượng khí sinh học trong thí nghiệm của chúng tôi sau 10 ngày thí nghiệm là ở lục bình thủy phân là 0,114 m3/kg OM và rơm thủy phân là 0,105 m3/kg OM, cho thấy cao hơn so với kết quả nghiên cứu của thí nghiệm trên Vì vậy, khi sử dụng lục bình và rơm thủy phân thay thế phân heo dựa trên vật chất khô (DM) cho sản lượng khí sinh học cao hơn sử dụng lục bình và rơm không qua ngâm nước hầm ủ

Sản lượng khí sinh học tích lũy ở các nghiệm thức thay thế phân heo bằng thực vật thủy phân tăng dần khi tỉ lệ thay thế thực vật thủy phân tăng dần, nhìn chung cao hơn so với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Thu (2008) trên lục bình, rơm và cỏ lông tây khô cho sản lượng khí sinh học ở thời điểm 14 ngày ở nghiệm thức thay thế 20 % và 40 % thưc liệu lần lược là 0,051 m3/kg OM và 0,075 m3/kg OM, còn thí nghiệm của chúng tôi sau 10 ngày lần lượt là 0,088 m3/kg OM và 0,098 m3/kg OM Sự sai khác có thể do thực vật sử dụng trong thí nghiệm được thủy phân trước nên cho năng suất khí sinh học cao

Nhìn chung, với kết quả bảng 3, sản lượng khí sinh học tích lũy của thực vật cao khi thủy phân với nước hầm ủ, đặc biệt lục bình ngâm nước hầm ủ cho sản lượng khí sinh học cao nhất và ở mức độ tỉ lệ thay thế thực vật thủy phân càng cao cho sản lượng khí sinh học càng lớn Vì thế, sử dụng thực vật đã thủy phân với nước hầm ủ kết hợp với phân heo cho sản lượng khí sinh học cao hơn là chỉ dụng phân heo là nguyên liệu nạp

Biểu đồ 1 Sản lƣợng khí sinh học tích lũy của lục bình, rơm và cỏ lông tây thủy phân

Qua biểu đồ 1 ta thấy, sản lượng khí sinh học tích lũy của ba loại thực liệu thủy phân tăng dần theo thời gian thí nghiệm Trong 5 ngày đầu sản lượng khí sinh học tích lũy của 3 loại thực liệu thủy phân tăng nhanh, từ ngày 5 trở về sau sản lượng khí sinh học ở các thực liệu thủy phân tăng chậm lại có thể do hàm lượng dưỡng chất đã giảm đáng kể Trong đó lục bình thủy phân cho sản lượng khí sinh học cao nhất và thấp nhất là cỏ lông tây thủy phân

0.04

0.08

0.12

Thời gian thí nghiệm (ngày)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Thu (2008) thì sản lượng khí sinh học của lục bình và rơm qua thời gian thí nghiệm tăng cao hơn cỏ lông tây, nguyên nhân cỏ lông tây có sản lượng khí sinh học thấp được giải thích là do hàm lượng chiết chất không đạm của cỏ lông tây cao hơn rơm và lục bình làm sản sinh nhiều axit hữu cơ ức chế vi khuẩn sinh khí hoạt động và kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của chúng tôi Vì vậy, lục bình và rơm thủy phân thích hợp sản xuất khí sinh học hơn cỏ lông tây thủy phân

Biểu đồ 2 Sản lƣợng khí sinh học tích lũy qua thời gian với các tỉ lệ thay thế phân heo bằng

thực vật

Qua biểu đồ 2 ta thấy, sản lượng khí sinh học tích lũy theo tỉ lệ thay thế của thực vật thủy phân tăng dần theo thời gian ủ Trong 5 ngày đầu sản lượng khí sinh học theo tỉ lệ thay thế của thực vật thủy phân tăng nhanh, từ ngày 5 trở về sau sản lượng khí sinh học ở các thực liệu thủy phân tăng chậm lại Trong đó thay thế 100 % thực vật thủy phân cho sản lượng khí sinh học cao nhất, thấp nhất là thay thế 0 % thực vật thủy phân

Nguyễn Văn Thu (2008) trình bày là sản lượng khí sinh học của tỉ lệ thay thế phân heo bằng thực vật tăng dần theo thời gian (thí nghiệm 60 ngày) và năng suất khí tăng dần khi tỉ lệ thay thế phân heo bằng thực vật tăng dần (từ 0 – 50 %) Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của chúng tôi

Vì vậy, sử dụng thực vật thủy phân bằng nước hầm kết hợp với phân heo cho năng suất khí sinh học tốt hơn là chỉ sử dụng phân heo Do đó, sử dụng thực vật thủy phân bằng nước hầm

ủ sản xuất khí sinh học là khả thi

Tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học sản sinh ra qua các giai đoạn

Bảng 4 cho ta thấy tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học theo thời gian ủ của từng loại thực liệu thủy phân và tỉ lệ thay thế khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Tương tác giữa thực vật thủy phân và tỉ lệ thay thế từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 10 khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) Tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học của từng loại thực vật thủy phân giảm dần theo tỉ lệ thay thế Từ ngày 4 - 5, tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học tăng dần và lục bình thủy phân cho tỉ

lệ khí mêtan của khí sinh học là 66,1 % và rơm thủy phân là 61,4 %, cao hơn cỏ lông tây thủy phân là 46,8 %

Bảng 4 Tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học qua các giai đoạn

Chỉ tiêu Thực liệu (TL) % thay thế (TT) P

TG ủ

(ngày) LBTP RTP CLTTP 0 20 40 60 80 100 TLTP TT TLTP*TT

0-1 37,2a 35,9a 27,8b 37,6e 35,6ef 33,9ef 32,2f 31,6f 31,0f 0,001 0,001 0,131

1-2 48,6a 45,9b 36,8c 50,9e 45,0f 43,6fg 42,1fg 41,0g 40,2g 0,001 0,001 0,001

2-3 58,6a 57,0b 42,3c 59,4e 54,6f 52,7fg 50,9gh 49,6gh 48,7h 0,001 0,001 0,001

3-4 64,4a 62,1b 43,7c 64,3e 57,3f 56,7f 55,3fg 53,9fg 52,8g 0,001 0,001 0,001

4-5 66,1a 61,4b 46,8c 66,4e 59,1f 57,3fg 56,2fg 55,3fg 54,1g 0,001 0,001 0,001

5-7 63,7a 59,3b 44,6c 60,3e 58,3ef 56,3efg 54,4fg 53,7g 52,0g 0,001 0,001 0,001

7-10 57,4a 56,2a 44,0b 55,4e 54,0ef 53,1efg 52,0fgh 51,0gh 49,7h 0,001 0,001 0,001

RTP: rơm thủy phân nước hầm ủ, LBTP: lục bình thủy phân nước nước hầm ủ, CLTTP: cỏ lông tây thủy phân nước nước hầm ủ, TLTP: thực liệu thủy phân,TT: tỉ lệ thay thế, TLTP*TT: tương tác giữa thực liệu thủy phân và tỉ lệ thay thế, a,b,c,e,f,g,h :các giá trị trung bình mang các chữ khác nhau trên cùng một hàng là khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05)

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Thời gian thí nghiệm (ngày)

LB R CLT

Từ ngày 5 đến ngày 10 tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học của từng loại thực vật thủy phân giảm Điều này cho thấy lục bình và rơm thủy phân nước hầm ủ cho tỉ lệ khí mêtan cao hơn

cỏ lông tây thủy phân Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Thu (2008) trên lục bình, rơm và cỏ lông tây khô ở thời điểm 60 ngày cho tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học của rơm và lục bình lần lược là 58,3 % và 46,8 % cao hơn cỏ lông tây là 43,6 %

Tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học giảm dần khi tỉ lệ thay thế thực vật tăng Từ ngày 4 đến ngày

5, nghiệm thức 100 % phân heo cho tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học cao nhất 66,4 % và thấp nhất ở tỉ lệ thay thế 100 % thực vật thủy phân cho tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học là 54,1 % Khi tăng tỉ lệ thay thế thực vật lên cao sẽ làm lượng xơ tăng cao làm tỉ lệ C tổng số tăng dẫn đến tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học giảm Tỉ lệ khí mêtan thích hợp cho đun nấu là trên 50 phần trăm khí mêtan (Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997), do đó thay thế phân heo bằng thực vật cho tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học có lợi cho đun nấu từ biogas

Biểu đồ 3 Tỉ lệ khí mêtan sinh ra của khí sinh học qua thời gian của 3 loại thực vật

Qua biểu đồ 3 ta thấy, tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học ở 3 loại thực vật tăng nhanh từ ngày 1 đến ngày 5 và giảm dần từ ngày 5 đến ngày 10 Ở thời điểm ngày thứ 5, lục bình thủy phân

có tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học cao nhất, kế đó là rơm thủy phân và thấp nhất là cỏ lông tây thủy phân Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Thu (2008) thí nghiệm trên ống

tiêm 50 ml trong điều kiện in vitro cho thấy tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học của lục bình,

rơm và cỏ lông tây lần lượt là 58,3 %, 46,8 % và 43,6 % Trong khi thí nghiệm của chúng tôi qua 5 ngày thí nghiệm có tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học của lục bình, rơm và cỏ lông tây lần lượt là 56,7 %, 54,3 % và 41,0 %

40

60

Thời gian thí nghiệm (ngày)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Biểu đồ 4 Tỉ lệ khí mêtan (%) theo tỉ lệ thay thế phân heo bằng thực vật giai đoạn 7 – 10 ngày

Qua biểu đồ 4 ta thấy, tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học theo tỉ lệ thay thế tăng dần từ ngày 1 đến ngày 5 Trong đó nghiệm thức 100 % phân heo cho tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học cao nhất và thay thế 100 % thực vật thủy phân cho tỉ lệ khí mêtan thấp nhất Từ ngày thứ 5 trở về sau tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học giảm Điều này chứng tỏ, tỉ lệ khí mêtan của khí sinh phụ thuộc lớn vào chất lượng của nguyên liệu nạp, nguyên liệu có hàm lượng dưỡng chất cao sẽ cho tỉ lệ khí mêtan cao và ổn định hơn

y = -0.0557x + 55.323

48.0

50.0

52.0

54.0

56.0

Tỉ lệ thay thế phân heo bằng thực vật thủy phân (%)

Biểu đồ 5 Tỉ lệ khí mêtan (%) giảm theo tỉ lệ thay thế phân heo bằng thực vật thủy phân

Ở các tỉ lệ thay thế thì tỉ lệ thay thế phân heo bằng 20 % thực vật thủy phân cho tỉ lệ khí mêtan của khí sinh học tốt hơn so với các tỉ lệ thay thế khác, và tỉ lệ thay thế thực vật cao hơn

sẽ ảnh hưởng kém đến chất lượng khí sinh học