Ngày 29 tháng 6.

Đây là ngày thứ hai Giang Miểu có mặt tại chi nhánh Mạc Nam.

Giang Miểu đã mượn phòng thí nghiệm do Liên Hợp khoáng nghiệp xây dựng ở gần trung tâm huyện Gia Viên. Trước đây, phòng thí nghiệm này thuộc sở hữu của một công ty chăn nuôi bò dê quy mô nhỏ. Tuy nhiên, vào năm 2023, công ty đó gặp khó khăn trong kinh doanh, và đến tháng Tư đã được Liên Hợp khoáng nghiệp mua lại, trở thành cơ sở thí nghiệm để nghiên cứu kỹ thuật tuyển khoáng sinh học.

Phòng thí nghiệm này nằm ở phía đông nam huyện lỵ, rộng 240 mẫu. Mặc dù trang thiết bị bên trong không quá hiện đại, nhưng ít nhất cũng có thể đáp ứng được một số công việc nghiên cứu vi sinh vật cơ bản.

Về việc Giang Miểu mượn dùng, ban đầu Lâm Vĩnh Hoa định cho anh sử dụng miễn phí. Tuy nhiên, Giang Miểu đã từ chối và yêu cầu họ lập một hợp đồng thuê rõ ràng. Dù sao thì anh cũng không quá bận tâm về khoản tiền đó, và Liên Hợp khoáng nghiệp cũng không phải là công ty con do Hải Lục Phong sở hữu toàn bộ, nên những giao dịch như vậy cần được minh bạch và chú trọng hơn.

Trong phòng thí nghiệm đơn sơ.

Giang Miểu đã thu thập tất cả các loại vi khuẩn, nấm có sẵn tại đây. Dù sao, đây là phòng thí nghiệm chuyên nghiên cứu kỹ thuật tuyển khoáng sinh học, nên chắc chắn có những chủng vi sinh vật và nấm liên quan.

Đêm qua, trong cuộc trò chuyện với Ngô Tùng, Giang Miểu đã nảy ra một ý tưởng đầy tiềm năng.

Ngô Tùng đề cập đến việc khi quy mô chăn nuôi bò dê của cơ sở được mở rộng, lượng phân bò, phân dê do gia súc thải ra cần được xử lý nhanh chóng.

Thông thường mà nói, phân bò dê tại các trang trại chăn nuôi thường có bốn phương pháp xử lý chính:

Một là chất đống ngoài trời, sau đó phơi khô và dùng làm nhiên liệu.

Hai là bán cho các doanh nghiệp hoặc hộ cá thể có nhu cầu.

Ba là ủ phân, sau đó sử dụng phân ủ làm phân hữu cơ bón ruộng hoặc bán phân hữu cơ.

Bốn là sử dụng để lên men tạo khí metan, sau đó bã và dịch thải được xử lý lần hai thành phân hữu cơ, có thể dùng riêng hoặc bán ra.

Hiện tại, cơ sở chăn nuôi Mạc Nam đang áp dụng phương án thứ ba: ủ phân thành phân hữu cơ.

Về lý do tại sao không áp dụng phương án thứ tư – vốn có hiệu quả kinh tế tốt hơn – câu trả lời nằm ở yếu tố khí hậu.

Khí hậu ở miền đông Mạc Nam tương tự như vùng đông bắc, thời tiết rất lạnh.

Cần biết rằng, trong quá trình lên men khí metan, nhiệt độ lý tưởng cho hiệu suất lên men tốt nhất là 30 ~ 35 độ C. Tuy nhiên, số ngày có nhiệt độ không khí ban ngày trên 30 độ C ở miền đông Mạc Nam hàng năm chỉ khoảng 30 ~ 40 ngày.

Ngay cả khi áp dụng hầm ủ để giữ nhiệt dưới lòng đất, nhiệt độ không khí mặt đất vẫn cần phải trên 20 độ C. Trong khi đó, ở miền đông Mạc Nam, số ngày có nhiệt độ không khí ban ngày trên 20 độ C cũng chỉ đạt từ 90 đến 120 ngày.

Nếu phải sử dụng phương pháp gia nhiệt nhân tạo để duy trì nhiệt độ lên men, liệu việc sản xuất khí metan còn ý nghĩa gì nữa?

Bởi vì mục đích của việc lên men khí metan là để tạo ra nguồn năng lượng, mà việc gia nhiệt nhân tạo để duy trì nhiệt độ ủ trong thời tiết lạnh sẽ làm tăng đáng kể chi phí sản xuất, dẫn đến tỉ suất lợi nhuận quá thấp, không mang lại bất kỳ hiệu quả kinh tế nào.

Tại Trung Quốc, vào đầu những năm 2000, hệ thống hầm ủ khí metan quy mô gia đình từng được triển khai mạnh mẽ ở lưu vực sông Trường Giang. Tuy nhiên, cho đến nay, hầu hết các hầm ủ này đều bị bỏ hoang. Nguyên nhân chính là khi nhiệt độ không khí xuống thấp, hiệu suất lên men giảm mạnh và lượng khí sinh ra suy yếu đáng kể.

Hiện tại, chỉ có một số khu vực thuộc Quế tỉnh vẫn còn người dân sử dụng khí metan. Điều này là bởi khí hậu ở Quế tỉnh tương đối nóng, số ngày trong năm có nhiệt độ không khí trên 20 độ C đạt khoảng 200 ~ 250 ngày. Đặc biệt là vùng duyên hải phía nam Quế tỉnh, gần 250 ngày có nhiệt độ không khí trên 20 độ C. Môi trường này cho phép hệ thống lên men khí metan hoạt động hiệu quả trong thời gian dài.

Vì thế, Ngô Tùng hoàn toàn không nghĩ đến việc xây dựng hệ thống lên men khí metan gần trang trại chăn nuôi ở huyện Gia Viên, bởi lẽ dự án như vậy sẽ tốn công vô ích.

Tuy nhiên, lời nói của Ngô Tùng lại khiến Giang Miểu chợt nảy ra ý tưởng.

Phân bò dê thực chất là một nguồn tài nguyên tổng hợp vô cùng quý giá.

Nó có thể được dùng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ, làm cơ chất trồng nấm ăn, hoặc trực tiếp làm nhiên liệu, hay lên men để tạo ra khí metan.

Sở dĩ như vậy là vì bò dê không thể tiêu hóa hoàn toàn thức ăn thô, tức là không thể tiêu hóa hết cỏ thức ăn. Một lượng lớn cellulose và lignin trong cỏ thức ăn sẽ vẫn còn sót lại trong phân.

Trong phân bò dê, cellulose, hemicellulose và lignin chiếm tới 70 ~ 80%, các thành phần còn lại là mùn, nước và muối vô cơ.

Đây cũng là lý do cơ bản khiến phân bò dê sau khi khô có thể dùng làm nhiên liệu, vì nó chứa một lượng lớn carbon.

Khi đốt cháy hoàn toàn, một tấn phân bò dê từ bò ăn cỏ có nhiệt trị tương đương khoảng 0.75 tấn than đá. Đối với phân bò dê từ bò ăn ngũ cốc có tỉ lệ ngũ cốc cao hơn, mỗi tấn tương đương 0.7 tấn than đá.

Nó chẳng khác nào một loại than sinh học.

Về lý do tại sao không có nhà máy nhiệt điện nào sử dụng phân bò dê làm nhiên liệu, có nhiều nguyên nhân.

Chẳng hạn, nguồn nguyên liệu phức tạp, việc thu gom khó khăn và phân tán ở nhiều nơi, điều này gây bất lợi cho sự ổn định sản xuất của nhà máy nhiệt điện. Nhiệt trị của phân bò dê ở các khu vực khác nhau cũng có sự khác biệt nhất định, làm tăng độ khó trong quản lý nhiệt lượng trong quá trình phát điện. Nếu phân bò dê không được làm khô sớm, sẽ làm tăng đáng kể khó khăn và chi phí vận chuyển, hơn nữa mùi vị vô cùng khó chịu.

Trong khi đó, than đá dùng làm nhiên liệu chỉ có giá từ 500 đến 800 tệ mỗi tấn.

Vì vậy, không có nhà máy nhiệt điện nào sử dụng phân bò dê làm nhiên liệu.

Tuy nhiên, ở một số khu vực như Mạc Nam, Tây Vực hay Tuyết Vực tại Trung Quốc, một bộ phận người dân chăn nuôi vẫn dùng phân bò dê làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày.

Giang Miểu không phải vì hàng trăm tấn phân bò dê tươi mỗi ngày mà chuyên tâm đi xây dựng một nhà máy nhiệt điện.

Anh đang nghĩ đến một công nghệ khác có thể tận dụng lượng phân bò dê này: Pin nhiên liệu vi sinh vật.

Cái gọi là công nghệ pin nhiên liệu vi sinh vật là việc sử dụng vi khuẩn sinh điện ngoại bào trong vi sinh vật, để tạo ra dòng electron di chuyển trong quá trình trao đổi chất, từ đó thực hiện kỹ thuật phát điện sinh học.

Ưu điểm của công nghệ này là thân thiện với môi trường.

Nhược điểm chính là hiệu suất quá thấp. Mỗi mét khối môi trường nuôi cấy giàu carbon chỉ có thể phát ra 10 ~ 20 kWh điện. Trong khi đó, đốt trực tiếp có thể tạo ra khoảng 500 kWh điện năng.

Hai con số này không thể so sánh với nhau.

Hơn nữa, cái gọi là lượng điện năng phát ra từ mỗi mét khối môi trường nuôi cấy giàu carbon cũng chỉ đạt được trong điều kiện phòng thí nghiệm cực kỳ tối ưu.

Ví dụ, trong một bài báo công bố vào ngày 23 tháng 6 năm 2024, nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học Trung Quốc Đoàn Khảm Phong và Hoàng Dục dẫn đầu đã phát triển một loại pin nhiên liệu vi sinh vật dòng chảy kiểu mới (MFFCs). Bằng cách sử dụng các chất trung gian điện tử nhân tạo để truyền electron hiệu quả cao từ vi khuẩn trong môi trường dòng chảy, mật độ công suất tối đa có thể đạt 17.6 mW/cm (tương đương với 176 Watt mỗi mét khối).

Theo số liệu Giang Miểu tìm hiểu được, hệ thống thí nghiệm này chỉ có thể vận hành khoảng 90 giờ trong môi trường phòng thí nghiệm, sau đó hiệu suất sẽ giảm sút nhanh chóng.

Dựa trên số liệu này, khi quy đổi ra mét khối, vào thời điểm phát điện ổn định ở công suất cao, có thể tạo ra khoảng 15.84 kWh điện. Nếu cộng thêm lượng điện phát ra ở công suất thấp sau đó, tổng cộng tối đa cũng chỉ đạt khoảng 20 kWh.

Đối với pin nhiên liệu vi sinh vật hoạt động trong điều kiện phi phòng thí nghiệm, công suất tối đa mỗi mét khối chỉ đạt vài chục Watt.

Tất nhiên, trong điều kiện phi phòng thí nghiệm, do vi khuẩn phân giải chất hữu cơ không quá nhanh, thời gian phát điện có thể kéo dài vài tháng, nhưng tổng lượng điện phát ra vẫn chỉ khoảng 10 ~ 20 kWh.

Nếu mỗi mét khối có thể phát điện với công suất 176 Watt và duy trì trong 1 tháng, lượng điện phát ra sẽ là 126.72 kWh. Trong hai tháng sẽ là 252 kWh, và ba tháng sẽ đạt tới 378 kWh.

Vậy liệu có thể thực hiện việc phát điện ổn định, công suất cao trong thời gian dài hay không?

Câu trả lời là có thể.

Bản dịch này thuộc về kho tàng truyện của truyen.free.