Sản xuất năng lượng từ phân cá rô phi

Ngành thủy sản, đặc biệt là nuôi trồng thủy sản, là nguồn cung cấp dinh dưỡng cơ bản cho con người, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Cá rô phi là loài nuôi quan trọng thứ hai trên thế giới, trong năm 2016, ước tính có khoảng 5,5 triệu tấn cá rô phi nuôi.

Tuy nhiên, sự phát triển của nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi cá, cũng tạo ra một số tác động tiêu cực đến môi trường. Phân do việc cho cá ăn chiếm khoảng 40 - 50% lượng thức ăn được cung cấp, chúng chứa trong nước thải của trại cá – đây là những chất thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Do đó việc xử lý nước thải nuôi cá để giảm ô nhiễm môi trường đang là vấn đề nhức nhối và được quan tâm trên toàn thế giới.

Trong xu hướng tăng trưởng xanh sử dụng năng lượng sinh học, nhiều sáng kiến đã và đang thúc đẩy các cách tiếp cận sáng tạo theo hướng tái chế nước thải nuôi cá nhằm giảm thiểu tác hại của chúng đến môi trường và cải thiện kinh tế của trang trại.

Quá trình phân hủy kỵ khí của các chất thải hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật để tạo ra khí sinh học được coi là nguồn sản xuất năng lượng tiềm năng. Việc sản xuất khí sinh học bằng nước thải hữu cơ từ các trang trại cá là một giải pháp tiềm năng để quản lý nước thải và giảm chi phí năng lượng tại các trại nuôi cá. Ngoài ra, sản phẩm do quá trình phân hủy kỵ khí (phân hữu cơ) còn được sử dụng làm phân bón thay thế.

Nghiên cứu của Ndeye Aida Ndiaye và cộng sự 2019 được đăng trên tạp chí Aquaculture đã đánh giá khả năng sản xuất khí sinh học từ nước thải nuôi cá rô phi với quá trình methan hóa có chất cấy(IFF) và không có (UIFF).

Phân hủy sinh học phân cá – nguồn năng lượng cho tương lai. Ảnh: univ-brest.fr

Kết quả

Các thử nghiệm cho thấy phân cá chứa chất cấy sản xuất khí sinh học nhanh hơn so với phân cá không chứa chất cấy. 

Trong cả hai trường hợp, khí sinh học được sản xuất chứa hơn 60% khí mêtan (CH4) từ tuần ủ thứ hai, cho thấy nó có chất lượng tốt. Hơn nữa, tổng hàm lượng khí CH4 lớn gấp đôi trong IFF so với UIFF.

Sau 9 tuần, phân cá tạo ra nhiều khí sinh học với chất cấy (IFF = 1100 mL) so với phân cá không có chất cấy(UIFF = 900 mL) (xem hình). Ảnh: univ-brest.fr

Kết quả cho thấy phân cá là chất nền tiềm năng trong việc sản xuất năng lượng sinh học có thể cung cấp cho nhu cầu sản xuất của trang trại. Các nhà khoa học cũng cho rằng sử dụng năng lượng sinh học từ quá trình phân hủy chất thải nuôi cá nước ngọt trên toàn thế giới có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng tương đương của gần mười triệu người hoặc ít nhất có thể tự cung cấp năng lượng cho trang trại nuôi trồng thủy sản.

Theo nhóm tác giả: Ndeye Aida Ndiaye, Halima Maiguizo-Diagne, Hamet Diaw Diadhiou, Waly Ndianco Ndiaye, Fulgence Diedhiou, Laurent Cournac, Mohamed Lamine Gaye,  Saliou Fall, Patrice Brehmer.