tái sử dụng phế phẩm nông nghiệp tại rơm và cọ dừa

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ii MỞ ĐẦU 1 NỘI DUNG 2 1 Tính cấp thiết 2 2 Hiện trạng phế phẩm nông nghiệp tại Việt Nam 2 3 Một số phương pháp tái sử dụng phế phẩm nông nghiệp tại Việt Nam 4 3 1 Vỏ trấu 4 3 2 Mụn xơ dừa 8 KẾT LUẬN 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường 3 Hình 2 Vỏ trấu thải ra môi trường nước 4 Hình 3 Lò đốt vỏ trấu dùng cho sinh hoạt ở các vùng Tây Nam Bộ 5 Hình 4 Thiết bị lọc nước bằng vỏ trấu 6 Hình 5 Sản phẩm mỹ nghệ làm từ vỏ.

MỤC LỤC

1

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp to lớn, với trên 9 triệu ha đất nông nghiệp Tuy nhiên bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại các vấn đề về các bãi chứa đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm

rạ, vỏ trấu, xơ dừa,…Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường Đây sẽ là vấn nạn đe doạ ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh về sản xuất nông nghiệp

Mặc dù nông nghiệp được cơ giới hoá, được chú trọng nhưng nó để lại không ít hệ quả ảnh hưởng tới môi trường Trước kia, khi chưa được cơ giới hoá trong nông nghiệp, các phế phẩm nông nghiệp được tái sử dụng Bẹ ngô được sử dụng làm chất đốt trong gia đình, rơm rạ vừa được sử dụng làm thức ăn trong chăn nuôi đồng thời cũng được dùng làm nguyên liệu ủ phân hữu cơ,…

Đời sống con người càng được nâng cao, các sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều Con người không còn chú trọng đến việc tái sử dụng những phế phẩm nông nghiệp, vì thế những phế phẩm này thường bị bỏ lại ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí đốt ngay tại ruộng đồng gây hậu quả nghiêm trọng tới môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí và ảnh hường đến các vấn đề nhân sinh xã hội khác

Ngày nay, để giải quyết vấn đề phế phẩm nông nghiệp bị thải ra một cách bừa bãi, các nhà khoa học đã tích cực tìm ra các biện pháp tái chế lại các phế phẩm nông nghiệp trở thành một nguồn vật liệu có ích, cải thiện môi trường Vì vậy, tiểu luận

với đề tài “Tái sử dụng phế phẩm nông nghiệp” với mục đích đưa ra các nghiên cứu, các phương pháp tái sử dụng chất thải nông nghiệp để giảm thiểu ô nhiễm môi trường Cụ thể hơn, trong bài tiểu luận này sẽ đề cập đến tái sử dụng 2 phế phẩm điển hình là vỏ trấu và xơ dừa

NỘI DUNG

1 Tính cấp thiết

Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hoá – hiện đại hoá với một số ngành kinh tế chủ lục trong đó có ngành nông nghiệp Mặc dù, nhiều diện tích đất nông nghiệp được chuyển đổi mục đích sử dụng cho ngành công nghiệp Số lượng các khu công nghiệp vừa và nhỏ tăng lên, chiếm dần diện tích đất nông nghiệp Tuy nhiên, sản lượng nông nghiệp không ngừng tăng lên

dù diện tích đất ngày càng bị thu hẹp Đi kèm với đó là sự gia tăng lượng phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường ngày càng nhiều mà không được xử lý đúng cách Nhiều doanh nghiệp còn sản xuất trong điều kiện không đảm bảo vệ sinh môi trường, huống chi nói đến đầu tư công đoạn xử lý phế phẩm để tái chế

Vì vậy, các phế phẩm sau khi sử dụng thường được xử bằng các biện pháp chôn lấp, đốt bỏ, thậm chí đổ xuống hồ, ao, sông, suối,… vừa lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường

Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, việc tận thu, tái chế sử dụng lại các nguyên vật liệu nói chung và các phể phẩm trong quá trình sản xuất, chế biến nông sản, thực phẩm nói riêng là một biện pháp tiết kiệm hết sức cần thiết, nhất là khi tình hình kinh tế đang có nhiều khó khăn như hiện nay Quan trọng hơn khi các phế phẩm được tận dụng, tái chế sử dụng lại sẽ góp phần giảm lượng chất thải ra môi trường, làm trong lành bầu không khí vốn đang bị đe doạ bởi quá dư thừa các chất thải độc hại Chính vì thế cần có những phương pháp nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay

2 Hiện trạng phế phẩm nông nghiệp tại Việt Nam

Phế phẩm nông nghiệp là những sản phẩm nông nghiệp không đạt yêu cầu về kích thước, phẩm chất, giá trị sử dụng,…

đã quy định, phải loại bỏ nhằm đảm bảo yêu cầu sử dụng hoặc chế biến [1] Chất thải nông nghiệp có thể được thu gom với các thiết bị thu hoach cùng lúc hoặc sau khi gặt hái

Tuy nhiên, hiện nay kinh tế phát triển mạnh, kéo theo việc

sử dụng các phụ phẩm này làm chất đốt đã giảm đi rất nhiều so với trước đây Chính vì vậy, để loại bỏ các phế phẩm không mong muốn này, người sản xuất đã vứt bừa bãi hoặc đốt bỏ, gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Riêng sản lượng trấu có thể thu được ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu tấn Tổng sản lượng phế thải sinh khối hàng năm ở nước ta có thể đạt 8-11 triệu tấn Ngoài ra, các khu vực khác như Tây Nguyên cũng có thể cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3-0,5 triệu tấn từ cây cà phê

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, tổng khối lượng phụ phẩm năm 2020 của cả nước là trên 156,8 triệu tấn, bao gồm: 88,9 triệu tấn phụ phẩm sau thu hoạch từ cây trồng, từ quá trình chế biến nông sản của ngành trồng trọt (chiếm 56,7%); 61,4 triệu tấn phân gia súc, gia cầm từ ngành chăn nuôi (chiếm 39,1%); 5,5 triệu tấn từ ngành lâm nghiệp (chiếm 3,5%) và khoảng gần 1 triệu tấn từ ngành thủy sản (10,6%) Trong đó, riêng khu vực Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, phụ phẩm nông nghiệp chủ yếu từ ngành trồng trọt và chăn nuôi, với hơn 13,9 triệu tấn trong năm 2020 tại Đông Nam Bộ và 39,4 triệu tấn tại Đồng bằng sông Cửu Long

Hình 1: Phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường

3 Một số phương pháp tái sử dụng phế phẩm nông nghiệp tại Việt Nam

3.1 Vỏ trấu

Khi nhắc đến vỏ trấu thì từ những người nông dân cho đến những nhà nghiên cứu đều có thể nêu được những công dụng của chúng Trấu được sử dụng làm chất đốt hay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng,… Không những trấu được sử dụng làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày mà còn được sử dụng như là một nguồn nguyên liệu thay thế cung cấp nhiệt trong sản xuất với giá rất rẻ,…

Vỏ trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng, 2 vùng trồng lúa lớn nhất cả nước Chúng thường không được sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối để tiêu huỷ Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải

ra tại Đồng bằng sông Cửu Long khoảng hơn 3 triệu tấn/năm,

nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được sử dụng Về sau, trấu còn được dùng để làm củi trấu (trấu ép lại thành dạng thanh), nhưng cũng chỉ sử dụng được khoảng 12.000 tấn vỏ trấu/ năm

Hình 2: Vỏ trấu thải ra môi trường nước

Các ứng dụng của vỏ trấu:

- Làm chất đốt: Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ Bên cạnh đó, vỏ trấu sau khi xay xát luôn ở dạng khô, có hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp, nhẹ, vận chuyện dễ dàng Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho

vi sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít Từ những ưu điểm đó, vỏ trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến Thậm chí trong sinh hoạt người dẫn đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt

và lâu [2]

Hình 3: Lò đốt vỏ trấu dùng cho sinh hoạt ở các vùng Tây

Nam Bộ

- Lọc nước: Đã có nghiên cứu chỉ ra cách chế tạo thiết bị lọc nước từ vỏ trấu, có khả năng lọc thằng nước ao, hồ thành nước uống sạch Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình lọc Điều đặc biệt là loại sứ này được tạo ra bằng cách tách oxit silic từ trấu trộn thêm các chất phụ gia thêm nước và ủ từ 48-72h sau đó tiến hành đổ khuôn và nung ở 12000C tạo ra sứ thành phẩm Cụm sứ này có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của một số thiết bị lọc khác từ 4-10 lần, ngoài ra đó cũng có độ bền cao (có thể sử dụng 10-20 năm) Thiết bị này có thể lọc nước sông, hồ thành nước sạch với tốc độ lọc tinh 0,7 lít/phút, áp lực bơm nước máy đạt 3 lít/phút Nước sạch này không có tác hại phụ do dùng hoá chất, bảo đảm khả năng diệt khuẩn (trong thời hạn bảo hành 12 tháng), giữ được các yếu tố vi lượng có lợi cho cơ thể trong nguồn nước tự nhiên.Thiết bị còn có khả năng khử được mùi ở

nguồn nước ô nhiễm, khử chất dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính [3]

Hình 4: Thiết bị lọc nước bằng vỏ trấu

- Làm sản phẩm mỹ nghệ: Tại Ninh Bình, người ta đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội thất từ vỏ trấu Vỏ trấu sau khi lấy ra

từ máy xay xát lúa được chuyển tới máy nghiền, qua hệ thống sàng, tạo ra tinh bột trấu Tinh bột trấu đem trộn với một loại keo đặc biệt để tạo thành một hỗn hợp Hỗn hợp này được cho vào khuôn định hình, qua máy ép thủy lực định vị khuôn rồi đưa qua

lò sấy với nhiệt độ 200OC trong thời gian 120 phút để tạo thành những mảnh phôi, mảnh ghép Sau đó, qua các biện pháp xử lý

có giá thành hợp lý, tận dụng được lao động ở nông thôn, giảm thiểu lượng phế phẩm thải ra môi trường [4]

Hình 5: Sản phẩm mỹ nghệ làm từ vỏ trấu

- Làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung: Vật liệu gồm vỏ trấu nghiền, xơ dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi thủy tinh Trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường khoảng 50% và có tính cách âm, cách nhiệt và không thấm nước cao Đây là vật liệu thích hợp với các vùng như miền Tây, miền Trung bị ngập úng, lũ lụt và nền đất yếu Sau khi sử dụng có thể nghiền nát để tái chế lại Một ưu điểm của sản phẩm là sau khi xây dựng muốn di chuyển thì có thể tháo dỡ toàn bộ và lắp ghép ở vị trí mới Nhà sẽ xây theo nguyên tắc có khung xương bằng sắt hoặc thanh bê tông chịu lực, sản phẩm được ghép vào bằng cách bắt vít Tường tô trát một lớp vừa mỏng do bề mặt vật liệu đã phẳng [5]

- Sản xuất oxit silic: Tro của trấu sau khi đốt cháy có hơn 80% là silic oxit Oxit silic là chất được sử dụng khá nhiều trong các lĩnh vực như xây dựng, thời trang, luyện thủy tinh,… Vấn đề

tận dụng oxit silic trong vỏ trấu hiện đang được quan tâm, mục đích là thu được tối đa lượng silic với thời gian ngắn Hiện nay

đã có công trình nghiên cứu về trích ly oxit silic bằng NaOH thành công mang lại hiệu quả kinh tế cao [6]

- Dùng làm thiết bị khí khóa trấu: Nguyên lý làm việc của trạm dựa vào công nghệ khí hóa trấu bằng lò đốt tầng sôi, cho hiệu suất chuyển hóa năng lượng rất cao Nguyên liệu trấu qua

lò sẽ được nhiệt hóa và khí hóa ở nhiệt độ cao chuyển thành khí sinh khối, sau khi được xử lý làm sạch và làm mát, sử dụng để phát hiện thông qua động cơ đốt trong hoặc đốt nồi hơi, thậm chí có thể cung cấp gas cho các khu dân cư để đun nấu [7]

Hình 6: Thiết bị khí hóa

Trấu có thể được ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con người Việt Nam Trấu có ưu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu

và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng trấu vào sản xuất

cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mở rộng khả năng

sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất vừa có lợi cho môi trường

3.2 Mụn xơ dừa

Ngành sản xuất chỉ xơ dừa đã được hình thành rất lâu và bắt đầu phát triển từ năm 1996, cho đến những năm gần đây ngành sản xuất chỉ xơ dừa mới thật sự phát triển mạnh Theo tính toán, để sản xuất ra 1 tấn chỉ xơ dừa thì có ít nhất 2,5 tấn mụn được thải ra

Mụn dừa gây ô nhiễm nước sông, không chỉ ảnh hưởng ăn uống, sinh hoạt của con người mà việc nuôi trồng thủy sản cũng

bị thiệt hại, vì mụn dừa còn theo dòng nước chảy vào các con rạch, mương vườn, ao cá, nước chát của vụn rỉ ra làm nước ao đen ngòm, nhiều loại cá chịu không nổi đã chết Thủy sản ngoài sông rạch vũng giảm nhiều Hầu hết đều cho việc xử lý mụn dừa là bế tắc vì mặt bằng không đủ chứa, còn chuyển cơ sở sang nơi hác thì chi phí vận chuyển nguyên liệu và thành phẩm rất cao

Các ứng dụng của mụn xơ dừa tại Việt Nam:

- Làm đất sạch: Trong quá trình đập, tước chỉ xơ dừa, vụn dừa bung ra gây ô nhiễm môi trường do đổ xuống sông, kênh, rạch… Đất sạch được sản xuất từ mụn dừa qua quá trình xử lý, kết hợp vi sinh thành một loại đất trồng hữu cơ có các đặc tính

ưu viêt: Tơi xốp, thoáng khí, dễ thấm nước, giữ ẩm cao, không mang mầm bệnh, chứa nhiều vi sinh vật có lợi cho đất Đất sạch được sản xuất như sau: Đem xả chất chát và các tạp chất trong mụn dừa, dùng phương pháp hóa học để tách chất chát trong mụn dừa, đồng thời xử lý và cho ra một gốc hóa học khác ở dạng muối dễ tiêu Sau đó mụn dừa được diệt khuẩn có hại,

đem xay nhuyễn, trộn ủ với các chất dinh dưỡng đa lượng, vi lượng từ nguồn hữu cơ vi sinh, sấy khô và đóng gói, ép bánh sản xuất ra thị trường Đất sạch có đặc tính dễ thấm nước, giữ ẩm tốt, thoát nước nhanh, kháng sâu bệnh, thích hợp để trồng hoa, rau sạch, rau mầm, ươm cây giống [8]

Hình 7: Đất sạch mụn dừa ép bánh

- Nguyên liệu sản xuất ván ép: Mụn dừa là nguyên liệu để sản xuất ván ép do mụn dừa có chất chát nên có khả năng chống mối, mọt Sản phẩm ván ép từ mụn dừa có công dụng như tấm Okal, MDF Theo kết quả thử nghiệm của Chi cục đo lường TP Hồ Chí Minh thì lực uốn gãy của loại ván ép dày 12mm

và làm bằng mụn dừa là lớn hơn 90kg/cm2 [9]

- Làm giá thể để trồng nấm: Mụn dừa còn là nguyên liệu tốt để làm giá thể trồng nấm rơm và nấm bào ngư Hiện nay, Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng tiến bộ khoa học-công nghệ Bến Tre đang đầu tư xây dựng vùng nguyên liệu trồng nấm và phối hợp với Công ty Chế biến sau thu hoạch Quang Minh Anh

giá thể Quy trình ủ như sau: Trộn đều mụn xơ, NPK, Supe lân, vôi bột Sau đó cào mỏng hỗn hợp đã trộn dày khoảng 25-30cm Tiếp theo pha loãng chế phẩm EM1 theo công thức chế phẩm pha với nước theo tỉ lệ 3:100 (Chế phẩm EM1 có tính năng tăng năng lực phân hủy chất hữu cơ, giúp rơm rạ, xơ dừa,… nhanh hoai mục, rút ngắn thời hạn làm phân hữu cơ vi sinh Tưới chế phẩm đã pha loãng lên lớp nguyên liệu đã được dàn mỏng sau

đó đậy bạt lên để ủ Sau 4-5 ngày, nhiệt độ đống ủ sẽ tăng lên, đạt khoảng 600C Lúc này các loài VSV phân giải chất hữu cơ hoạt động nhanh và mạnh Các loài VSV háo khí chiếm ưu thế 7 ngày sau ủ tiến hành đảo trộn và bổ sung độ ẩm cho đống ủ Sau 25-30 ngày đảo trộn và tưới thêm nước 1 lần nữa để duy trì

độ ẩm Ủ khoảng 40-60 ngày thì có thể mang xơ dừa ra sử dụng

Hình 8: Xơ dừa sau khi ủ

- Nguyên liệu sản xuất chậu trồng cây, bầu cây, bao bì tự hủy: Quy trình sản xuất như sau: hỗn hợp nguyên liệu gồm bã mía, vụn dừa, phụ gia (thạch cao, nhựa thông,…) được nghiền thành bột (độ mịn phụ thuộc vào từng loại sản phẩm), sau đó

đưa vào khuân ép định hình sản phẩm, phơi sấy rồi đưa vào sử dụng Việc cho phụ gia nhiều hay ít sẽ quyết định thời gian phân hủy của sản phẩm từ 1 tháng đến 1 năm Thực tế cho thấy, các sản phẩm chậu hoa, bầu trồng cây tự hủy giúp cây phát triển nhanh, sau 1 thời gian sử dụng chậu sẽ tự phân hủy thành đất mùn Thị trường Tây Âu và Bắc Mỹ rất ưa chuộng sản phẩm này [10]

Hình 9: Chậu cây làm từ xơ dừa

- Dùng xơ dừa để xử lý nước thải: Các vật liệu dùng làm giá thể cho sinh vật bám trong quy trình xử lý nước thải sinh học thường có ít nhất một trong các điểm yếu sau: đắt tiền, trọng lượng lớn, chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy Xơ dừa là một vật liệu có thể tránh được những bất lợi đó Một trong những biện pháp nâng cao hiệu suất xử lý nước thải bằng

ra ngoài, đã mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật Phương pháp xử lý theo kiểu sinh trưởng kết bám (có giá thể) khắc phục được điều này Trước đây, những vật liệu được sử dụng làm giá thể thường là các vật liệu trơ như cát sỏi, gốm, xi quặng hoặc chất dẻo Tuy nhiên, các vật liệu trên thường đắt tiền, trọng lượng lớn chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy của nước thải qua bể xử lý Nhằm tìm kiếm một loại vật liệu làm giá thể

có thể khắc phục được các điểm yếu nêu trên, người ta đã nghiên cứu thành công ứng dụng xơ dừa thô trong xử lý nước thải Các sợi xơ dừa được kết thành chuỗi tiết diện tròn và không phủ cao su đường kính 20cm và dài 200cm Sau đó, các chuỗi này được buộc song song với nhau trên một khung hình chữ nhật Sử dụng nước thải từ một xưởng chế biến cao su được cho qua bể phân hủy kỵ khí có xơ dừa thô làm giá thể, thời gian lưu nước là 2 ngày Kết quả, 90% COD và BOD bị loại ra khỏi nước thải Mô hình này được vận hành thử nghiệm trong 2 năm, qua kiểm nghiệm chất lượng nước thải trên 22 mẫu, hiệu suất

xử lý đối với chất ô nhiễm hữu cơ vẫn ổn định, đạt khoảng 90% đối với cả BOD và COD, hiện tượng cuốn trôi vi sinh vật ra khỏi

bể xử lý không đáng kể, thuận lợi cho những quá trình xử lý kế tiếp Sau hơn 1 năm vận hành, bể kỵ khí dùng xơ dừa không có hiện tượng tắc nghẽn dòng chảy nước thải Từ kết quả trên đã chứng minh khả năng và hiệu quả sử dụng xơ dừa thô trong bể

xử lý kỵ khí để xử lý nước thải [11]