Nghiên cứu giải pháp tái sử dụng vỏ chuối làm phân vi sinh

Là một sinh viên chuyên ngành công nghệ môi trường, tôi nhận thấy vấn đề giải quyết các phế thải bỏ ra từ các loại hoa quả, mà chủ yếu là vỏ của quả chuối bỏ ra từ công ty cao su Đà Nẵng

I.TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÁI SỬ DỤNG VỎ

CHUỐI LÀM PHÂN VI SINH

Sinh Viên Thực Hiện:

Phạm Đình Long Lớp 03MT Khoa Môi Trường Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

Địa chỉ liên lạc: 260/1 Hải Phòng Quận Thanh Khê Thành Phố Đà Nẵng

Điện thoại : 0916878712

Email : roadgreen1510@yahoo.com

II NỘI DUNG:

1 Đánh giá nguồn nguyên liệu tại Việt Nam

2 Nghiên cứu, lựa chọn phương án ủ phân phù hợp với điều kiện Việt Nam

3 Ứng dụng thí điểm sản phẩm

4 Kết luận và kiến nghị

MỤC LỤC

I.TÊN ĐỀ TÀI……… 1

II NỘI DUNG……… 1

MỞ ĐẦU……… 4

CHƯƠNG I:ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

1.1 Đối tượng nghiên cứu ……… 5

1.2 Mục tiêu của nghiên cứu……….8

1.3 Tóm tắt nội dung nghiên cứu……… 8

1.4 Phương pháp nghiên cứu……….9

CHƯƠNG II: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 10

2.1 Thành phần của vỏ chuối………10

2.2 Đánh giá……… 10

2.3: Định hướng xử lý và các phương án thực hiện……… 10

2.3.1 Cơ sở khoa học………10

2.3.2 Định hướng xử lý……….11

2.3.2.1 Phương án I: Ủ phân vi sinh dự trên quá trình vi sinh vật lên men kỵ khí 11

2.3.2.2 Phương án II: Ủ phân vi sinh dựa trên quá trình vi sinh vật lên men………16

hiếu khí 2.3.2.3 Phương án ba: Ủ phân vi sinh bằng quá trình lên men kỵ khí kết hợp…… 21

hiếu khí 2.3.3: Ứng dụng thí điểm phân vi sinh với quy mô hộ gia đình……….25

Kết Luận và Kiến Nghị……… 27

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Hình 1: Chuối sau khi thu hoạch(minh họa) 8

Hình 2.1: Mô hình ủ kỵ khí 12

Hình 2.2: Cấu tạo mô hình ủ kỵ khí 12

Hình 3.1: Mô hình ủ hiếu khí 17

Hình 3.2: Cấu tạo mô hình ủ hiếu khí 17

Hình 4: Luống xà lách sau 25 ngày 26

Bảng 1: Thống kê sản lượng chuối của cả nước 5

Bảng 2: Kết quả phân tích thành phần của vỏ chuối 10

Bảng 3: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ nhất 13

Bảng 4: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ hai 14

Bảng 5: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ ba 15

Bảng 6: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ nhất 18

Bảng 7: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ hai 19

Bảng 8: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ ba 20

Bảng 9: Tóm tắt ưu nhược điểm của các phương án 21

Bảng 10: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ nhất 23

Bảng 11: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ hai 24

Bảng 12: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ ba 25

Đồ thị 1.1: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí (Mẻ thứ nhất)… 13

Đồ thị 1.2: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí (Mẻ thứ hai)……14

Đồ thị 1.3: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí (Mẻ thứ ba)…….15

Đồ thị 2.1: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình hiếu khí (Mẻ thứ nhất)…18 Đồ thị 2.2: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình hiếu khí (Mẻ thứ hai)….19 Đồ thị 2.3: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình hiếu khí (Mẻ thứ ba)… 20

Đồ thị 3.1: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí kết hợp hiếu khí 22

(Mẻ thứ nhất) Đồ thị 3.2: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí kết hợp hiếu khí…23 (Mẻ thứ hai) Đồ thị 3.3: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí kết hợp hiếu khí…24 (Mẻ thứ ba) Sơ đồ 1: Quy trình ủ phân nhờ vi sinh vật lên men kỵ khí 11

Sơ đồ.2: Quy trình ủ phân nhờ vi sinh vật lên men hiếu khí 16

Sơ đồ 3: Quy trình ủ phân nhờ vi sinh vật lên men kỵ khí kết hợp hiếu khí………21

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, vấn đề giải quyết các phế thải trong hoạt động sản xuất ở

trong nước đang rất bức xúc Biện pháp giải quyết vấn đề gần như chỉ theo hướng “ xử lý cuối đường ống”như cách giải quyết trong những năm ở thập niên 80-90 Trong khi đó cách giải quyết vấn đề theo hướng “ phát triển bền vững” đã được áp dụng hầu hết ở các nước phát

triển và kết quả thu được thường đem lại nhuận rất lớn về kinh tế đồng thời góp phần bảo vệ môi trường không bị ô nhiễm

Là một sinh viên chuyên ngành công nghệ môi trường, tôi nhận thấy vấn đề giải quyết các phế thải bỏ ra từ các loại hoa quả, mà chủ yếu là vỏ của quả chuối bỏ ra từ công ty cao su

Đà Nẵng (DRC) với một số lượng rất lớn Cách giải quyết vấn đề là tất cả các phế thải này sẽ được đem đi chôn lấp.Cách giải quyết này vừa gây tốn kinh phí đồng thời không thân thiện với môi trường

Chính vì vậy tôi đã giải quết vấn đề theo hướng “ phát triển bền vững” là tái sử dụng lại phế

thải từ quả chuối Tôi đã tiến hành khảo sát, phân tích, đánh giá hiện trạng môi trường bị ảnh hưởng từ các phế thải này, đưa ra phương án giải quyết phù hợp với thực tiễn Từ đó đưa ra

đề tài “ Nghiên cứu, lựa chọn các giải pháp tái sử dụng vỏ chuối sản xuất phân vi sinh”

Với việc đưa ra các giải pháp để tái sử dụng lại các phế thải trong sản xuất, tôi mong muốn thông qua cuộc thi này, cùng với các phương tiện thông tin đại chúng tôi muốn kêu gọi

sự thay đổi trong cách giải quyết các vấn đề, chuyển đổi theo hướng “ phát triển bền vững”

để từ đó kinh tế phát triển theo hướng “ thân thiện với môi trường”

CHƯƠNG I ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Đối tượng nghiên cứu:

Chuối có tên khoa học là Musaceae [7] là thực vật một lá mầm, thân thảo, đây là cây

cho quả, quả khi chín có màu vàng mùi thơm

Phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới tập trung chủ yếu ở các nước thuộc

khu vực nam mỹ và một phần châu á như: Braxin, Ecuador, việt nam, thái lan … Trong quả

chuối chín chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như: protein, glucid, các loại vitamin (nhất là

vitamin C và B6), các chất khoáng, đặc biệt là kali

Theo dân gian các bộ phận trên cây chuối như: hoa chuối, lá chuối, qủa chuối, rễ cây chuối và

dầu chuối đều có thể dùng làm thức ăn và vị thuốc chữa bệnh

Một số nghiên cứu gần đây cho thấy chuối chín có tác dụng giảm buồn nôn, giảm cholesterol

xấu, tăng cholesterol tốt, chống xơ vữa động mạch tăng cường hệ miễn dịch tăng bạch cầu và

sinh ra chất INF để tiêu diệt các tế bào khác thường

Tại Việt Nam cây chuối được phân bố đều khắp cả nước với sản lượng là 1.354.300 tấn cụ

thể như sau:[4]

SẢN LƯỢNG CHUỐI PHÂN THEO ĐỊA PHƯƠNG

Đơn vị: tấn - Unit: tons

Năm STT Tỉnh/Thành phố

Ghi chú: Số liệu năm 2001,2002,2003 của tỉnh Lai Châu là số chung của Lai Châu và ĐiệnBiên

Số liệu năm 2001,2002,2003 của tỉnh Đắc Lắc là số chung của Đắc Lắc và Đắc Nông

Số liệu năm 2001,2002,2003 của tỉnh Cần Thơ là số chung của Cần Thơ và Hậu Giang

Bảng 1: Thống kê sản lượng chuối của cả nước

Sản lượng chuối sản xuất ra đủ để cung cấp trong nước và một phần được xuất khẩu ra nước ngoài dưới dạng chuối tươi nguyên quả và các sản phẩm khác được chế biến từ chuối như chuối khô, chuối sấy, nước ép với giá trị kinh tế rất cao Để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong và ngoài nước các nhà máy sản xuất các sản phẩm từ chuối cũng xuất hiện ngày càng nhiều tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía nam và các tỉnh tây nguyên nên hàng ngày các nhà máy này thải ra một lượng vỏ rất lớn, hầu hết số vỏ này được các nhà máy thải bỏ

Cứ một quả chuối cho khoảng 29 – 34 g vỏ chiếm 1/4 trọng lượng một quả chuối, với sản lượng khoảng 1.354.300 tấn/năm cả nước thải ra khoảng 338.575 tấn vỏ/năm, chúng ta có thể tận dụng lượng vỏ này thông qua các nhà máy chế biến các sản phẩm từ chuối, mặc dù lượng thu gom được không quá lớn chiếm khoảng 1/5 tổng lượng vỏ thải ra hàng năm nhưng việc làm này thực sự có ý nghĩa đối với môi trường sống và chính bản than nhà máy Ngay như nhà ăn của công ty cổ phần cao su Đà Nẵng (DRC) mỗi ngày thải bỏ ra từ 100 – 120 kg vỏ

chuối, lượng vỏ này phát sinh ra trong các bữa ăn công nhân làm theo ca Nếu công ty sử dụng số vỏ chuối này làm phân vi sinh để bón cho cây cảnh trong khuôn viên mày máy thì rất

có lợi về mặt môi trường cũng như tiết kiệm được tiền thuê công ty Môi Trường Đô Thị vận chuyển đến bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt, qua đây đó ta cũng có thể cho chúng ta thấy được khả năng tận dụng vỏ chuối làm phân vi sinh tại các nhà máy chế biến chuối sấy và các sản phẩm từ chuối là rất khả thi Nhà máy có thể dung số phân đó đầu tư lại cho các vùng nguyên liệu hoặc cung cấp cho các nhà vườn

Bản thân vỏ chuối để trong tự nhiên rất dể bị hoai mục nên việc tận dụng vỏ chuối làm phân vi sinh là rất khả thi

Hình 1: Chuối sau khi thu hoạch(minh họa)

1.2 Mục tiêu của nghiên cứu:

- Tận dụng lại lượng vỏ chuối được thải bỏ để phục vụ cho trồng trọt

- Tăng giá trị kinh tế của nông sản cụ thể là quả chuối

- Tăng sức cạnh tranh của sản phẩm đối với các sản phẩm cùng loại

1.3 Tóm tắt nội dung nghiên cứu

1.1.1 Làm phân vi sinh

- Tiến hành ủ theo 3 phương án:

+ Ủ yếm khí: tiến hành ủ vào các ngày:

Mẻ thứ hai: từ ngày10/08/2008 đến ngày 02/09/2008

Mẻ thứ ba: từ ngày15/08/2008 đến ngày 07/09/2008

+ Ủ kỵ khí kết hợp hiếu khí

Mẻ thứ nhất : từ ngày 14/09/2008 đến ngày 09/10/2008

Mẻ thứ hai : từ ngày17/09/2008 đến ngày 12/10/2008

Mẻ thứ ba: từ ngày18/09/2008 đến ngày 13/10/2008

- Kiểm tra chất lượng phân sau ủ

- Xây dựng quy trình chế biến phân

1.1.2 Đưa sản phẩm phân vi sinh ứng dụng thí điểm tại hộ gia đình

- Lựa chọn địa điểm triển khai thí điểm

- Tiến hành triển khai

- Lấy ý kiến đánh giá

1.4 Phương pháp nghiên cứu

a phương pháp thực nghiệm

- tiến hành ủ theo nhiều phương án

- vận hành và xác định các thông số kỹ thuật cho phù hợp

b phương pháp so sánh

- so sánh kết quả phân tích được trong phòng thí nghiệm với TCN

- so sánh kết quả phân tích với kết quả ứng dụng thí điểm

Để có cơ sở tiến hành làm phân vi sinh tôi đã tiến hành phân tích các thông số liên quan và kết quả thu được như sau:

Bảng 2: Kết quả phân tích thành phần của vỏ chuối:

STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

2.3: Định hướng xử lý và các phương án thực hiện

Từ kết quả bảng 2.1 cho thấy vỏ chuối có thể mang ủ phân vi sinh rất tốt

- Ủ các vật liệu hữu cơ là quá trình lên men yếm khí hoặc hiếu khí bùn, thực chất đây

là quá trình phân giải phức tạp chuyển hóa các hợp chất cao phân tử như gluxit, lipit, protein với sự tham gia của vi sinh vật kỵ khí hay hiếu khí Các điều kiện môi trường ủ càng tối ưu thì

vi sinh vật kỵ khí hoạt động càng mạnh quá trình ủ kết thúc càng nhanh, quá trình lên men làm nhiệt độ khối ủ tăng cao sẽ giết chết mầm bệnh và làm cho vật liệu ủ hoại mục Tùy theo công nghệ ủ mà theo đó vi khuẩn kỵ khí hay vi khuẩn hiếu khí chiếm ưu thế và năng lượng tiêu tốn cho quá trình ủ cũng khác nhau Nếu xử dụng công nghệ ủ thoáng khí cưỡng bức thì

sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ sinh học:

+ Độ ẩm: độ ẩm tối ưu thường từ 52 - 58%, nếu độ ẩm thấp quá thì vi sinh vật khó tồn tại và phát triển, nếu ẩm quá thì diễn ra quá trình lên men yếm khí

+ Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưu của quá trình ủ từ 55 – 700C tùy công nghệ, cần có biện pháp giữ nhiệt cho khối ủ

+ kích thướt vật liệu: kích thướt vật lệu ủ càng nhỏ càng tốt Tuy nhiên kích thướt quá nhỏ cũng có thể gây ra một số bất lợi cho việc là thoáng khí cưỡng bức

+ Tỷ lệ C/N và pH: vật liệu đem vào ủ có tỷ lệ C/N là 50:1 hoặc ít hơn và pH khoảng từ 5,5 –

8

2.3.2 Định hướng xử lý:

Với cơ sở khoa học của quá trình ủ kỵ khí tôi đề xuất các phương án như sau:

2.3.2.1 Phương án I: Ủ phân vi sinh dự trên quá trình vi sinh vật lên men kỵ khí

Sơ đồ 1: Quy trình ủ phân nhờ vi sinh vật lên men kỵ khí

a Thuyết minh phương án ủ kỵ khí:

Phân vi sinh

Tro

Hình 2.1: Mô hình ủ kỵ khí Hình 2.2: Cấu tạo mô hình ủ kỵ khí

- Tiến hành ủ:

Vỏ chuối sau khi đã cắt nhỏ được xếp vào thùng xốp thành từng lớp với độ dày khoảng 5

cm thì tưới một ít nước hầm cầu thực hiện tương tự cho đến khi vỏ chuối gần đầy thùng là được, đậy nắp thùng lại đồng thời cắm nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ hàng ngày, thời gian ghi nhiệt độ khoảng 10h sáng hàng ngày Quá trình ủ kết thúc khi nhiệt độ trong thùng và ngoài thùng chênh nhau khoảng từ 1 – 20C là được tiến hành đổ phân đã ủ ra và kiểm tra

độ ẩm sau ủ, sau đó trộn thêm ít cho để giảm độ ẩm rồi đem phân đi phơi và chế biến, đóng bao, bảo quản, phân tích chất lượng phân

Chú ý: Mẻ thứ 2 và Mẻ thứ ba không cho nước hầm cầu mà thay vào đó là một ít phân của

mẻ thứ nhất

- Tinh chế biến phân: sau khi kết thúc quá trình lên men, phân được trộn thêm với một ít tro khoảng 1- 3% khối lượng phân để giảm bớt độ ẩm của phân, sau đó tiến hành sấy hoặc phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Cuối cùng là nghiền phân cho mịn

b Kết quả của phương án:

- Cảm quan

Chuối sau khi ủ có màu đen, mùi hăng khó ngửi, kích thướt nhỏ cỡ hạt cát hoặc nhỏ hơn, lượng phân thu được sau ủ chỉ bằng khoảng 2/3 khối lượng chuối trước khi đem

ủ Trong quá trình ủ nước ra nhiều có mùi hôi khó chịu

- Trong quá trình ủ cần theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của khối ủ, thời gian kiểm tra nhiệt độ vào 10h sáng mỗi ngày

- Kết quả

Mẻ thứ nhất

0 10 20 30 40 50 60

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Ngày

Nhiệt độ

t1 t2

Đồ thị 1.1: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí (Mẻ thứ nhất)

Với t1: Nhiệt độ ngoài khối ủ ( nhiệt độ xung quanh)

t2: Nhiệt độ trong khối ủ

Bảng 3: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ nhất

STT Chỉ Tiêu Đơn Vị Phương Pháp Thử Kết Quả TCN 526 - 2002

Chú ý:

- Dấu “-” không có hoặc không phân tích

- TCN 526 – 2002 chỉ mang tính chất tham khảo

Mẻ thứ hai

0 10 20 30 40 50 60

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

Ngày

Nhiệt Độ

t1 t2

Đồ thị 1.2: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí (Mẻ thứ hai)

Với t1: Nhiệt độ ngoài khối ủ ( nhiệt độ xung quanh)

t2: Nhiệt độ trong khối ủ

Bảng 4: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ hai

STT Chỉ Tiêu Đơn Vị Phương Pháp Thử Kết Quả TCN 526 - 2002

Chú ý:

- Dấu “-” không có hoặc không phân tích

- TCN 526 – 2002 chỉ mang tính chất tham khảo

Mẻ thứ ba:

0 10 20 30 40 50 60

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

Ngày

Nhiệt Độ

t1 t2

Đồ thị 1.3: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ của quá trình kỵ khí (Mẻ thứ ba)

Với t1: Nhiệt độ ngoài khối ủ ( nhiệt độ xung quanh)

t2: Nhiệt độ trong khối ủ

Bảng 5: Kết quả phân tích sau tinh chế của mẻ ủ thứ ba

STT Chỉ Tiêu Đơn Vị Phương Pháp Thử Kết Quả TCN 526 - 2002

5 Hàm lượng cacbon tổng số % Khối lượng 61,42 ≥13

Chú ý:

- Dấu “-” không có hoặc không phân tích

- TCN 526 – 2002 chỉ mang tính chất tham khảo

c Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Ít tốn năng lượng + phương pháp ủ đơn giản + Kích thước hạt phân sau khi phơi nhỏ

2.3.2.2 Phương án II: Ủ phân vi sinh dựa trên quá trình vi sinh vật lên men hiếu khí

Sơ đồ.2: Quy trình ủ phân nhờ vi sinh vật lên men hiếu khí

a Thuyết minh phương án ủ hiếu khí:

Tinh chế

Nước

Cấp khí cưỡng bức

Phân mẻ trước

Phân vi sinh

Tro

Hình 3.1: Mô hình ủ hiếu khí Hình 3.2: Cấu tạo mô hình ủ hiếu khí

- Tiến hành ủ:

Vỏ chuối sau khi đã cắt nhỏ được xếp vào thùng xốp đến khi vỏ chuối gần đầy thùng là được, đậy nắp thùng lại đồng thời cắm nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ hàng ngày, thời gian ghi nhiệt độ khoảng 10h sáng hàng ngày Thời gian cấp khí khoảng từ 17- 18 ngày, quá trình ủ chín kéo dài từ 5- 6 ngày Quá trình ủ kết thúc khi nhiệt độ trong thùng và ngoài thùng chênh nhau khoảng từ 1 – 20C là được tiến hành đổ phân đã ủ ra và kiểm tra độ ẩm sau ủ, sau đó trộn thêm ít tro bếp để giảm độ ẩm rồi đem phân đi phơi và chế biến, đóng bao, bảo quản, phân tích chất lượng phân

Chú ý: Mẻ thứ 2 và Mẻ thứ ba được trộn thêm một ít phân từ mẻ thứ nhất

- Phần tinh chế phân tương tự như phương án I

b Kết quả của phương án:

- Cảm quan

Chuối sau khi ủ có màu nâu xám, ít mùi Trong quá trình ủ lượng nước thoát ra ít

- Trong quá trình ủ cần theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của khối ủ, thời gian kiểm tra nhiệt độ vào 10h sáng mỗi ngày