Nghiên cứu xử lý chất thải phát sinh từ các quán cà phê thuộc chuỗi cà phê trung nguyên

Việt Nam là một trong những quốc gia đang phát triển trên thế giới. Theo thống kê của IMF năm 2014 thì Việt Nam đứng thứ 32 về xếp hạng GDP trên thế giới1. Bên cạnh việc đẩy mạnh phát triển của các ngành công nghiệp thì ngành nông nghiệp cũng đã có những thay đổi đáng kể với nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ hiện đại, giống mới...Để phát triển nông nghiệp thì phân bón và giống được là 2 yếu tố quan trọng quyết định đến sản phẩm nông nghiệp. Do sự ảnh hưởng của phát triển nông nghiệp theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hóa học làm cho đất canh tác bị bạc màu, độ phì nhiêu của đất giảm đi, gây ô nhiễm trong môi trường đất và nước, ảnh hưởng đến sinh vật cũng như con người. Theo báo cáo của CTCK May Bank Kim Eng (MBKE (2014), nhu cầu phân bón tại Việt Nam vào khoảng 11 triệu tấn các loại. Cụ thể, Urê khoảng 2,2 triệu tấn, DAP khoảng 900.000 tấn, SA 900.000 tấn, Kali 960.000 tấn, phân Lân trên 1,8 triệu tấn, phân NPK khoảng 4 triệu tấn2. Cho thấy rằng nhu cầu tiêu thụ phân bón trong nước là rất lớn. Theo báo cáo mới nhất của Tổ chức cà phê Quốc tế (ICO) (2012), Việt Nam đã vượt qua Brazil trở thành nước xuất khẩu cà phê lớn nhất thể giới. Trong 6 tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam cao hơn Brazil đến 13% (14.325.000 bao so với 12.606.000 bao, 1 bao = 60 kg)3. Cùng với sản lượng sản xuất lớn thì hàng năm phế phẩm nông nghiệp thải ra cũng tương đối lớn. Năm 2006, sản lượng cà phê nước ta đạt 738.00 tấnnăm ước tính vỏ cà phê chiếm 40 45% trọng lượng hạt thì hàng năm ngành chế biến cà phê thải ra khoảng 332.000 tấn vỏ (Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng, 2010). Con số này không nhỏ nên đòi hỏi cần phải có biện pháp xử lý thích hợp, đảm bảo vệ sinh môi trường. Vỏ cà phê chứa nhiều caffein và tanin có khả năng ức chế vi sinh vật làm chậm quá trình phân hủy trong môi trường tự nhiên,chỉ phân hủy sau 2 năm (Nguyễn Anh Dũng, 2008). Đa phần vỏ cà phê thường bị đốt bỏ hoặc đổ trực tiếp ra vườn cà phê không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường và là nguồn mang bệnh hại tích lũy cho vụ sau. Vỏ cà phê có hàm lương hữu cơ chiếm 27,3% – 28,8% trọng lượng chất khô, lượng đạm chiếm 1,94 2,02% trọng lượng chất khô cao hơn nhiều lần so với phân trâu bò loại tốt, K2O chiếm 3,29 3,36% trọng lượng chất khô (Trịnh Công Tư,2008). Điều này cho thấy vỏ cà phê được chế biến tốt sẽ trở thành phân bón giàu đạm, giúp cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng. 1 http:www.bbc.comvietnamesebusiness201502150210_vietnam_economy_2050 2 http:vinanet.vnbaocaocacmathangnhaycamthotruongphanbonnam2014vadubaonam2015477115.html 3 http:vov.vnkinhtevietnamtrothanhnuocxuatkhaucaphelonnhatthegioi219913.vov Ngoài ra, với nhu cầu sử dụng cà phê bột và hòa tan ngày càng tăng thì lượng phát thải bã cà phê càng nhiều. Với khoảng 350.000 tấn cà phê hòa tan được tiêu thụ hằng năm trên thế giới, thì có khoảng 700.000 tấn bã cà phê được phát thải (F.Acevedo và cộng sự, 2013). Bã cà phê tại Việt Nam chủ yêu được thải bỏ và đem đến bãi chôn lấp. Hàng năm tại Việt Nam, bãi chôn lấp tiếp nhận khoảng 20.000 tấn bã cà phê (số liệu ước tính từ khối lượng cà phê sử dụng). Bã cà phê được xem là loại chất thải sạch có chứa celluose từ 10 20%, đường chiếm 5 10%, ligin 4%, chất tro từ 2,5% 4,5%…có thể phân hủy vi sinh vật nên là nguồn nguyên liệu hữu ích để chế biên compost (Đặng Huyền Châu và Phạm Đăng Trình, 2011). Trung Nguyên là một thương hiệu cà phê Việt Nam được ra đời năm 1996. Qua nhiều năm xây dựng thương hiệu và phát triển. Trung nguyên đã trở thành một tập đoàn hùng mạnh với các ngành nghề chính bao gồm: sản xuất, chế biến, nhượng quyền thương hiệu, dịch vụ phân phối, bán lẻ với các dòng sản phẩm chính là cà phê hòa tan G7, cà phê hòa tan Passiona,cà phê 777. Hiện nay, Trung Nguyên Coffee đã có hơn 1500 đại lý trên khắp cả nước nói chung và khoảng gần 100 quán cà phê tại thành phố Hồ Chí Minh nói riêng. Theo khảo sát thực tế thì mỗi quán cà phê Trung Nguyên có khoảng 300 đến 500 ly cà phê được tiêu thụ mỗi ngày. Trung Nguyên Coffee đang dần dần tiếp cận được thị trường quốc tế từ Nhật Bản đến Singapore, hay tại các vị trí đắc địa như resort Marina Bay Sands, khu phức hợp Katong Mall…và trong thời gian tới sẽ xuất hiện tại Dubai, Mỹ…Để vươn mạnh ra thị trường quốc tế thì Trung Nguyên Coffee cần có những biện pháp để thực hiện theo hướng phát triển bền vững, tái sử dụng những chất thải từ những quán cà phê nhỏ lẻ để góp phần bảo vệ môi trường, tăng tính thân thiện với môi trường. Với mục tiêu là mở rộng chuỗi cà phê đáp ứng tiêu chí chất lượng và thân thiện môi trường, một trong những định hướng của Tập đoàn cà phê Trung Nguyên là kiểm soát hiệu quả lượng chất thải rắn phát sinh trong quá trình vận hành chuỗi cà phê. Do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm xây dựng giải pháp quản lý bền vững chất thải phát sinh từ chuỗi cà phê Trung Nguyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA CÔNG NGH Ệ MÔI TRƯỜNG VÀ SINH HỌC

Chuyên ngành: K ỹ thuật môi trường

Mã s ố: 60520320

Phan Huy Cường

Hướng dẫn khoa học: GVC TS Lê Thị Kim Oanh

Khoa Công ngh ệ và Quản lý Môi trường Trường Đại học Văn Lang

Tp H ồ Chí Minh, 10/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA CÔNG NGH Ệ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: K ỹ thuật Môi trường

Mã s ố: 60520320

Phan Huy Cường

Hướng dẫn khoa học: GVC.TS Lê Thị Kim Oanh

Lu ận văn được chấp thuận bởi Hội đồng phản biện gồm:

PGS.TS Lê Thanh H ải - Chủ tịch Hội Đồng

PGS.TS Tr ần Thị Mỹ Diệu - Phản biện 1

PGS.TS Bùi Xuân Thành - Ph ản biện 2

Lu ận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại

H ội đồng chấm luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Văn Lang

Ngày 15 tháng 10 năm 2016

Lu ận văn “Nghiên c ứu xử lý các chất thải phát sinh từ các quán cà

lu ận của Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Văn Lang ngày tháng năm Biên bản chỉnh sửa được đính kèm Luận văn này.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Xác nh ận của Giáo viên hướng dẫn Xác nh ận của Chủ tịch Hội

Đồng

GCV.TS LÊ TH Ị KIM OANH PGS.TS LÊ THANH H ẢI

C ỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Mẫu CH07

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

B ẢN GIẢI TRÌNH CÁC NỘI DUNG CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành K ỹ thuật Môi trường Kính g ửi: Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ

Ban ch ủ nhiệm Khoa Công nghệ và Quản lý Môi trường

Tôi tên là Phan Huy Cường

Ngày tháng năm sinh: 12 - 12 - 1990 Nơi sinh: TP.Pleiku, Tỉnh Gia Lai

Là học viên cao học Ngành Kỹ thuật Môi trường, Khóa 2 (2013), Lớp K2M.CH1

Luận văn thạc sĩ đã trình bày trước Hội đồng ngày …/…./… với tên đề tài:

“Nghiên cứu xử lý các chất thải phát sinh từ các quán cà phê thuộc chuỗi cà phê Trung Nguyên”

Tôi đã hoàn chỉnh luận văn theo các ý kiến đóng góp của Hội đồng và nhận xét

của giáo viên phản biện Các nội dung hiệu chỉnh như sau:

(chỉ rõ trang nào trong luận văn đã chỉnh sửa)

Góp ý ph ản biện 1

Viết lại mục tiêu nghiên

cứu Tái sphê thuử dụng bã cà phê, rác thực phẩm của các quán cà ộc chuỗi cà phê Trung Nguyên làm nguyên liệu

sản xuất compost quy mô nhỏ lẻ để bón cho các cây

cảnh tại các quán Góp phần bảo vệ môi trường, tăng tính hiệu quả kinh tế và tạo hình ảnh thương hiệu cho chuỗi cà phê Trung Nguyên

Đã chỉnh sửa tại trang 2

Viết lại nội dung nghiên

cứu Ttừ quá trình sản xuất cà phê và hiện trạng quản lý và xử ổng quan tình hình sản xuất cà phê, phát thải chất thải

lý các loại chất thải này Các điều kiện tối ưu trong quá trình chế biến compost

Nghiên cứu xác định khối lượng, thành phần của các

loại chất phải phát sinh từ các quán cà phê Trung Nguyên

Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại vật liệu phối trộn để

sản xuất compost từ bã cà phê bằng mô hình dạng mẻ Nghiên cứu khả năng phân hủy khi sử dụng các loại chế

phẩm vi sinh khác nhau bằng mô hình dạng mẻ

Nghiên cứu ảnh hưởng của các vật liệu phối trộn để sản

xuất compost từ bã cà phê bằng mô hinh dạng liên tục

Đã chỉnh sửa tại trang 3

Phần đầu của chương 3

đưa vào sau phần trình

bày mô hình thí nghiệm và

phương pháp nghiên cứu,

khối vật liệu xuống khoảng 25 - 50%

Quá trình phân hủy kị khí sản xuất biogas công nghệ

phức tạp, vận hành khó, chi phí đầu tư cao

Xét về điều kiện thực tế tại các quán cà phê Trung Nguyên về khả năng vận hành của nhân viên quán và nhu cầu phân bón cho cây cảnh của quán trong khi không có nhu cầu biogas

(Đã chinh sửa tại trang 21)

Viết lại các nội dung trình

bày trong chương 3 N32) ội dung này đã được chỉnh sửa theo góp ý (trang 23 - Đưa sơ đồ khung nghiên

cứu lên trước khi trình bày

phương pháp thực hiện

từng nội dung nghiên cứu

Đã chỉnh sửa tại trang 23

Giải thích các điều kiện

kiểm soát mô hình (to, độ

ẩm, cấp oxy)

Giải thích tại trang 13 - 18

Cần bổ sung vào phần kết Công nghệ ủ compost tối ưu đạt được là công nghệ

luận các số liệu như sau:

Ủ bao lâu? Các thông số

vận hành/ thiết kế/ thiết bị

ủ compost Theo quy mô

của quán có thể ước tính

Có chất lượng compost tốt, đạt tiêu chuẩn đánh giá compost thành phẩm TCN 10 526 - 2002, có tỉ lệ C/N là 13,25, pH dao dộng xung quanh 7.1, đường kính hạt từ

1 - 3 mm, độ ẩm < 35%, Ecoli = 4 MPN/g, Coliform = 15 MPN/g Trong quá trình ủ thì không xuất hiện mùi hôi và côn trùng, có mùi thơm của cà phê và vỏ cam

Diện tích cần thiết để đặt mô hình ủ là 1 m2

cho 1 mô hình, đặt ở nơi có mái che Và lượng compost tạo ra cho

mỗi mô hình là 5kg cho mỗi mô hình

(trang 59)

Góp ý ph ản biện 2

Viết lại tóm tắt, astract Nội dung này đã được chỉnh tại trang i và ii

Tổng quan còn dài , chỉnh

sửa lại tổng quan Đã chỉnh sửa lại từ trang 4 - 19

Tại sao chỉ có số liệu từ

ngày 26

Vì dựa vào nghiên cứu 1 và 2 cho ta thấy thời gian tối

ưu để chất thải có thể phân hủy hoàn toàn là sau 25 ngày, nhiệt độ các mô hình không tăng nữa, OM cũng không giảm nữa Trong 25 ngày đầu, khối lượng lấy ra

là đất tribat đến ngày 26 thì lượng rác mới được lấy ra

và đem đi phân tích

(trang 53)

Xác nh ận của Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên, ghi rõ họ tên)

GVC TS Lê Th ị Kim Oanh

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

H ọc viên

(ký tên, ghi rõ họ tên)

Phan Huy Cường

Tôi xin cam đoan danh dự rằng kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu xử lý các chất thải phát sinh t ừ các quán cà phê thuộc chuỗi cà phê Trung Nguyên” là kết quả lao động của chính tác gi ả, chưa được người khác công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Học viên thực hiện

Phan Huy Cường

L ời cảm ơn

Trong suốt quá trình học tập cũng như tời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp, em đã

nhận được sự chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè, cũng như lãnh đạo đơn vị tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa học

Trước hết, em xin cảm ơn chân thành và sâu sắc đến tất cả các thầy cô khoa Công nghệ và Quản lý Môi trường đã giảng dạy và chỉ bảo cho em suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt là cô Lê Thị Kim Oanh là người hướng dẫn chính, cô đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo và giải thích những vấn đề khúc mắc trong quá trình hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn, anh Hà Vĩnh Phước, anh Lê Minh Trường và chị Hồ Phùng Ngọc Thảo khoa Công nghệ và Quản lý Môi trường Trong suốt thời gian học tập, thực tập và làm đề tài tốt nghiệp tại khoa, anh chị luôn là người theo sát, chi bảo

khảo sát và lấy mẫu

Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy cô, cha mẹ, bạn bè, lãnh đạo đơn vị đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài

Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát thành phần và khối lượng phát sinh tại các quán cà phê Trung Nguyên

- Nghiên cứu ảnh hưởng các vật liệu phối trộn trong quá tình sản xuất compost từ nguyên liệu vỏ cà phê, bã cà phê và rác thực phẩm bằng mô hình dạng mẻ và

dạng liên tục

- Nghiên cứu khả năng phân hủy sinh học khi sử dụng các chế phẩm enzim khác nhau

Sau thời gian vận hành mô hình thí nghiệm thu được kết quả

- Chọn công nghệ dạng mẻ với tỉ lệ phối trộn là 50% bã cà phê, 25% rác thực phẩm, 25% đất TriBat và 0,012kg chế phẩm Bio-F Thời gian ủ tối ưu là 25 ngày, tốc độ

thổi khí là 2 lít/phút/kgOM, cứ 3 ngày cấp 0,5 lít nước

- Compost thành phẩm thu được có chất lượng tốt đạt tiêu chuẩn đánh giá compost thành phẩm theo TCN 526 - 2002, có tỉ lệ C/N là 13,25, pH dao dộng xung quanh 7.1, đường kính hạt từ 1 - 3 mm, độ ẩm < 35%, Ecoli = 4 MPN/g, Coliform = 15 MPN/g

- Khi vận hành thì không thấy xuất hiện nước rỉ rác, mùi hôi và côn trùng , có mùi thơm của cà phê và vỏ cam phân hủy

Abstract

Our target is to expand the coffee chian to meet the quality criteria, environmentally friendly, one of the orientations of the Group Trung Nguyen Coffee is the effective control of the mount of the soild waste generated during the operation of chain coffee Therefore, this study was undertaken to build solutions for sustainable management of waste arising from Trung Nguyen coffee chain

Contents of the study

- Survey composition and volume generated in the coffee Trung Nguyen

- To study the effect of material mixing during the production of compost from raw coffee shells, coffee grounds and junk food with model batch type and continutity

- To study to possibility of biodegradation using different enzyme preparations

Afer running time experimental model obtained the following results

- Select technology model batch type is 50% coffee grounds, 25% food waste, 25% Tribat land and 0,012 enzym Bio-F Optimal time is 25 days, gas speed is 2 liters/minute/kgOM and 3 days at about 0,5 liters of water

- When running, no water leaks, no odor, no insects, have a scent of coffee an orange peel decomposed

- Compost finished have achieved good quality with standard product evaluation compost into standard.TCN 526 - 2002, C/N = 13,25, pH is around 7,1, particle diameters from 1 - 3 mm, humidity 35%, Ecoli = 4 MPN/g, Coliform = 15 MPN/g

2.1 T ổng quan về ngành cà phê và chất thải phát sinh từ quá trình sản xuất cà phê tại Việt

2.1.5 Hiện trạng thu gom và nghiên cứu xử lý chất thải cà phê ở Việt Nam 27 2.1.6 Hiện trạng nghiên cứu và xử lý chất thải từ chế biến cà phê trên thế giới 28

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost 30

3.3 Nghiên c ứu khối lượng và thành phần chất thải phát sinh từ các cà phê thuộc chuỗi cà

3.4 Nghiên c ứu ảnh hưởng của các vật liệu phối trộn khác nhau và khả năng phân hủy khi

s ử dụng các loại chế phẩm khác nhau để sản xuất compost từ bã cà phê bằng mô hinh

3.4.2 Các thí nghiệm thực hiện tại mô hình dạng mẻ 42

3.5 Nghiên c ứu ảnh hưởng của các vật liệu phối trộn khác nhau để sản xuất compost từ bã

3.5.2 Các thí nghiệm thực hiện tại mô hình dạng liên tục 44 3.5.3 Quy trình vận hành mô hình vận hành theo dạng liên tục 45

4.1 Nghiên c ứu đánh giá khối lượng và thành phần các loại chất thải phát sinh từ các quán

4.2 Nghiên c ứu ảnh hưởng của các vật liệu phối trộn để sản xuất compost từ bã cà phê

5.1.1 Đặc điểm chính của rác thải từ các quán cà phê Trung Nguyên 76

5.2 Kiến nghị 61 Tài liệu tham khảo

Phụ lục

DANH SÁCH CH Ữ VIẾT TẮT

TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh

VSV: Vi sinh vật

OM : Organic matter (hàm lượng chất hữu cơ)

DM : Dry mass (hàm lượng chất khô)

MH: Mô hình

ĐH: Đại học

QVCN: Quy chuẩn Việt Nam

B ảng 4.1 Thành phần các loại chất thải phát sinh từ quán cà phê Trung Nguyên 6A Trường

B ảng 4.2 Thành phần các loại chất thải phát sinh từ quán cà phê Trung Nguyên số 7 Nguyễn

B ảng 4.3 Thành phần và tính chất của các loại chất thải từ quán cà phê Trung Nguyên 51

B ảng 4.4 Tỷ lệ phối trộn của 4 mô hình 1.1, 1.2, 1.3 và 1.4 52

B ảng 4.6 Thời gian và lượng nước tái ẩm cho mô hình 1.3 và 1.4 55

B ảng 4.7 Kết quả đánh giá chất lượng compost thành phẩm 59

B ảng 4.8 Tỉ lệ khối lượng phối trộn của các mô hình ở thí nghiệm 2 60

B ảng 4.9 Khối lượng nước tái ẩm cho mô hinh 2.1 và 2.2 63

B ảng 4.10 Khối lượng nước được tái ẩm trong mô hình 2.3 và 2.4 63

B ảng 4.11 Kết quả đánh giá chất lượng compost thành phẩm 68

B ảng 4.12 Khối lượng nạp liệu và lấy ra mỗi ngày của mô hình 3.1 và 3.2 68

B ảng 4.13 Kết quả đánh giá chất lượng compost thành phẩm 75

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Bi ểu đồ phân bố khu vực trồng cà phê của Việt Nam năm 2015 22 Hình 2.2 Di ện tích và sản lượng cà phê Việt Nam, giai đoạn 2006 - 2015 23 Hình 2.3 Bi ểu đồ xuất khẩu cà phê hạt của Việt nam sang một số thị trường chính niên vụ

Hình 3.6 Hình ảnh thực tế mô hình compost dạng liên tục 44 Hình 4.1 Bã cà phê sau khi s ử dụng tại quán cà phê Trung Nguyên 50 Hình 4.2 Thùng rác ch ứa rác thải hằng ngày tại quán cà phê Trung Nguyên 50 Hình 4.3 Rác th ực phẩm sau tại quán cà phê Trung Nguyên được thu gom 51 Hình 4.4 Bi ểu biến thiên nhiệt độ theo thời gian của mô hình 1.1, 1.2, 1.3 và 1.4 53 Hình 4.8 Bi ểu đồ biến thiên pH theo thời gian của mô hình 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 56 Hình 4.9 Bi ểu đồ biến thiên hàm lượng chất hữu cơ theo thời gian của mô hình 1.1, 1,2 1.3,

CHƯƠNG 1

1.1 S Ự CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Việt Nam là một trong những quốc gia đang phát triển trên thế giới Theo thống kê của IMF năm 2014 thì Việt Nam đứng thứ 32 về xếp hạng GDP trên thế giới1

Bên cạnh việc đẩy mạnh phát triển của các ngành công nghiệp thì ngành nông nghiệp cũng đã có

những thay đổi đáng kể với nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ hiện đại, giống

mới Để phát triển nông nghiệp thì phân bón và giống được là 2 yếu tố quan trọng quyết định đến sản phẩm nông nghiệp Do sự ảnh hưởng của phát triển nông nghiệp theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa, sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hóa học làm cho đất canh tác bị bạc màu, độ phì nhiêu của đất

giảm đi, gây ô nhiễm trong môi trường đất và nước, ảnh hưởng đến sinh vật cũng như con người

Theo báo cáo của CTCK May Bank Kim Eng (MBKE (2014), nhu cầu phân bón tại Việt Nam vào khoảng 11 triệu tấn các loại Cụ thể, Urê khoảng 2,2 triệu tấn, DAP khoảng 900.000 tấn, SA 900.000 tấn, Kali 960.000 tấn, phân Lân trên 1,8 triệu tấn, phân NPK khoảng 4 triệu tấn2

Cho thấy rằng nhu cầu tiêu thụ phân bón trong nước là rất lớn Theo báo cáo mới nhất của Tổ chức cà phê Quốc tế (ICO) (2012), Việt Nam đã vượt qua Brazil trở thành nước xuất khẩu cà phê lớn nhất thể giới Trong 6 tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam cao hơn Brazil đến 13% (14.325.000 bao so với 12.606.000 bao, 1 bao = 60 kg)3 Cùng với sản lượng sản xuất lớn thì hàng năm phế

phẩm nông nghiệp thải ra cũng tương đối lớn Năm 2006, sản lượng cà phê nước ta đạt 738.00 tấn/năm ước tính vỏ cà phê chiếm 40 - 45% trọng lượng hạt thì hàng năm ngành chế biến cà phê thải ra khoảng 332.000 tấn vỏ (Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng, 2010) Con số này không nhỏ nên đòi hỏi cần phải có biện pháp xử lý thích

hợp, đảm bảo vệ sinh môi trường

Vỏ cà phê chứa nhiều caffein và tanin có khả năng ức chế vi sinh vật làm chậm quá trình phân hủy trong môi trường tự nhiên,chỉ phân hủy sau 2 năm (Nguyễn Anh Dũng, 2008) Đa phần vỏ cà phê thường bị đốt bỏ hoặc đổ trực tiếp ra vườn cà phê không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường và là nguồn mang bệnh hại tích lũy cho vụ sau Vỏ

cà phê có hàm lương hữu cơ chiếm 27,3% – 28,8% trọng lượng chất khô, lượng đạm chiếm 1,94 - 2,02% trọng lượng chất khô cao hơn nhiều lần so với phân trâu bò loại tốt,

K2O chiếm 3,29 - 3,36% trọng lượng chất khô (Trịnh Công Tư,2008) Điều này cho thấy

vỏ cà phê được chế biến tốt sẽ trở thành phân bón giàu đạm, giúp cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng

1 http://www.bbc.com/vietnamese/business/2015/02/150210_vietnam_economy_2050

2 2015-477115.html

http://vinanet.vn/bao-cao-cac-mat-hang-nhay-cam/tho-truong-phan-bon-nam-2014-va-du-bao-nam-3 http://vov.vn/kinh-te/viet-nam-tro-thanh-nuoc-xuat-khau-ca-phe-lon-nhat-the-gioi-219913.vov

Ngoài ra, với nhu cầu sử dụng cà phê bột và hòa tan ngày càng tăng thì lượng phát thải

bã cà phê càng nhiều Với khoảng 350.000 tấn cà phê hòa tan được tiêu thụ hằng năm trên thế giới, thì có khoảng 700.000 tấn bã cà phê được phát thải (F.Acevedo và cộng

sự, 2013) Bã cà phê tại Việt Nam chủ yêu được thải bỏ và đem đến bãi chôn lấp Hàng năm tại Việt Nam, bãi chôn lấp tiếp nhận khoảng 20.000 tấn bã cà phê (số liệu ước tính

từ khối lượng cà phê sử dụng) Bã cà phê được xem là loại chất thải sạch có chứa celluose từ 10 - 20%, đường chiếm 5 - 10%, ligin 4%, chất tro từ 2,5% - 4,5%…có thể phân hủy vi sinh vật nên là nguồn nguyên liệu hữu ích để chế biên compost (Đặng Huyền Châu và Phạm Đăng Trình, 2011)

Trung Nguyên là một thương hiệu cà phê Việt Nam được ra đời năm 1996 Qua nhiều năm xây dựng thương hiệu và phát triển Trung nguyên đã trở thành một tập đoàn hùng

mạnh với các ngành nghề chính bao gồm: sản xuất, chế biến, nhượng quyền thương

hiệu, dịch vụ phân phối, bán lẻ với các dòng sản phẩm chính là cà phê hòa tan G7, cà phê hòa tan Passiona,cà phê 777 Hiện nay, Trung Nguyên Coffee đã có hơn 1500 đại

lý trên khắp cả nước nói chung và khoảng gần 100 quán cà phê tại thành phố Hồ Chí Minh nói riêng Theo khảo sát thực tế thì mỗi quán cà phê Trung Nguyên có khoảng

300 đến 500 ly cà phê được tiêu thụ mỗi ngày Trung Nguyên Coffee đang dần dần tiếp

cận được thị trường quốc tế từ Nhật Bản đến Singapore, hay tại các vị trí đắc địa như resort Marina Bay Sands, khu phức hợp Katong Mall…và trong thời gian tới sẽ xuất

hiện tại Dubai, Mỹ…Để vươn mạnh ra thị trường quốc tế thì Trung Nguyên Coffee cần

có những biện pháp để thực hiện theo hướng phát triển bền vững, tái sử dụng những

chất thải từ những quán cà phê nhỏ lẻ để góp phần bảo vệ môi trường, tăng tính thân thiện với môi trường

Với mục tiêu là mở rộng chuỗi cà phê đáp ứng tiêu chí chất lượng và thân thiện môi trường, một trong những định hướng của Tập đoàn cà phê Trung Nguyên là kiểm soát hiệu quả lượng chất thải rắn phát sinh trong quá trình vận hành chuỗi cà phê Do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm xây dựng giải pháp quản lý bền vững chất thải phát sinh từ chuỗi cà phê Trung Nguyên

1.2 M ỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Tái sử dụng bã cà phê, rác thực phẩm của các quán cà phê thuộc chuỗi cà phê Trung Nguyên làm nguyên liệu sản xuất compost quy mô nhỏ lẻ để bón cho các cây cảnh tại các quán, góp phần bảo vệ môi trường, tăng tính hiệu quả kinh tế và tạo hình ảnh thương hiệu cho chuỗi cà phê Trung Nguyên

1.3 N ỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Tổng quan tình hình sản xuất cà phê, phát thải chất thải từ quá trình sản xuất cà phê và

hiện trạng quản lý và xử lý các loại chất thải này Các điều kiện tối ưu trong quá trình

chế biến compost

Nghiên cứu xác định khối lượng, thành phần của các loại chất phải phát sinh từ các quán cà phê Trung Nguyên

Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại vật liệu phối trộn để sản xuất compost từ bã cà phê

CHƯƠNG 2

2.1 T ỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÀ PHÊ VÀ CHẤT THẢI PHÁT SINH TỪ QUÁ TRÌNH

S ẢN XUẤT CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM

2.1.1 Gi ới thiệu về ngành cà phê

T ổng quan về cây cà phê

Cây cà phê đầu tiên được trồng ở Châu Phi Và Ả rập, nhưng sau được đem phân bố ở nhiều nơi trên thế giới với điều kiện hợp phong thổ Người Hà Lan đem phổ biến việc canh tác cà phê đến các xứ thuộc địa của họ Năm 1710, các thương gia Châu Âu đem cây cà phê về trồng thử trong các vườn sinh vật ở Châu Âu Amsterdam là nơi đầu tiên cây cà phê nảy mầm trên lục địa Châu Âu Năm 1725, người Pháp đem trồng ở Cayenne Đến sang cuối thế kỷ 18, cây cà phê đã được trồng ở khắp các xứ sở nhiệt đới do sự bành trướng thuộc địa của các đế quốc Châu Âu4

Cây cà phê được người Pháp đưa vào Viêt Nam từ những năm 1850 Đồn điền cà phê đầu tiên được lập ở Việt Nam là do người Pháp khởi sự ở gần Kẻ Sở, miền Bắc vào năm 18885

Sau việc canh tác cà phê lan xuống vùng Phủ Lý, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Kon Tum, Di Linh…Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiến Thảo (Rubiaceae) Họ này bao gôm 500 chi khác nhau với trên 6.000 loài cây nhiệt đới Chi

cà phê bao gồm nhiều loài cây lâu năm khác nhau Tuy nhiên, không phải loài nào cũng chứa caffeine trong hạt, một số loài khác xa với những cây cà phê ta thường thấy Chỉ

có 2 loài cà phê có ý nghĩa kinh tế Loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là

cà phê chè (Coffea Arabica), đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế

giới Loài thứ hai là cà phê vối (Coffea Canephora hay Coffea Robusta), chiếm 39% các

sản phẩm cà phê4

Ngoài ra còn có Coffea Liberiaca và Coffea Excelsa (ở Việt Nam gọi

là cà phê mít) với sản lượng không đáng kể

Nhu c ầu tiêu thụ cà phê

Mỗi người Việt Nam tiêu thụ cà phê khoảng 1,15kg cà phê/ năm.Theo nghiên cứu của IAM về thói quen sử dụng cà phê, 65% người tiêu dụng sử dụng cà phê Việt nam bảy

lần trong tuần Cà phê hòa tan thì có 21% người tiêu dùng sử dụng từ 3 đến 4 lần trong

tuần (Nội san chuyên ngành cà phê, 2015)

Thị trường cà phê Việt nam được phân chia thành 2 phân khúc rõ ràng: cà phê rang xay (cà phê phin) chiếm khoảng 2/3 sản lượng cà phê được tiêu thụ tại Việt Nam và cà phê hòa tan chiếm 1/3 Tập đoàn Nestlé mỗi năm thu mua trung bình khoảng 20 - 25%

sản lượng cà phê Việt Nam xuất khẩu phục vục cho việc sản xuất 15 nhà máy trên toàn thế giới Theo công ty khảo sát thị trường Nielson Việt Nam, hiện có khoảng 20 nhà sản

4

https://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%A0_ph%C3%AA

5 http://giacaphe.com/cay-ca-phe

xuất cà phê uống liền tại Việt Nam Nhu cầu cà phê hòa tan tăng 5% trong năm 2014 Ngoài những tên tuổi cà phê hòa tan quen thuộc như VinaCafe chiếm 41% sản lượng

với 140.000 đại lý khắp cả nước, Nestlé chiếm 26%, G7 Trung Nguyên chiếm 16%…thì

những năm vừa qua đã xuất hiện nhiều thương hiệu mới như Café Moment (Công ty

CP Sữa Việt Nam - Vinamilk), Max Coffee (Singapore)…(Nội san chuyên ngành cà phê, 2015)

Niên vụ năm 2008/2009, lượng tiêu thụ cà phê trong nước khoảng 1,06 triệu bao (tương đương 64 ngàn tấn cà phê hạt tươi) Niên vụ 2009/2010, lượng tiêu thụ cà phê

từ 1,1 triệu đến 1,2 triệu bao (tương đương 72 nghìn tấn cà phê hạt tươi), tăng 13% so

với niên vụ trước Niên vụ 2010/2011 khoảng 1,26 triệu bao (tương đương 75,6 ngàn

tấn), tăng 5% so với niên vụ 2009/2010 FAS/USDA đưa ra mức dự báo ban đầu về tiêu thụ cà phê trong nước mùa vụ 2014/2015 là 2,1 triệu bao (tương đương 125 ngàn

tấn), tăng 4% so với vụ 2013/2014 là 2 triệu bao (tương đương 120 ngàn tấn) Dự đoán ban đầu của FAS về sản lượng tiêu thụ trong nước niên vụ 2015/2016 là 2,17 triệu bao (tương đương 130.000 tấn)6

2.1.2 Hi ện trạng sản xuất cà phê

S ản lượng cà phê: Việt Nam được chia thành hai vùng khí hậu phù hợp để chế biến

cà phê, vùng Tây Nguyên và tỉnh Đồng nai: chủ yếu là trồng cà phê vối, các tỉnh miền

Bắc chủ yếu trồng cà phê chè Diện tích cà phê vối chiếm hơn 95% tổng diện tích gieo

trồng Tỷ trọng diện tích 6 vùng trồng cà phê: Đông Bắc và duyên hải Nam Trung Bộ 0%, Tây Bắc 1%, Bắc Trung Bộ 2%, Đông Nam Bộ 8%, Tây Nguyên 89%7

Hình 2.1 Biểu đồ phân bố khu vực trồng cà phê của Việt Nam năm 2015

(Nguồn: Tổng cục thống kê, Bộ NN&PTNT, Dự báo của FAS/USDA, 2015)

Về nguồn cung, hiện ngành xuất khẩu cà phê có trên 140 doanh nghiệp xuất khẩu, với

4 doanh nghiệp hàng đầu là tổng công ty Cà Phê Việt Nam, công ty Cà Phê 2/9, công ty

xuất nhập khẩu Intimex và Tập đoàn Thái Hòa Các doanh nghiệp nhỏ lẻ tổ chức mua

và xuất khẩu cà phê, đồng thời bán lại cho khoảng 20 doanh nghiệp nước ngoài nhà máy hoặc cơ quan đại diện tại Việt Nam Chiến lược ngành cà phê Việt Nam hiện nay

là khuyến khích các nhà đầu tư nước ngoài cũng như trong nước đầu tư vào lĩnh vực

6

http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/1739-thi-truong-ca-phe-viet-nam-phan-2.html

7 http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/5059-thi-truong-ca-phe-viet-nam-qui-i-nam-2015-phan-1.html

cà phê rang xay, chế biến cà phê hòa tan như Nestlé, Olam, Vinacafe Biên Hòa, Trung Nguyên

Hình 2.2 Diện tích và sản lượng cà phê Việt Nam, giai đoạn 2006 - 2015

(Nguồn:Tổng cục thống kê, Bộ NN&PTNT, Dự báo của FAS/USDA, 2015)

Theo phân tích số liệu từ Global Trade Atlas (GTA), tổng cục hải quan và các doanh nghiệp trong nước, trong 6 tháng đầu niên vụ 2014/2015, kim ngạch xuất khẩu cà phê

của Việt nam đạt 657 tấn tương đương 10.95 triệu bao (1 bao = 60kg), giảm 24.5% so

với cùng kỳ niên vụ trước8

Hình 2.3 Biểu đồ xuất khẩu cà phê hạt của Việt nam sang một số thị trường chính niên vụ 2014

- 2015

(Nguồn: Tổng cục thống kê, Bộ NN&PTNT, Dự báo của FAS/USDA, 2015)

Trong 6 tháng đầu niên vụ 2014/2015, Việt Nam xuất khẩu cà phê hạt sang 82 quốc gia trên khắp thế giới Top 15 quốc gia đầu thu mua 85% tổng sản lượng cà phê hạt xuất

khẩu, tăng nhẹ sơ với mức 82% niên vụ trước 8

Quy trình s ản xuất cà phê : Sau khi thu hoạch cà phê từ trên cây, có hai phương

pháp chế biến xử lý hạt cà phê thô như sau:

- Phương pháp khô (tự nhiên): trái cà phê được phơi khô dưới ánh sáng mặt trời và được che kín để tránh sương vào ban đêm Sau một vài tuần, trái sẽ khô và được bóc vỏ Tại Việt Nam, phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi tại các hộ dân

trồng cà phê Đối với phương pháp khố, điều kiện chế biến đơn giản, nhưng phụ

8

http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/5060-thi-truong-ca-phe-viet-nam-qui-i-nam-2015-phan-2.html

thuộc hoàn toàn vào thời tiết, thời gian chế biến kéo dài, sản phẩm tạo ra có chất lượng không cao

- Phương pháp ướt (phương pháp rửa): vỏ cà phê sẽ được lấy ra bằng máy để lại

một chất dính như keo bao quanh hạt Ở thời điểm này, sự tách rời bằng máy móc

có thể tổn thương hạt cà phê Sau đó hạt cà phê sẽ được rửa sạch vỏ và được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời hoặc là máy sấy Với phương pháp ướt, việc sản xuất

chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị, nước và năng lượng Tuy nhiên, sản xuất phương pháp này rút ngắn được thời gian chế biến và cho sản phẩm có chất lượng cao hơn Dựa trên ưu và nhược điểm của hai phương pháp, thông thường người ta

chế biến kết hợp cả hai phương pháp

Quy trình tổng quát chế biến cà phê được trình bày như hình 2.4

Hình 2.4 Quy trình chế biến cà phê

Quy trình chế biến nhân cà phê từ hạt khô: cà phê hạt khô sau khi thu mua được đưa đến công đoạn xay hạt, nhằm loại bỏ lớp vỏ bên ngoài hạt Hạt tiếp tục được chuyển qua để đánh bóng, tạo độ bóng cần thiết trước khi phân phối Sau giai đoạn đánh bóng,

muốn có hiệu quả kinh tế cao cho sản phẩm thì phải qua hệ thống phân loại hạt

Quy trình chế biến nhân cà phê từ hạt tươi: hạt cà phê tươi sau khi thu mua được đưa qua hệ thống sàn lọc nguyên liệu Tại đây, quả được lọc để tách cành, lá, đất…còn sót trong quá trình thu hoạch Quá trình này được gọi là quá trình sàng lọc nguyên liệu, hay

Nguyên

Xử lý, làm sạch Phân loại

Hạt lớn Hạt nhỏ

Rang Làm nguội

Phối trộn Nghiền

Cà phê bột

Sàng phân

Hạt vừa Đóng gói

Phụ

Hạt to Hạt nhỏ

Phụ phẩm

còn gọi là quá trình làm sạch khô Sau khi sàng lọc nguyên liệu, hạt được chuyển đến giai đoạn rửa thô Giai đoạn rửa thô được thực hiện với mục đích làm sạch lớp vỏ bên ngoài, tạo điều kiện thuận lợi quá trình xay Tại cối xay,được phân ra làm hai loại: quả chin được xay bỏ vỏ, quả xanh được đưa thẳng đến công đoạn sấy Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ lớp vỏ cứng bên ngoài quả, lấy hạt để tiếp tục cho giai đoạn sau.Tiếp điến, hạt được theo hệ thống băng chuyền vào bồn chứa dung dịch enzim pectinaza để loại bỏ thịt quả (giai đoạn đánh nhớt) Sau đó, để làm ráo nước bề mặt nhân thì được sấy khô bằng nhiệt Sau giai đoạn làm ráo, cà phê được đưa đến các thùng quay nhiệt, tại đây cà phê được sấy khô hoàn toàn thành hạt nhân thành phẩm Trước khi phân phối, nhân cà phê được phân loại để phân phối cho các nhà phân phối khác nhau

2.1.3 Ch ất thải từ quá trình sản xuất cà phê

V ỏ cà phê: được thải ra từ quá trình tách vỏ hạt cà phê

- Lớp vỏ quả là lớp vỏ ngoài cùng có màu đỏ, đỏ sẫm hoặc vàng tùy chủng, vỏ cà phê chè mềm hơn vò cà phê vối, cà phê mít

- Lớp vỏ trấu: hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn, phơi khô còn gọi là cà phê thóc.Bao bọc nhân nhiều chất xơ mềm gọi là vỏ trấu Vỏ trấu cà phê chè mỏng và

dễ đập hơn vỏ cà phê vối cà phê mít

- Lớp vỏ lụa: là lớp vỏ trong cùng bao bọc quanh nhân, mềm gọi là vỏ lụa

Hình 2.6 Bã cà phê sau khi qua s ử dụng

Ngoài vỏ và bã cà phê, thì trong quá trình sản xuất cà phê ướt sẽ phát sinh ra một lượng nước thải Giai đoạn rửa thô là giai đoạn nước thải sinh ra có thành phần chủ

yếu là chất rắn lơ lửng Giai đoạn xay vỏ thì nước thải sinh ra ít nhưng có độ đục và lượng căn cao Giai đoạn ngân enzim là giai đoạn phát sinh nước thải đáng chú ý nhất, giai đoạn này chứa thành phần hữu cơ cao, độ nhớt lớn

2.1.4 Kh ối lượng và thành phần chất thải

2.1.5 Hi ện trạng thu gom và nghiên cứu xử lý chất thải cà phê ở Việt Nam

Trung tâm Nông nghiệp huyện Di Linh tỉnh Lâm Đồng đã tiến hành triển khai quy trình

kỹ thuật ủ vỏ cà phê kết hợp sử dụng với các loại phân chuồng, phân urê, phân lân, các chế phẩm men vi sinh để tạo ra phân hữu cơ sinh học có chất lượng dinh dưỡng tốt Vào năm 2005, dự án Phát triển Nông thôn Đăk Lăk đã hợp tác với Trung tâm Khuyến nông Đăk Lăk, Trạm khuyến nông của 2 huyện Lăk và Ea H’Leo tiến hành thử nghiệm

mô hình chế biến phân hữu cơ sinh học từ vỏ quả cà phê

Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Đại Học Cần Thơ đã thực hiện nghiên cứu

hiệu quả của việc bón hỗn hợp bã cà phê và bột vỏ trứng lên cây đậu bắp Nghiên cứu này đã thí nghiệm hỗn hợp bã cà phê và vỏ trứng được bón với 3 mức độ khác nhau: 5,

10 và 15% tính theo trọng lượng của đất và 15% bã cà phê không kết hợp với vỏ trứng Kết quả thí nghiệm cho thấy năng suất ở 2 thí nghiệm 5 và 10% là cao nhất lần lượt là

161 g/cây/chậu Chất lượng trái thu được ở các thí nghiệm này đạt chuẩn chất lượng thương phẩm Việc bón hỗn hợp bã cà phê và vỏ trứng giúp gia tăng dinh dưỡng và cải

tạo đất một cách đáng kể trong đó chủ yếu gồm: chất hữu cơ, đạm, lân, giá trị pH Thí nghiệm bón 5% hỗn hợp bã cà phê và vỏ trứng là thí nghiệm tốt nhất giúp gia tăng năng suất đậu bắp trong điều kiện nhà lưới (Nguyễn Khởi Nghĩa và cộng sự, 2015)

Theo nghiên cứu “Sản xuất giá thể trồng rau, hoa , cây cảnh từ vỏ cà phê và bã mía”

của Nguyễn Thái Huy và cộng sự, 2011 của Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông

Lâm Đồng thì đã thực hiện trồng các loại rau, hoa hồng môn, cây trạng nguyên trên giá

thể từ vỏ cà phê và vỏ mía

S ản xuất nguyên, nhiên liệu

Vỏ cà phê được tách bằng công nghệ ướt có hàm lượng đường rất cao (14,4%), trong

đó đường khử chiếm 12,4%, cùng với hàm lượng protein (10,1%) và 18 loại axit amin là nguyên liệu tốt để có thể lên men, sản xuất rượu vang hoặc cồn.Theo “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý phê phải chế biến ướt cà phê” của Phan Thị Thanh Hoài và cộng sự (ĐH Tây Nguyên) thì sử dụng 15 kg vỏ cà phê tươi, 1kg nho chin và 1kg đường Sau 45 ngày lên men, loại rượu thành phẩm này mùi thơm cay, vị

ngọt nhẹ Sau 8 tháng chế biến, thì những chai rượu vang này có màu vàng sẫm, hơi đục, thơm dịu không còn vị nồng của vỏ cà phê

Bả cà phê có thể mang lại một nguồn nhiên liệu sinh học rẻ, dồi dào và thân thiện với môi trường Bả cà phê chứa từ 19,1% - 21,1% dầu (Chu Thị Bích Phượng và cộng sự, 2012)

Ngoài ra bã cà phê còn được phối trộn với bột nếp và cát cao làm thanh nhiên liệu (Đặng Huyền Châu và Phạm Đăng Trình, 2011)

2.1.6 Hi ện trạng nghiên cứu và xử lý chất thải từ chế biến cà phê trên thế giới

Theo một nghiên cứu của các nhà khoa học tại Bồ Đào Nha đã tiến hành sản xuất dầu diesel sinh học được chiết xuất từ bã cà phê (Nídia S.Caetano và cộng sự, 2012) Chiết

xuất dầu sử dụng dung môi hexane, ethanol, isopropanol, heptan và hỗn hợp của hexane/isopropanol theo các tỷ lệ 50:50, 60:40, 70:30, 80:20 Chất lượng dầu diesel sinh học thu được có độ nhớt động học ở 40o

C là 12,88 mm2/s, giá trị acid 2,14 (mgKOH/g nhiên liệu), giá trị iốt 46,5 (gL2/ g nhiên liệu) Mặc dù giá trị axit và đột nhớt

đã giảm mạnh nhưng dầu diesel sinh học thu được vẫn chưa đạt theo tiêu chuẩn NP

EN 14214:2009 Cần phải có những cải tiến trong quá trình este hóa để loại bỏ nước, trung hòa axit, sử dụng methanol khác nhau, tỉ lệ mol dầu…Điều này chắc chắn sẽ góp

phần cải thiện chất lượng dầu diesel sinh học

Tại Ethiopia, một nghiên cứu được thực hiện trang trại cà phê tại Teppi và Limu để thực

hiện sản xuất thanh nguyên liệu từ vỏ cà phê và bột giấy (Weldemedhin Merete và cộng

sự, 2014) Vỏ cà phê và bột giấy được carbon hóa trong một lò tại Trung tâm nghiên

cứu nông nghiệp Jimma với điều kiện thiếu oxy Nhiệt trị của than banh được sản xuất

từ vỏ cà phê và bột giấy dao động từ 5041,1 - 168,60 cal/g và 4037,6 - 219,39 cal/g/.Qua thí nghiệm cho ta thấy, hằng năm hai trang trại có thể tạo ra 1,3 x 1013

cal năng lượng tương đương với 5284,35 m3

Tại Brazil, nghiên cứu khả năng sử dụng vỏ cà phê như là một nền bề mặt để trồng

nấm Pleurotus (L.Fan và cộng sự, 2003) Tám chủng P.Ostreatus và hai chủng caju đã được thử nghiệm Dựa trên sự tăng trưởng và sinh khối nấm thế hệ tốt nhất thì các chủng P.Ostreatus đã được chọn để tiếp tục nghiên cứu và sau ngày 20 cấy thì nẩy mầm Sauk hi trồng, các hợp chất caffeine và phenolic trong bã cà phê đã được giảm đi

P.Sajor-và nồng độ protein tăng (9,62%)

Hãng dệt may Singtex của ông Jason Chen (Đài Loan) đã nghiên cứu chế biến bã cà phê thành hàng may mặc9.Bã cà phê được nghiền thành hạt cực nhỏ và trộn với sợi hàm lượng 5% Chất phụ gia này được làm áo phông, quần áo thể thao thuộc dòng sản

phẩm S.Café có đặc tính nhanh khô hơn, không bốc mùi khó chịu

Các giai đoạn khác nhau trong quá trình composting có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:

- Pha thích nghi : là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới

- Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học

để nhưỡng nhiệt độ mesophilic (khu hệ vi sinh vật chịu nhiệt)

- Pha ưu nhiệt: giai đoạn này nhiệt độ tăng cao nhất.Đây là giai đoạn ôn định hóa

chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất

- Pha trưởng thành: là giai đoạn nhiệt độ đến mức mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt

độ môi trường Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn

2.2.2 Các ph ản ứng quá trình compost

Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian.Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước : protein  protides  amono acids  hợp chất ammonium  nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3 (Nguyễn Văn Phước,2010)

Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau: carbonhydrate

 đường đơn  acids hữu cơ  CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn (Nguyễn Văn Phước, 2010)

9 http://www.baomoi.com/che-bien-ba-ca-phe-thanh-hang-may-mac/c/12005716.epi

Phản ứng hóa sinh trong trường hợp làm phân copost hiếu khí và kị khí như sau:

- Chất hữu cơ + O2 + VSV hiếu khí  Tế bào vi sinh vật mới + mùn hữu cơ + CO2 +

H2O + NH3 + SO42- +….+ nhiệt (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014)

- Hợp chất hữu cơ Phân hủy kị khí�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CO2 + H2S + NH3 + CH4 + H2 (Nguyễn Trung Việt và

cộng sự, 2014)

Các phản ứng nitrate hóa, trong đó amoni (sản phẩm phụ của quá trình ổn định hóa

chất thải như trình bày ở 2 phương trình trên) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2)

và cuối cùng thành nitrate (NO3) cũng xảy ra như sau:

- NH4+ + 4CO2 + HCO3+ H2O  C5H7NO2 +5O2 (Nguyễn Đức Lượng, 2003)

Phương trình phản ứng nitrate hóa tổng cộng xảy ra như sau:

- 22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3  21NO3 + C5H7NO2 + 20H2O + 42H+ (Nguyễn Văn Phước, 2010)

2.2.3 Các y ếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost

Nhi ệt độ

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vât trong quá trình chế biến compost và cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển quá trình ủ chất thải rắn hữu cơ Nhiệt độ tối ưu để có thể khử vi sinh vật gây bệnh là từ 50-

60oC (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014) Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh

Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu chỉnh tốc

độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng cách che phủ hợp lý, xáo trộn khối ủ

Độ ẩm

Là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu

cơ Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ compost nằm trong khoảng 50 - 60% (Nguyễn Trung Việt

và cộng sự, 2014) Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy nguyên liệu ủ thường tập trung tại lớp nước mỏ trên bề mặt của phân tử nguyên liệu

Nếu độ ẩm quá nhỏ (<30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá

lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kị khí

vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí

đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyển vi sinh vật gây bệnh

Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào, độ ẩm cao có thể điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơm rạ…

Kích thước hạt

Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự

tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ và

chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tính của vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 - 50 mm (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014) Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền và sang vật liệu thô ban đầu

Độ xốp

Độ xốp cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ Độ xốp tối

ưu sẽ thay đổi tùy theo loại vật liệu chế biến phân Thông thường độ xốp cho quá trình

chế biến diễn ra tốt khoảng 35 - 60%, tối ưu là 32 - 36% (Tchobanoglous và cộng sự,1993)

Độ xốp của nguyên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho

sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ

hiện diện trong vật liệu ủ Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy.Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn tới nhiêt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt Độ xốp có thể điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ trộn hợp lý

Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ compost

Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát nhiệt độ và

độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy Chúng ta có thể ủ theo luống dài, theo đống ủ tròn hoặc trong các thiết bị ủ cơ khí

Lượng oxy cung cấp

Nồng độ oxy tối ưu trong các luống ủ compost nằm trong khoảng 5 - 15% Nếu tăng cường độ thổi khí để nồng độ oxy vượt 15% sẽ gây thất thoát nhiệt và làm giảm nhiệt trong các luống ủ (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014)

Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật có thể sử

dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt

nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây hôi mùi

Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách: đảo trộn,

cắm ống tre, thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp, thổi khí

Cấp khí bằng cách đảo trộn: quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỉ lượng Điều kiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi trường tùy tiện hoặc kị khí Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài

Cấp khí bằng phương pháp thổi khí hiệu quả phân hủy cao nhất Tuy nhiên, lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể có

chứa vi sinh vật gây bệnh Khi pH của môi trường trong khối ủ lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3 Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trường bên trong khối ủ trở thành kị khí Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ compost thường trong khoảng 5 - 10 m3

/ tấn nguyên liệu/ giờ (Nguyễn Văn Phước, 2010)

T ỷ lệ C/N

Là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất, tỷ lệ C/N nằm trong khoản 25 - 35 với 30 là tối

ưu cho quá trình phát triển vi sinh vật (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014) Ở mức tỷ

lệ thấp hơn, nitơ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn, sự phân hủy xảy ra chậm do thiếu N (Nguyễn Văn Phước, 2010)

Trong thực tế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu phải gặp phải khó khăn vì những lý do sau:

- Một phần các cơ chất như cellulose và lignin khó bị phân hủy, chỉ bị phân hủy sau

một thời gian dài

- Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có

- Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn Azotobacter, đặc biệt khi có mặt đủ PO43-

- Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác (Nguyễn Văn Phước, 2010)

Nếu tỷ lệ C/N của nguyên liệu sản xuất compost cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do thiếu N Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hóa, oxy hóa, oxy hóa phân cacbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp Do đó, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu chưa ít mùn hơn Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng 2.2

Là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân rác Năng lượng được

tạo ra quá trình oxy hóa carbon diễn ra, nếu oxy không đủ trong quá trình ủ thì sẽ trở thành quá trình yếm khí sinh ra khí H2S Các vi sinh vật hiếu khi có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5% Nồng độ oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân hiếu khí (Nguyễn Văn Phước, 2010)

6,0-Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ compost, các acid này bị tích tụ và kết quả làm

giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và cellulose Các acid hữu cơ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ Nếu hệ thống trở nên

yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật (Nguyễn Văn Phước, 2010)

Vi sinh v ật

Compost là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật khác nhau Vi sinh vật trong quá trình chế biến compost bao gồm: actiomycetes và vi khuẩn (Nguyễn Văn Phước, 2010)

- Vi sinh vật phân hủy cellulose: trong thiên nhiên có nhiều nhóm VSV có khả năng phân hủy cellulose nhờ có hệ enzyme cellulose ngoại bào

- Vi sinh vật phân giải tinh bột: để phân giải tinh bột các VSV phải tiết vào môi trường các loại enzyme amylase Sản phẩm cuối của quá trình phân giải là glucoza Các VSV phân giải tinh bột có rất nhiều trong tự nhiên, chúng thuộc nhiều nhất trong ba nhóm vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc

- Vi sinh vật phân giải protein: quá trình phân giải protein còn gọi là quá trình amon hóa.Quá trình này gồm hai giai đoạn: giai đoạn phân giải protein, giai đoạn khử amin Trong tự nhiên có nhiều loại VSV khác nhau tham gia vào quá trình amon hóa trong tự nhiên

Trong quá trình amon hóa, NH3 được sinh ra và nhanh chóng bị oxy hóa thành nitrit và sau đó sẽ là nitrat Các giống vi khuẩn tham gia quá trình nitrit hóa là Mitrosomonas, Nitrosococcus…Các giống vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa như Nitrobacter, Nitrospina…

- Vi sinh vật phân giải lignin: là hợp chất cao phân tử có nhiều trong gỗ Trong khối

chất thải hữu cơ có nhiều loài VSV tham gia phân hủy hợp chất này, trong đó đáng chú ý là các loài: Polysticus vertices, Stereum hirsutum…

- Chất hữu cơ: vận tốc phân hủy dạo động tùy theo thành phần, kích thước, tính chất của chất hữu cơ Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu không hòa tan, lignin và cellulose là những chất phân hủy rất chậm

B ảng 2.3 Các thông số quan trọng trong quá trình sản xuất compost hiếu khí

1 Kích thước Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước

nguyên liệu khoảng 25 - 75mm

2 Tỷ lệ C/N Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50

- Ở tỷ lệ thấp hơn, NH3 dư, hoạt tính sinh học giảm

- Ở tỷ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế

3 Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn

4 Độ ẩm Nên kiểm soát trong phạm vi 50-60% trong quá trình

ủ, tối ưu là 55%

5 Đảo trộn Ngằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự

tạo thành các rảnh khí, trong quá trình ủ, nguyên liệu

phải được xáo trộn định kỳ.Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện

6 Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì trong khoản 50 - 550C đối

với vài ngày đầu và 55-600C trong những ngày sau

đó Trên 66o

C hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể

7 Kiểm soát mầm Nhiệt độ 60 - 700C, các mầm bệnh bị tiêu diệt

9 pH Tối ưu: 7 - 7,5 Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới

dạng NH3, pH không được vượt quá 8,5

10 Mực độ phân hủy Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối

11 Diện tích đất yêu

cầu Công suất 50T/ngày cần 1 hecta đất

Nguồn: Tchobanolous và cộng sự (1993)

2.2.4 M ột số phương pháp ủ compost trên thế giới

Phương pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn

Trong phương pháp, vật liệu được săp xếp theo luống dài và hẹp, không khí được cung

cấp tới hệ thống the con đường tự nhiên Các luống compost được xáo trộn bằng cách

di chuyển compost với xe xúc hoặc xe trộn chuyên dụng.Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1 - 3,5 m, chiều rộng 1,5 - 6 m (Nguyễn Văn Phước, 2010)

Ưu điểm

- Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đều

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp khí

Nhược điểm

- Cần nhiều nhân công

- Thời gian ủ dài: 3 - 6 tháng (Nguyễn Văn Phước, 2010)

- Do sử dụng thổi khí tự động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và

mầm bệnh

- Xáo trộn luống compost thường gây thất thoát nitơ và gây mùi

- Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu cấu trúc này khó tìm hơn so với các phương pháp khác

- Cần diên tích đất lớn

Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức

Với phương pháp này, vật liệu ủ chất thải được sắp xếp thành đồng hoặc luống dài Không khí được cung cấp tới hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí và hệ

thống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí

Ưu điểm:

- Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ Oxi trong luống ủ

- Giảm mùi hôi và mầm bệnh

- Thời gian ủ ngắn (3 - 6 tuần)

- Nhu cầu sử dụng đất thấp và có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phẻ

Nhược điểm

- Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần bảo trì thường xuyên

- Chi phí bảo trì hệ thống và năng lượng thổi khí chi phí của phương pháp này cao hơn thổi khí thụ động

Phương pháp ủ trong container

Là phương pháp mà vật liệu ủ được chứa trong container, túi đựng hoặc trong nhà

Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp này

Ưu điểm

- Ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết

- Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn

- Thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ử ngoài trời

- Nhu cầu sử dụng đất nhỏ hơn các phương pháp khác

- Chất lượng compost tốt

Nhược điểm

- Vốn đầu tư cao

- Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao

- Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3 1 PHƯƠNG PHÁP LUẬN THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU

Cùng với nhu cầu tiêu thụ cà phê và sự bùng nổ của các quán cà phê tại Việt Nam thì lượng chất thải sinh ra cũng là một mối quan tâm, gây ảnh hưởng đến môi trường Bã

cà phê sau khi sử dụng được thải bỏ chung với hệ thống thu gom chất thải rắn sinh

hoạt để đươc chôn lấp mặc dù bã cà phê có chứa 1,2 - 2,3% nitơ, phốt pho 0,02–0,5%, kali 0,35% (Teresa Gomes và cộng sự, 2013), tỉ lệ C/N là 41 và chứa lượng cenlulose, đường, dầu…có thể phân hủy vi sinh vật nên có thể là nguồn nguyên liệu hữu ích để

chế biến phân vi sinh (Đặng Huyền Châu và Phạm Đăng Trình, 2011) Đây là sự lãng phí lớn, vì bã cà phê có thể sử dụng một cách hiệu quả để sản xuất compost làm nguyên liệu phục vụ cho nông nghiệp mang lại hiệu quả kinh tế cao

Có hai phương pháp đang được nghiên cứu và ứng dụng để xử lý vỏ và bã cà phê là

sử dụng quá phân hủy hiếu khí để sản xuất compost và sử dụng quá trình phân hủy kỵ khí để thu hồi biogas

- Phương pháp sản xuất compost bằng quá trình phân hủy hiếu khí hiện nay đã được

áp dụng rộng rãi cho các loại rác thải như: rác thực phẩm, mùn cưa, bùn Phương pháp này có công nghệ, trang thiết bị, vận hành đơn giản, dễ bảo trì và kiểm soát

chất lượng sản phẩm, giúp giảm thể tích của khối vật liệu xuống khoảng 25 - 50%,

giảm diện tích đất chôn lấp, tạo ra sản phẩm phân hữu cơ phục vụ cho cây trồng (thay thế cho phân hóa học, tạo độ xốp cho đất…), giảm ảnh hưởng gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn những hạn chế như mùi hôi, chất lượng sản phẩm chưa cao (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014)

- Phương pháp phân hủy kỵ khí thu hồi biogas mục tiêu chính là thu hồi khí biogas, dùng để phát điện hoặc thu hồi nhiệt và lượng vật liệu sau quá trình phân hủy kỵ khí thu được cũng được dùng để bón cho đất, cho cây trồng Phương pháp phân hủy kị khí có thể áp dụng hiệu quả cho chất thải có độ ẩm cao (hơn 70%) và công nghệ này hạn chế phát thải nhà kính, mùi hôi.Tuy nhiên, công nghệ kỵ khí cũng có một số

hạn chế như: công nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí đầu tư cao và vẫn còn khả năng tồn tại một số vi sinh vật gây bệnh (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014)

Nhận thấy được nhiều ưu điểm và nhược điểm trong các nghiên cứu compost từ bã cà phê, xét về điều kiện thực tế tại các quán cà phê Trung Nguyên về khả năng vận hành

của nhân viên quán và nhu cầu phân bón cho cây cảnh của quán trong khi không có nhu cầu biogas Đề tài sẽ thực hiện nghiên cứu quá trình compost từ bã cà phê bằng phương pháp hiếu khí thổi khí cưỡng bức

Bã cà phê có tỉ lệ C/N là 18,5, độ ẩm khoảng 70% Muốn sản xuất compost chất lượng

cần phải đạt tỉ lệ C/N từ 20 - 30, độ ẩm từ 50 - 60% (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014) nên cần phải có các vật liệu phối trộn đê phối trộn

- Vỏ cà phê là một chất thải sinh ra từ quá trình sản xuất cà phê bột Sau khi tách khỏi

hạt thì vỏ cà phê đa phần được người nông dân thải đổ bỏ ra vườn hoặc đốt, gây ô nhiễm môi trường Một số ít vỏ cà phê được ủ làm phân compost nhưng chưa đúng quy trình chưa mang lại hiệu quả kinh tế cao Vỏ cà phê có tỉ lệ C/N khoảng 40, độ

ẩm khoảng 15 - 20% Sử dụng vỏ cà phê làm vật liệu phối trộn cũng là một phương pháp bền vững, giảm thiểu chất thải gây ô nhiễm môi trường

- Đất sạch TriBat là một vật liệu có sẵn giàu chất dinh dưỡng được bán nhiều tại các

cửa hàng cây kiểng, thành phần chính là mụn xơ dừa (vỏ dừa xay nhỏ) đã qua xử lý sinh học loại trừ nấm và vi khuẩn vi trùng Thành phần chính của đất TriBat có chất hữu cơ chiếm 24,91%, N chiếm 0,9%, C chiếm 14,45%, K2O chiếm 0,73% và tồn

tại nhiều chủng vi sinh vật hữu ích Lactobacillus, nấm men…Đất TriBat đã qua xử lý nên là một loại đất sạch không có mùi rất phù hợp để làm vật liệu phối trộn với quy

mô nhỏ lẻ tại các quán cà phê có diện tích đất nhỏ

- Tại các quán cà phê Trung Nguyên, ngoài bã cà phê thì lượng rác thực phẩm cũng

là loại chất thải phát thải chiếm tỉ lệ cao (khoảng 30%) Rác thực phẩm tại các quán

cà phê Trung Nguyên thì phát sinh từ nhu cầu đồ ăn của khách và nhân viên Rác

thực phẩm thông thường có tỉ lệ C/N dao động từ 20 - 50, có độ ẩm khoảng 50 - 70% (Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2014) rất phù hợp để làm nguyên liệu phối trộn Hiện nay, rác thực phẩm sau khi thu gom thì được đưa đến bãi chôn lấp, việc

xử lý chất thải sinh hoạt tốn kém nhiều chi phí và khả năng gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe con người Vì vậy việc tận dụng lại rác thực phẩm để làm compost là một phương pháp hiệu quả giảm gây ô nhiễm môi trường, giảm chi phí

xử lý, mang lại hiệu quả kinh tế cao

- Theo nghiên cứu “chế biến phân hữu cơ vi sinh từ vỏ cà phê” của Trịnh Công Tư (2008) đã cho thấy vỏ cà phê được xử lý với chế phẩm BIMA thì thể tích sụt giảm

hẳn so với đống vỏ để tự nhiên không có chế phẩm: pH từ 4,8 tăng lên 5,6; OC từ 28,4% giảm còn 21,3% - 22,8%, tỉ lệ C/N giảm từ 15,3 giảm còn 11,0 - 11,3%, thể hiện khả năng phân giải chất hữu cơ khá mạnh của tổ hợp vi sinh vật Trong thành

phần vỏ cà phê chủ yếu là cellulose (23,5%), pectin (17,06%) (Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng,2009) và bã cà phê cellulose (10 - 20%) (Đặng Huyền Châu và

Phạm Đăng Trình, 2011) gây ức chế hoạt động của vi sinh vật, chậm phân hủy, rác

thực phẩm khi phân hủy sẽ sinh ra mùi hôi thối Để cho quá trình ủ compost diễn ra nhanh khử mùi hôi, diệt mầm bệnh và các vi khuẩn gây mùi hôi thối thì ta sử dụng thêm chế phẩm vi sinh BIMA có chứa chủng nấm Trichoderma có tác dụng phân

giải cellulose Ngoài chế phẩm vi sinh BIMA, ta còn sử dụng thêm chế phẩm vi sinh BIO-F để so sánh hiệu quả phân hủy giữa 2 loại chế phẩm Chế phẩm vi sinh BIO-F

có chứa xạ khuẩn Streptomyces, nấm mốc Trichoderma, vi khuẩn Bacillus có tác dụng phân huỷ nhanh các hợp chất hữu cơ (protein và cellulose), gây mất mùi hôi

Chế phẩm BIO-F đã được Viện Sinh học nhiệt đới nghiên cứu và thực nghiệm sử

dụng rộng rãi để ủ các chế phẩm nông nghiệp thành phân vi sinh rất hiệu quả

3.2 SƠ ĐỒ TỒNG QUAN THÍ NGHIỆM

3.3 NGHIÊN C ỨU ĐÁNH GIÁ KHỐI LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN CÁC LOẠI CHẤT

TH ẢI PHÁT SINH TỪ CÁC QUÁN CÀ PHÊ TRUNG NGUYÊN

Thí nghiệm được thực hiện tại 2 quán cà phê thuộc chuỗi cà phê Trung Nguyên

- Cà phê Trung Nguyên, số 7 Nguyễn Văn Chiêm, Quận 1, TP.Hồ Chí Minh

Bã cà Vỏ cà Rác thực

ẩ Đất TriBat Sàng lọc, loại bỏ tạp chất, băm ghiền nhỏ

Cân khối lượng

TriBat

TN 1.3

Bã + rác + vỏ

cà phê

TN 1.4

Bã + rác+

đất

Lấy mẫu phân tích

độ ẩm, pH, OM, C/N tổ it

Lấy mẫu phân tích

độ ẩm, pH, OM,

C/N tổ it

Vận hành

mô

TN 2.3 + BIO.F

TN 2.4 + BIMA

Phân tích

Sản phẩm

độ ẩm, pH,

OM, C/N…

- Cà phê Trung Nguyên , 6A Trường Sơn, Quận Tân Bình, TP.Hồ Chí Minh

Sử dụng 3 thùng nhựa có nắp đậy 60 lít (472mm x 438mm x 744mm) đặt tại mỗi quán Thùng 1 chứa bã cà phê sau khi pha chế xong Thùng 2 chứa rác thực phẩm của quán Thùng 3 chứa các loại chất thải khác Thí nghiệm được thực hiện 1 tuần Mỗi thùng được thu gom 1 lần/ ngày vào lúc 7h sáng Được đưa về phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Môi Trường, ĐH Văn Lang để đo khối lượng và phân tích thành phần của chất

thải

Hình 3.1 Thùng đực rác

3.4 NGHIÊN C ỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỐI TRỘN KHÁC NHAU VÀ

KH Ả NĂNG PHÂN HỦY KHI SỬ DỤNG CÁC LOẠI CHẾ PHẨM KHÁC NHAU ĐỂ SẢN

XU ẤT COMPOST TỪ BÃ CÀ PHÊ BẰNG MÔ HÌNH DẠNG MẺ

3.4.1 C ấu tạo mô hình

Mô hình thí nghiệm sử dụng cho thí nghiệm được làm bằng thùng xốp hình chữ nhật có kích thước 60 cm x 40 cm x 40 cm Bên hong đáy thùng khoan 1 lỗ nhỏ 12 mm nối với ống nhựa có đường kính 12mm, ống nhựa được nối với túi nước tiểu có thể tích 1lít để thu nước rỉ Giữa ống nhựa và túi đựng nước rỉ lắp thêm một van hai chiều Trong thùng ta lót 1 lớp đá dăm (đá 3 x 4) cao 5cm, phía trên có 2 lớp lưới bảo vệ để không

lọt bùn vào làm tắt nghẽn hệ thống thu nước rỉ Giữa lớp đá và lưới có đường thổi khí xương cá 21 mm khoan lổ 3mm trên các ống nhánh để cung cấp khí cho mô hình Các đường ống thổi khí thông với nhau bằng ống nối hình chữ thập và nối với một đường ống thổi khí chính 27 mm đến máy bơm khí, trên các đoạn ống có các tê nối với ống

Mỗi mô hình được đặt 3 nhiệt kế tại 3 vị trí khác nhau để theo dõi nhiệt độ và so sánh

với nhiệt độ môi trường