KHẢO SÁT QUI TRÌNH SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ QUẢ CA CAO

Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm đã thu được các kết quả như sau: Nguyên liệu vỏ quả ca cao sau khi phơi khô được than hóa ở nhiệt độ 350oC, trong thời gian 30 phút; sau đó được t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT QUI TRÌNH SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH TỪ

KHẢO SÁT QUI TRÌNH SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ QUẢ

CA CAO

Tác giả

NGUYỄN THỊ QUẾ ANH

Khóa luận được đệ trình để hoàn tất yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành

Công nghệ Hoá học

Giáo viên hướng dẫn ThS NGUYỄN HỮU ANH TUẤN

Tháng 10 năm 2008

Cảm ơn tập thể lớp DH04HH khóa 30 – những người bạn đã bên tôi trong suốt

4 năm học tập

Và cuối cùng, xin gửi đến tất cả những người đã và đang quan tâm đến tôi một tình cảm thương yêu mà không phải lúc nào tôi cũng có dịp bày tỏ

Tác giả Nguyễn Thị Quế Anh

TÓM TẮT

Vỏ quả ca cao là một phế phẩm trong ngành công nghiệp chế biến ca cao, nguồn phế phẩm này được giải quyết bằng cách sử dụng làm chất đốt, phân bón hữu cơ…

Nhưng hiện nay, ca cao là một trong những cây công nghiệp đang được quan tâm phát triển, và diện tích trồng ca cao ngày càng tăng Vì vậy mục tiêu của đề tài

“Khảo sát qui trình sản xuất than hoạt tính từ vỏ quả ca cao” được tiến hành để giải quyết phần nào vấn đề phế phẩm vỏ quả ca cao

Đề tài được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ Hóa học, thời gian từ 20/03/2008 đến 25/09/2008

Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm đã thu được các kết quả như sau: Nguyên liệu vỏ quả ca cao sau khi phơi khô được than hóa ở nhiệt độ 350oC, trong thời gian 30 phút; sau đó được tẩm hóa chất H3PO4 nồng độ 30%, tiến hành hoạt hóa ở nhiệt độ 850oC, trong thời gian 210 phút Sản phẩm thu được có diện tích bề mặt là 357,17m2/g; thể tích lỗ xốp là 0,657cm3/g

2.1.3 Một vài nghiên cứu gần đây trong việc điều chế THT 5

3.2.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình than hóa của vỏ quả ca cao 44 3.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình hoạt hóa 46 3.2.4 Đều kiện tối ưu để điều chế than hoạt tính từ vỏ quả ca cao 50

KẾT QUẢ & NHẬN XÉT – KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 53

4.1.1 Kết quả khảo sát tính chất của nguyên liệu 53

4.1.4 Kết quả tối ưu hóa quá trình đều chế than hoạt tính từ vỏ quả ca cao 75

4.2.3 Cấu trúc xốp của than ( Thể tích lỗ xốp) 82 4.2.4 Diện tích bề mặt của sản phẩm THT từ vỏ quả ca cao 83

Bảng 4.1: Hàm lượng ẩm của vỏ quả ca cao và gáo dừa 53 Bảng 4.2: Hàm lượng chất hữu cơ của vỏ quả ca cao và gáo dừa 54 Bảng 4.3: Hàm lượng tro của vỏ quả ca cao và gáo dừa 55 Bảng 4.4: Sự thay đổi hiệu suất theo nhiệt độ than hóa 56 Bảng 4.5: Sự thay đổi của hiệu suất theo thời gian tại mức nhiệt độ 300oC 58 Bảng 4.6: Sự thay đổi của hiệu suất theo thời gian tại mức nhiệt độ 350oC 58 Bảng 4.7: Sự thay đổi của hiệu suất theo thời gian tại mức nhiệt độ 400oC 58 Bảng 4.8: Khảo sát quá trình than hóa tại mức nhiệt độ 300oC 60 Bảng 4.9: Khảo sát quá trình than hóa tại mức nhiệt độ 350oC 60

Bảng 4.12: Ảnh hưởng của nồng độ H3PO4 khi hoạt hóa than 68 Bảng 4.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm than trong H3PO4 71

Bảng 4.15: Tối ưu hóa quá trình đều chế THT từ vỏ quả ca cao 77 Bảng 4.16: Khả năng hấp phụ của than ca cao và than gáo dừa 80 Bảng 4.17: Khả năng hấp phụ của than ca cao trước và sau khi tẩm H3PO4 80 Bảng 4.18: Khối lượng riêng của than ca cao và than gáo dừa 81 Bảng 4.19: Thể tích lỗ xốp của than ca cao và than gáo dừa/1 đơn vị khối lượng 82

Hình 2.4: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất than hoạt tính 10 Hình 2.5: Cấu trúc tinh thể của than hoạt tính 14

Hình 2.8: Cấu trúc lỗ xốp lớn của than hoạt tính 16 Hình 2.9: Cấu trúc lỗ xốp trung của than hoạt tính 17 Hình 2.10: Cấu trúc trúc lỗ xốp nhỏ của than hoạt tính 17

Hình 3.1: Nguyên liệu vỏ quả ca cao tại Bà Rịa – Vũng Tàu 38

Hình 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình nhiệt phân lên hiệu suất than 56 Hình 4.2: Đường biểu diễn hiệu suất than hóa thay đổi theo thời gian 300 ÷ 400oC 59 Hình 4.3: Đường biểu diễn hiệu suất than hóa theo thời gian tại 300oC & 350oC 61 Hình 4.4: Sản phẩm vỏ quả ca cao sau quá trình than hóa 62 Hình 4.5: Sản phẩm gáo dừa sau quá trình than hóa 62 Hình 4.6: Đường biểu diễn số mg Xanhmetyl bị hấp phụ theo nhiệt độ hoạt hóa 63 Hình 4.7: Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa lên số mg Xanhmetyl bị hấp phụ 66

Hình 4.8: Đường biểu diễn số mg Xanhmetyl bị hấp phụ theo nồng độ H3PO4 69 Hình 4.9: Đường biểu diễn số mg Xanhmetyl bị hấp phụ theo nhiệt độ ngâm than 72 Hình 4.10: Đường biểu diễn số mg Xanhmetyl bị hấp phụ theo thời gian ngâm H3PO4 74

Có rất nhiều phương pháp và cách thức được đưa ra từ các chuyên gia môi trường để giải quyết vấn đề này Trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả nhất ở nước ta hiện nay

Loại vật liệu quan trọng được sử dụng phổ biến hiện nay là than hoạt tính, có khả năng hấp phụ cao, tốc độ hấp phụ nhanh, hấp phụ một cách có chọn lọc và dễ sử dụng…Tuy nhiên giá cả của loại than này còn tương đối cao Ở Việt Nam, số lượng nhà máy chuyên sản xuất than hoạt tính chưa nhiều và qui mô sản xuất chưa lớn Hầu hết đều phải nhập từ các nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, Ấn Độ…

Ngày nay, ca cao là một trong những cây công nghiệp đã và đang được chú trọng phát triển ở Việt Nam Với đều kiện sinh trưởng phù hợp với một số tỉnh thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long; chính sách đầu tư mở rộng diện tích trồng ca cao được thúc đẩy tích cực Bên cạnh đó thị trường tiêu thụ sản phẩm ca cao có mức cầu cao hơn mức cung, mạng lưới thu mua đang hình thành và mở rộng

Dự kiến năm 2010, tổng diện tích trồng ca cao trên cả nước sẽ là 20.000 ha, thu hoạch với sản lượng đạt 10.000 tấn hạt ca cao khô [1]

Theo nghiên cứu của Adomako và Tuah (1988), để thu được một tấn hạt ca cao thì lượng vỏ quả ca cao tươi thải ra ngoài khoảng 10 tấn

Hình 1.1: Phế phẩm vỏ quả ca cao tại xã Xà Bang, huyện Châu Đức, BR – VT

Vì vậy vấn đề đặt ra là phải giải quyết lượng vỏ quả ca cao một cách hiệu quả

và kinh tế nhất Không những vỏ quả ca cao là phế phẩm khó xử lý cho người nông dân mà còn là môi trường phát triển của nấm bệnh gây hại cho cây ca cao nên cần phải

Đề tài được tiến hành dựa trên các mục tiêu chính:

– Tổng quan về xu hướng tận dụng vỏ quả ca cao trong nền công - nông nghiệp hiện nay ở nước ta

– Xây dựng quy trình chế biến than hoạt tính từ vỏ quả ca cao

– Xác định đều kiện tối ưu cho quy trình

– Đánh giá một số đặc tính của than hoạt tính đều chế từ vỏ quả ca cao

1.3 Nội dung của đề tài

– Tổng quan về than hoạt tính: cấu trúc, phương pháp đều chế…

– Tổng quan về cây ca cao: lịch sử phát triển, các loại nấm bệnh, thực trạng trồng ca cao ở nước ta…

– Thực hiện quá trình đều chế than hoạt tính từ vỏ quả ca cao

– Đo bề mặt riêng bằng phương pháp BET, xác định thể tích lỗ xốp, và xác định khả năng hấp phụ màu của than hoạt tính đều chế từ vỏ quả

ca cao

1.4 Yêu cầu

– Giải quyết lượng phế phẩm từ vỏ quả ca cao

– Đưa ra kết luận về đều kiện tối ưu để sản xuất than hoạt tính từ vỏ quả ca cao

Khoảng không gian giữa các tinh thể của than hoạt tính (THT) tạo nên cấu trúc xốp, vì vậy diện tích bề mặt (DTBM) riêng của THT khá lớn, khoảng từ 250 m2/g -

2500 m2/g [9]

Vì có cấu trúc đặt biệt nên THT được sử dụng để hấp phụ các vật chất hữu cơ

và hợp chất không phân cực dạng khí hoặc dạng lỏng rất tốt

THT còn giúp các vi khuẩn phân hủy một phần chất bị hấp phụ [14]

2.1.2 Vật liệu sản xuất than hoạt tính

Chất lượng của THT phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu ban đầu, vì nó qui định DTBM, cấu trúc lỗ xốp và kích thước lỗ sau này của THT

Theo Balci (1992) bất cứ loại nguyên liệu nào có chứa hàm lượng cacbon cao

và hàm lượng tro thấp đều có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất THT

Một số nguyên liệu thuờng dùng để sản xuất THT [6, 7, 9]:

– Từ động vật: các loại xương

– Từ thực vật: gỗ, bã mía, trấu, sọ dừa, vỏ quả, hạt quả…

– Mỏ khoáng sản: bitunious, antraxit, than bùn…

– Từ polymer: cao su, các loại chất phế thải tổng hợp

– Các nguồn vật liệu khác nữa như: giấy, một số sản phẩm phụ trong

quá trình sản xuất dầu hỏa, đường…

Người ta thường sử dụng bitunious và antraxit để sản xuất THT vì có hàm

lượng cacbon rất cao, sản phẩm THT tạo thành có khả năng hấp phụ tốt

Nguyên liệu được lựa chọn tiếp theo là gỗ, than bùn; và các loại nguyên liệu có

nguồn gốc thực vật khác như: vỏ dừa, mạt cưa, hạt quả… vì có thể hoạt hóa dễ dàng,

cho THT chất lượng cao

Bảng 2.1: Hàm lượng cacbon của một vài nguyên liệu thường được sử dụng làm THT

(Balci, 1992)

2.1.3 Một vài nghiên cứu gần đây trong việc đều chế THT [14, 15, 16]

Trước khi thuyết hấp phụ ra đời, con người đã biết sử dụng than để hút giữ các

chất như khí, hơi, hoặc các chất tan Khả năng hút giữ các chất được biết đến đầu tiên

là từ than gỗ

Người Hi Lạp cổ đã sử dụng than gỗ để chữa một số bệnh trong y học như hút

khử mùi hôi từ các vết thương bị hoại thư Người Ai Cập cổ dùng than để tẩy màu cho

dầu ôliu Người Anh dùng than để lọc nước sử dụng trong các chuyến đi dài ngày trên

biển

Tuy không biết gì về thuyết hấp phụ, về chất hấp phụ hoặc về cấu trúc của than, nhưng

từ xưa con người đã biết dùng than để phục vụ cho từng nhu cầu riêng của mình

Đó mới chỉ là than chưa được hoạt hóa nhưng cũng đã cho những kết quả khá

tốt

Để tăng khả năng hấp phụ của than hơn nữa; vài thế kỷ sau, các nhà khoa học

đã không ngừng tìm kiếm những loại nguyên liệu mới cùng cách thức đều chế thích hợp để tạo ra sản phẩm THT có chất lượng tốt hơn

Trên thế giới hiện nay có một vài nghiên cứu đáng quan tâm của các nhà khoa học về THT làm từ những phụ phế phẩm trong công nghiệp hoặc nông nghiệp Với cách thức hoạt hóa hóa học, lẫn hoạt hóa vật lý đều được đưa vào thử nghiệm

Vì đề tài “Khảo sát qui trình sản xuất than hoạt tính từ vỏ quả ca cao”, đi theo hướng sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc từ nông nghiệp, nên tôi xin điểm qua một số nghiên cứu tiêu biểu trong việc điều chế THT từ phụ phế phẩm nông nghiệp

a Những nghiên cứu đều chế THT sử dụng phương pháp hóa học

Bevla và cộng sự (1984) đã đưa ra phương pháp điều chế THT từ vỏ quả hạnh Quá trình điều chế THT đã sử dụng các tác nhân hóa học như: H3PO4, ZnCl2, K2CO3, Na2CO3…trong đó ZnCl2 là tác nhân hoạt hóa tốt nhất cho sản phẩm THT từ vỏ quả hạnh có khả năng hấp phụ cao

Laine (1989) đã thực hiện điều chế THT từ gáo dừa và sử dụng tác nhân hoạt hóa là H3PO4 Trong quá trình than hóa và hoạt hóa có sự tham gia của N2 và O2, phản ứng thực hiện trong lò nung kín hoàn toàn Nhiệt độ tốt nhất để cho ra sản phẩm có khả năng hấp phụ cao là 450oC

Balci (1994) dùng cách tẩm dung dịch NH4Cl vào vỏ quả hạnh và vỏ quả phỉ Than hóa trong đều kiện có N2 và ở nhiệt độ thấp Hoạt hóa ở 350oC thu được sản phẩm có DTBM lớn hơn 500 m2/g Nhưng nếu hoạt hóa ở 700oC thì DTBM của than lớn hơn 700 m2/g

Toles (1997) điều chế THT từ vỏ quả hạnh và vỏ quả đào Đặc biệt, ông đã tiến hành hoạt hóa bằng phương pháp vật lý và hóa học cùng lúc; tác nhân hóa học là H3PO4, tác nhân vật lý là CO2 Sản phẩm có khả năng hấp phụ chất hữu cơ và kim loại rất tốt

Girgis (1998) tẩm H3PO4 vào hạt quả mơ; than hóa ở các nhiệt độ 300oC,

400oC, 500oC Tỉ lệ khối lượng nguyên liệu/khối lượng acid là 1,5/1 Nồng độ acid tẩm vào lần lượt là 20, 30, 40, 50% Sau quá trình thực nghiệm, Girgis thấy rằng khi nhiệt

độ tăng thì DTBM tăng từ 700 ÷ 1400 m2/g Sản phẩm có khả năng hấp phụ tốt nhất khi được điều chế ở điều kiện nhiệt độ 500oC, nồng độ acid 30 %

Hu (2001) sử dụng gáo dừa và hạt cọ làm THT, tác nhân hoạt hóa là ZnCl2 và

có sự góp mặt của CO2 Hu quan sát được rằng DTBM và tổng số lỗ xốp có thể đều chỉnh được nếu thay đổi các thông số như tỷ lệ ZnCl2, thời gian hoạt hóa và nhiệt độ hoạt hóa

Ozer (2002) điều chế THT từ phần bã của củ cải đường sau khi đã tẩm H3PO4 30% Hoạt hóa ở nhiệt độ từ 300 ÷ 500oC Thời gian hoạt hóa lần lượt là 90, 120, 180,

300 phút Kết quả thu được cho thấy DTBM tăng khi tăng nhiệt độ và thời gian hoạt hóa DTBM khoảng 104,6 m2/g khi nhiệt độ hoạt hóa là 500oC, thời gian hoạt hóa 300 phút

Basso (2002) sản xuất THT từ cây mía, sử dụng tác nhân H3PO4 Sản phẩm có khả năng hấp phụ tốt đối với ion Cd (II) và Ni (II) ở dạng dung dịch loãng, sản phẩm

có DTBM là 1.100 m2/g, thể tích lỗ xốp là 1 cm3/g

b Những nghiên cứu đều chế THT sử dụng phương pháp vật lý

Solano (1980) sản xuất THT từ vỏ quả hạnh bằng cách sử dụng CO2 hoặc không khí hoạt hóa trực tiếp vào nguyên liệu Solano thấy rằng, nếu hoạt hóa trực tiếp với CO2 ở 700oC cho sản phẩm có DTBM nhỏ hơn so với ở mức nhiệt độ là 900oC Sản phẩm thu được khi hoạt hóa bằng không khí ở nhiệt độ 300 ÷ 400oC thì DTBM không lớn, nhưng lỗ xốp dạng trung và dạng lớn sẽ nhiều hơn Nếu hoạt hóa ở nhiệt độ cao hơn thì sản phẩm có DTBM từ 1500 ÷ 2000 m2/g, tuy nhiên còn phụ thuộc vào cách nung nguyên liệu

Reinoso (1985) điều chế THT từ hạt quả mận, hạt quả đào Tác nhân là CO2, thời gian là 8 ÷ 16 giờ Với sản phẩm THT từ hạt quả mận có thể tích lỗ xốp từ 0,27 ÷ 0,77 cm3/g; sản phẩm THT từ hạt quả đào có lỗ xốp dạng nhỏ từ 0,23 ÷ 0,38 cm3/g Sản phẩm từ hạt quả mận chứa loại lỗ xốp lớn và lỗ xốp trung nhiều hơn so với hạt quả đào

Perez (1991) sản xuất THT từ hạt quả hạnh, tác nhân CO2, bằng phương pháp đốt cháy các hợp chất hữu cơ khoảng 29 ÷ 82% so với khối lượng ban đầu Đầu tiên,

các hạt được than hóa trong đều kiện có khí trơ argon Khi tăng khả năng đốt cháy các hợp chất hữu cơ lên thì cũng làm tăng khả năng hấp phụ và kích thước lỗ xốp nhỏ của sản phẩm THT sau này

Bacaoui (2001) điều chế THT từ phần bã của trái ôliu sau khi đã ép hết dầu, tác nhân là hơi nước, sản phẩm tạo thành có điều kiện hoạt hóa tốt nhất là 68 phút tại nhiệt

độ 822oC Khi kiểm tra chất lượng THT cho kết quả sau:

Khả năng hấp phụ màu XM : 115 ÷ 490 mg/g

Khả năng hấp phụ màu Iodine: 741 ÷ 1.495 mg/g

Diện tích bề mặt ( phương pháp BET) : 541 ÷ 1.270 m2/g

Thể tích lỗ xốp micro : 0,225 ÷ 0,377 cm3/g

2.1.4 Phân loại than hoạt tính

THT có nhiều dạng như: dạng bột, sợi ống, mảnh, ép…mỗi loại có chức năng hấp phụ khác nhau Hiện nay trên thị trường thường sử dụng 3 dạng THT sau:

a Dạng bột cám (Powdered Activeted Carbon- PAC)

Đường kính khoảng 0,15 ÷ 0,25 mm [7], có DTBM riêng lớn Được tạo ra từ quá trình nghiền, tạo ra than ở dạng bột mịn PAC được sử dụng để hấp phụ các chất ở dạng lỏng

Hình 2.1: Than hoạt tính dạng bột

Với tác dụng loại bỏ các chất màu, chất gây mùi, đặt biệt là các chất cặn bẩn trong công nghiệp hóa chất và dược phẩm….Thường dùng khi chất bị hấp phụ là pha lỏng, than có DTBM không lớn lắm, nhưng có độ xốp cao, tạo điều kiện cho quá trình khuyếch tán [16]

b Dạng hạt (Granulated Activeted Carbon – GAC)

GAC có DTBM riêng tương đối lớn Thường dùng để hấp phụ các chất khí, hơi

và khử mùi cho hiệu quả rất tốt [7] Than có độ bền cơ học, có DTBM và dung lượng hấp phụ lớn

Hình 2.2: Than hoạt tính dạng hạt

Tùy thuộc vào kích thước mà loại THT này có chức năng khác nhau [5, 9]:

– Nếu kích thước 8 x 20; 20 x 40; 8 x 30 (tính theo m) dùng cho các chất hấp phụ ở dạng lỏng

– Nếu kích thước 4 x 6; 4 x 8; 4 x 10 (tính theo m) dùng cho các chất hấp phụ là chất khí

Được sử dụng trong các quá trình xử lý nước thải, trong sản xuất mặt nạ phòng tránh khí độc, là chất tải xúc tác…

c Dạng khối đặt (Extrucded solid block - ESB)

Có đường kính khoảng 0,8 ÷ 5mm [7] Được tạo ra nhờ quá trình nén hoặc ép đùn; tùy thuộc vào từng loại khuôn cho ra những hình dạng khác nhau, nhưng thường

là hình trụ ESB sử dụng hấp phụ các chất khí, đặt biệt thích hợp dùng trong các thiết

bị máy móc làm việc với cường độ cao

Hình 2.3: Than hoạt tính dạng khối đặt

Nguyên liệu

*Ngoài ra cũng có một số cách phân loại khác:

1 Phân loại theo mục đích sử dụng: tẩy màu, dùng trong y tế, dùng

 Cấu trúc lỗ xốp lớn dùng để tẩy màu

3 Phân loại theo tính đặt thù riêng: Than dùng để hấp phụ kim loại,

than oxy hóa để xử lý phóng xạ, than dùng trong mặt nạ phòng độc…Phần lớn những than đó đều đã được biến tính, thay đổi tính chất của các nhóm chức hoặc thêm các nhóm chức mới trên bề mặt than, bằng cách tẩm thêm một số chất xúc tác hoặc thực hiện phản ứng oxy hóa

2.1.5 Phương pháp điều chế than hoạt tính

Qui trình công nghệ sản xuất than hoạt tính

Hình 2.4: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất than hoạt tính

Than hóa

Hoạt hóa Phương pháp hóa học, hoặc

vật lý

Sản phẩm than hoạt tính

a Quá trình than hóa

Quá trình than hóa được thực hiện ở nhiệt độ cao, trong môi trường không có khí oxy Giai đoạn đầu của quá trình là làm khô nguyên liệu, cho hơi nước thoát ra hoàn toàn, sau đó là các hợp chất dễ bay hơi và các khí…

Sản phẩm thu được có độ bền vật lý kém hơn so với nguyên liệu ban đầu Than

có được độ xốp vì cấu trúc tinh thể bên trong vẫn được giữ nguyên không đổi, chỉ có

sự giảm đi của các hợp chất dễ bay hơi Sản phẩm sau than hóa có chất lượng tốt nhất nếu hàm lượng cacbon đạt trên 80% [14]

Quá trình than hóa trên nguyên liệu có nguồn gốc thực vật thường bắt đầu ở nhiệt độ trên 170oC, và kết thúc ở 500 ÷ 600oC [16] Quá trình này cần diễn ra nhanh

và hoàn toàn để giảm thời gian cacbon bị phân hủy, sẽ tạo nhiều tro Hiệu suất của quá trình này được qui định bởi hàm ẩm chứa trong nguyên liệu ban đầu Bên cạnh đó sự

ổn định nhiệt độ trong lò nung, và nhiệt độ than hóa không nên quá cao cũng là những yếu tố quan trọng

Theo Smisek và Cerny (1970); Wigmans (1985) yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng than hoạt tính nhiều nhất phải kể đến là hắc ín Sản phẩm phụ này có thể lắp đầy các lỗ xốp, làm ảnh hưởng đến độ xốp của than khi tiến hành hoạt hóa, làm giảm khả năng hấp phụ của THT

b Quá trình hoạt hoá

Có hai phương pháp để tiến hành quá trình hoạt hóa, gồm phương pháp hóa học

và phương pháp vật lý Mục đích của quá trình này là loại bỏ hắc ín, giải phóng các lỗ xốp sau quá trình than hóa, làm tăng khả năng hấp phụ của THT Mặc khác tạo thêm nhiều cấu trúc lỗ xốp nhỏ để tăng DTBM của than

 Phương pháp hoạt hóa hóa học [3, 14]:

Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa thêm một số tác nhân hóa học vào nguyên liệu sau khi than hóa Chúng có tác dụng làm phân hủy hoặc dehydrat các phân

tử hợp chất hữu cơ còn lại, đồng thời làm tăng sự phát triển của các lỗ xốp Nhiệt độ trong quá trình này thấp hơn so với phương pháp hoạt hóa vật lý

Tác nhân hoạt hóa sử dụng nhiều nhất là ZnCl2, H3PO4, Na2SO4, K2S, NaOH,…Các chất này sẽ làm nguyên liệu bị mất nước, sau đó thay đổi cấu trúc khung cacbon, làm xuất hiện lỗ xốp và làm tăng DTBM của than

Những nguyên liệu đều chế THT có nguồn gốc từ thực vật, nên trong thành phần của nó chủ yếu là các bó sợi cellulose được xếp đặt có trật tự Tác nhân hoá học làm cho các sợi này mất liên kết với nhau, trương phồng lên, tuy nhiên vị trí của các sợi cellulose vẫn được giữ nguyên

Đồng thời với quá trình thay đổi cấu trúc và bản chất hóa học của cellulose, hàng loạt các phản ứng khác như phản ứng oxy hóa, phản ứng thủy phân…cũng xảy

ra, giúp hạn chế sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn

Lượng hóa chất tẩm vào nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng, bên cạnh yếu tố nhiệt độ và thời gian hoạt hóa, trong quá trình hoạt hóa [16] Ngoài ra còn

có nhiệt độ lúc tẩm hóa chất, nồng độ của hóa chất được tẩm vào than

Nhưng nhìn chung, khi lượng hóa chất tăng thì tổng số lỗ xốp nhỏ cũng tăng theo Nhiều thực nghiệm cho thấy tác nhân hoạt hóa là ZnCl2 là tốt nhất, nhưng cần xử

lý sạch tác nhân này trong sản phẩm than trước khi đưa ra sử dụng trên thị trường [15]

Bên cạnh đó H3PO4 cũng được sử dụng nhiều vì có thể làm sạch chất này bằng cách sử dụng hơi quá nhiệt thổi qua khối than

 Phương pháp hoạt hóa vật lý [7, 16]:

Tác nhân hoạt hoá là hơi nước, CO2, oxy từ không khí,… thường hoạt hóa ở nhiệt độ 600 ÷ 1200oC, tùy thuộc vào từng loại tác nhân hoạt hóa

– Hoạt hóa than bằng hơi nước:

C + H2O  CO + H2 Phản ứng giữa cacbon và hơi nước là phản ứng trên bề mặt phân chia pha, các phân tử hơi nước tham gia phản ứng trên bề mặt cacbon Theo đó quá trình hình thành

và phân hủy phức chất bề mặt xảy ra trong lớp hấp phụ Tính phức tạp của phản ứng hoạt hóa ở chỗ vật liệu cacbon có cấu trúc xốp, phản ứng hoạt hóa để tạo thêm độ xốp luôn xảy ra trên thành các mao quản

– Hoạt hóa than bằng CO2:

Nghĩa là thực hiện phản ứng CO2 + C Phản ứng có thể xảy ra theo một trong hai cơ chế

Cơ chế A:

C + CO2  Ohp + CO Ohp + C  CO

CO + C  COhp Giả sử CO bị hấp phụ và chiếm giữ các vị trí hoạt động trên bề mặt cacbon, thì phản ứng có tốc độ chậm nhất và nó quyết định tốc độ chung của phản ứng hoạt hóa

Cơ chế B:

C + CO2  Ohp + CO Ohp + C  CO

Cả hai phản ứng này đều quyết định tốc độ chung của quá trình

– Hoạt hóa than bằng O2:

C + O2  CO + CO2 Phản ứng này gặp nhiều khó khăn vì khó khống chế nhiệt độ của lò đốt Ngoài

ra, do tác dụng mãnh liệt của oxy mà hiện tượng cháy không xảy ra trên thành các mao quản mà xảy ra trên bề mặt than

Khi nguyên liệu cháy được khoảng 10% so với khối lượng ban đầu thì cấu trúc cacbon bị phá vỡ, tạo nên các vết nứt lớn bên trong và bên ngoài bề mặt vật liệu Tác nhân hoạt hóa sẽ xâm nhập vào và hoạt hóa để tạo các đường nứt nhỏ hơn, làm tăng DTBM của than, đồng thời làm sạch phần nào các sản phẩm phụ sau than hóa

Do phản ứng với oxy tỏa nhiệt, nên nhiệt độ hoạt hóa thường thấp và khó đều khiển, vì thế tác nhân này ít được sử dụng vì cho hiệu quả không cao Phản ứng với hơi nước, khí CO2 thu nhiệt nên tiến hành ở nhiệt độ cao hơn và dễ khống chế được quá trình chính Vì vậy, đây là phương pháp sản xuất thông dụng nhất

Chế độ hoạt hóa quyết định chất lượng của THT, đó là yếu tố cháy đều trong thể tích hạt than Khi khống chế được quá trình cháy đều thì mức độ cháy của than (phần hao hụt so với nguyên liệu) sẽ quyết định độ xốp của sản phẩm Thông thường quá trình than hóa, hoạt hóa được tách riêng Nhưng hiện nay được tiến hành liên tiếp cùng nhau Sản phẩm thu được có hiệu suất và khả năng hấp phụ cao hơn

2.1.6 Cấu trúc của than hoạt tính

a Cấu trúc tinh thể của THT

Thành phần chủ yếu của THT là cacbon, ngoài ra còn có lượng nhỏ các oxit kim loạitồn tại dưới dạng tro, hàm lượng phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu

Cấu trúc tinh thể của THT được hình thành từ sự sắp xếp của các nguyên tử cacbon trên đỉnh lục giác đều, kích thước mỗi cạnh là 1,45Ao Các vi tinh thể này tạo thành các lớp cách nhau 3,35Ao [16]

Hình 2.5: Cấu trúc tinh thể của than hoạt tính

Các nhà khoa học khi nghiên cứu đã chia vật liệu cacbon (trừ kim cương ) thành hai lớp:

 Lớp không graphip hóa: Trong thành phần cấu tạo có chứa khá nhiều oxy và một lượng nhỏ hidro, liên kết ngang giữa các tinh thể cơ bản lân cận tăng mạnh, có sự định hướng ngẫu nhiên với nhau, tạo ra khối rắn

Theo Wolff (1959), qua thực nghiệm cho thấy rằng ở nhiệt độ trên 1000oC thì bắt đầu có sự chuyển hóa từ dạng không graphit hóa sang dạng graphit hóa

THT thuộc loại vật liệu cacbon không graphit hóa, các tinh thể cơ bản trong THT không có cấu trúc hoàn chỉnh như graphit, nên các mặt song song dễ bị xê dịch một cách ngẫu nhiên và có hiện tượng xen phủ lẫn nhau Tùy thuộc vào mức độ liên kết giữa các tinh thể mà DTBM riêng của THT đạt giá trị từ 400 ÷ 1.000 m2/g

b Cấu trúc xốp của THT

Danh từ xốp chỉ thể tích các lỗ xốp tính cho một đơn vị khối lượng (cm3/g) than hay chất hấp phụ nói chung

Hình 2.6: Cấu trúc lỗ xốp của than hoạt tính

Quá trình hoạt hóa làm sạch bề mặt than khỏi các hợp chất hữu cơ cũng là làm sạch các dạng cacbon không tổ chức, đồng thời còn phá hủy một phần các tinh thể cacbon tạo thêm không gian trống giữa các tinh thể, tạo thêm độ xốp cho than

Khi hoạt hóa trong đều kiện thích hợp sẽ tạo ra trong than một lượng lớn các mao quản vì bên cạnh việc hình thành các lỗ xốp mới luôn luôn có sự mở rộng kích thước của các lỗ xốp có sẵn

Các dạng xốp trong THT:

Hình 2.7: Các dạng lỗ xốp của than hoạt tính

 Dạng xốp lớn (Macro pores):

Các lỗ thông trực tiếp ra ngoài bề mặt than, tạo đường dẫn để phân tử các chất

bị hấp phụ đi đến các lỗ xốp trung và lỗ xốp nhỏ nằm sâu trong hạt than Kích thước lỗ 1.000 ÷ 2.000Ao, DTBM riêng khoảng vài chục m2/g [14] Đối với lỗ xốp lớn không xảy ra quá trình hấp phụ, vì thế không có sự ngưng tụ trong mao quản

Loại này chỉ được sản xuất khi có nhu cầu đặc biệt

Những lỗ xốp có kích thước lớn, có thể quan sát trực tiếp bằng kính hiển vi quang học

Hình 2.8: Cấu trúc lỗ xốp lớn của than hoạt tính

 Dạng xốp trung (Meso pores):

Là đường dẫn để các phân tử chất bị hấp phụ đi đến các lỗ xốp nhỏ Có kích thước lỗ trung bình 15 ÷ 1.000Ao, DTBM riêng khoảng vài trăm m2/g [14]; vì thế có

sự ngưng tụ mao quản, xuất hiện quá trình hấp phụ THT loại này thường được sản xuất từ than gỗ, mùn cưa, trấu, bã mía,…dùng để tẩy màu, tẩy mùi cho dung dịch

Lỗ xốp nhỏ

từ than đá, than gáo dừa…độ bền cơ học cao dùng cho xử lý nước, hấp phụ nguyên tố phóng xạ

Vì kích thước lỗ rất nhỏ nên vẫn chưa quan sát được trực tiếp dạng lỗ xốp này bằng kính hiển vi điện tử

Hình 2.10: Cấu trúc trúc lỗ xốp nhỏ của than hoạt tính

Tóm lại, DTBM và thể tích riêng của các lỗ xốp trong than phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu và phương pháp chế tạo

c Cấu trúc bề mặt và đặt tính hoá học của THT

Đặt tính hấp phụ của THT được xác định không bởi cấu trúc lỗ xốp mà bởi thành phần hóa học của than

Vấn đề được quan tâm nhiều nhất ở đây là oxy và hidro – là những tạp chất có khả năng liên kết hoá học, là bộ phận hữu cơ của than Chúng có trong nguyên liệu ban đầu và còn thừa lại trong cấu trúc THT sau quá trình than hóa

ra HPHH, lúc này nhiệt hấp phụ khoảng 20 Kcal/mol [7]

Sự có mặt của oxy trên bề mặt THT ít ảnh hưởng đến quá trình HPVL của các chất hữu cơ không phân cực, nhưng lại làm tăng sự hấp phụ các phần tử hữu cơ có cực, đặc biệt trong môi trường có sự tham gia của nước

 Sự có mặt của hidro:

Hidro có mặt trong nguyên liệu cũng ảnh hưởng không kém so với oxy, vì hidro tồn tại dưới dạng mắc xích gắn vào đường viền mặt phẳng vòng lục giác trong cấu trúc

tinh thể của cacbon, và sẽ ra khỏi nguyên liệu khi nhiệt độ hoạt hóa khoảng 990oC [15] Vì vậy, cấu trúc của THT sẽ không còn bền vững nếu nhiệt độ hoạt hóa tiếp tục tăng, THT sẽ có hiện tượng bị nức, dễ vỡ vụng

2.1.7 Ứng dụng của THT

Trước năm 1945, THT được sử dụng chủ yếu để tẩy màu trong công nghiệp sản xuất đường, dầu ăn và một số ngành nghề khác như xử lý nước thải, khí thải, hoặc lọc nước vai trò của THT lúc bấy giờ vẫn chưa được tận dụng triệt để, nên tình hình sản xuất THT không phát triển mà gần như bị đình trệ lại

Nhưng bắt đầu từ sự kiện quân Đức quyết định dùng vũ khí hoá học để tham chiến với Pháp, Nga thì vai trò của THT được nâng lên một vị trí mới

Quân Đức chế tạo mặt nạ phòng độc phục vụ cho binh lính của mình, mà bộ phận quan trọng nhất của mặt nạ phòng độc là lớp THT đệm bên trong

Chiến tranh Thế Giới thứ I, II tiếp tục nổ ra Các loại vũ khí hoá học được sử dụng nhiều hơn, mức độ độc hại ngày càng cao Nhiều nhà khoa học của các nước đã thực hiện những công trình nghiên cứu, đều chế ra những loại THT đặc biệt phục vụ nhu cầu chiến tranh

Bên cạnh đó THT cũng được ngành công nghiệp sử dụng nhiều hơn hẳn, bởi họ phát hiện những đặc tính vượt trội khác của THT, đó là khả năng tách riêng các loại hỗn hợp khí, khả năng thu nhận lại dung môi, loại bỏ kim loại nặng

Có thể khái quát qua vài ứng dụng của THT trong một số ngành tiêu biểu như sau:

– Trong y tế (cacbon medicinalis _ than dược): để tẩy trùng và độc tố sau khi bị ngộ độc thức ăn

– Trong công nghiệp hóa học: làm chất xúc tác và chất mang cho các chất xúc tác khác

– Trong kỹ thuật: làm một thành phần của bộ lọc khí ( trong đầu lọc thuốc

lá, trong tủ mát, máy đều hòa nhiệt độ)

– Trong xử lý nước: tẩy các chất bẩn vi lượng

– Tác dụng cực tốt trong phòng tránh tác hại của tia đất

Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của THT là: chất không độc (kể cả khi đã ăn phải), giá thành sản xuất rẻ, và đồng thời cũng xử lý rất dễ sau khi đã dùng (bằng cách đốt) Nếu như các chất đã được lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại từ tro đốt cũng rất dễ

2.1.8 Tái sinh THT [6, 9]

Sự ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của THT đó là than bị bão hòa bề mặt hấp phụ do các chất ô nhiễm khác nhau gây ra

Để phục hồi lại khả năng hấp phụ của THT có các cách như sau:

a Tái sinh THT bằng cách dùng hơi nước

Sử dụng hơi nước quá nhiệt để làm thông thoáng bề mặt than, các phân tử bụi bẩn sẽ bị lôi cuốn bởi hơi nước ra khỏi bề mặt than Đồng thời khi xử lý ở nhiệt độ cao thì một số loại vi khuẩn bám vào than sẽ bị tiêu diệt theo

Nhưng phương pháp này không thường sử dụng vì cho hiệu quả không cao

b Tái sinh bằng nhiệt

Phương pháp này thường được sử dụng vì cho kết quả xử lý khá tốt và không tốn kém nhiều

Dùng lò nung ở nhiệt độ khoảng 800oC để nhiệt phân và đốt các chất đã được hấp phụ lên THT Cần có thiết bị để theo dõi và đều chỉnh áp suất một cách thích hợp,

để không làm cháy than

Nhưng phương pháp này lại có hai nhược điểm:

– Vốn đầu tư lớn, vì lò cần có thiết bị đều khiển áp suất và nhiệt độ,

có hệ thống làm khô nước ở cửa vào và làm ẩm than ở cửa ra – Tổn thất than lớn, khoảng 7 ÷ 10% sau tái sinh Nghĩa là sau 10 ÷

14 lần tái sinh cần thay toàn bộ lượng THT

Nếu sử dụng điện để nung thì sẽ giảm được tổn thất, nhưng chi phí điện năng đắt

c Tái sinh hóa học

Dựa vào tính chất của chất bị hấp phụ mà sử dụng dung môi thích hợp để làm tan hoặc rửa trôi CBHP Phương pháp này có ưu điểm là không làm tổn thất THT nhiều, chỉ khoảng 1% sau mỗi lần tái sinh

d Tái sinh sinh học

Dùng các loại vi sinh vật đặt biệt để phân huỷ hoặc làm biến đổi tính chất của CBHP Nhưng phương pháp này chỉ cho những loại THT đặc biệt (than dược), chưa được sử dụng trong công nghiệp

2.1.9 Tình hình sản xuất THT ở nước ta

Mặc dù từ những năm 1960 nước ta đã bắt đầu nghiên cứu và sản xuất THT Đầu tiên phải kể đến là Viện Hóa Học Quân Sự đã nghiên cứu và sản xuất THT từ antraxit, gáo dừa, bã mía

Tiếp theo là Viện Hóa Học Công nghiệp và Trung tâm nghiên cứu sản xuất THT trường Đại học Bách Khoa, nhưng chỉ mới ở qui mô pilot

Xí nghiệp THT tẩy màu của công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc, sử dụng nguyên liệu từ than gỗ Hàng năm xí nghiệp sản xuất được khoảng 200 tấn sản phẩm dạng bột, nhưng hiện nay đang gặp rất nhiều khó khăn vì thiếu nguyên liệu

Bộ Quốc Phòng sản xuất THT từ antraxit để dùng trong mặt nạ phòng độc Đại học Bách Khoa Hà Nội có dây chuyền sản xuất tại Bến Tre, đã thử nghiệm đều chế THT từ gáo dừa

Công ty THT Trà Bắc – một cơ sở liên kết giữa công ty phân đạm và hóa chất

Hà Bắc với tỉnh Trà Vinh, sản xuất THT từ gáo dừa Hàng năm công ty có khả năng sản xuất được 1000 tấn THT, sản phẩm chủ yếu xuất khẩu sang Nhật Bản Nhưng vài năm trở lại đây công ty gặp khó khăn lớn do giá nguyên liệu tăng vọt từ 1 triệu đồng/tấn gáo dừa, nay là 3 triệu đồng/tấn

Xưởng sản xuất THT của Trung tâm công nghệ xử lý môi trường (Bộ tư lệnh hóa học) và dây chuyền tẩm xúc tác, phụ gia lên THT với công suất 20 ÷ 30 tấn/năm;

Hiện nay nhu cầu sử dụng THT trong nước ngày một tăng, lượng than sản xuất

ra không đủ cung cấp cho thị trường trong nước Hai nhà máy sản xuất THT tại Bến Tre và Trà Vinh do thiếu nguyên liệu gáo dừa nên đã phải tạm ngừng hoạt động

Hàng năm nước ta đều phải nhập một lượng lớn THT từ nước ngoài như: THT của công ty Takedu (Nhật Bản); Norit ( Hà Lan); Acticarbon, CECA (Pháp); hãng Bayer (CHLB Đức); THT của Trung Quốc để phục vụ cho một số ngành:

– Công nghiệp chế biến thực phẩm: tẩy màu trong quá trình sản xuất bột ngọt, dầu thực vật, mía đường

– Xử lý môi trường: khử mùi, màu của nước và khí thải

– Y khoa: hấp phụ độc tố trong ruột, dạ dày của bệnh nhân bị ngộ độc

– Các ngành nghề khác: làm tác nhân xúc tác trong các phản ứng hoá học, hấp phụ một số tia có hại phát ra từ môi trường xung quanh

2.2 Tổng quan về cây ca cao

2.2.1 Lịch sử phát triển của cây ca cao [1, 2]

Nguồn gốc của cây cao cao ở lưu vực sông Amazon, với hai loại chính là

Criollo và Forastero

Hình 2.11: Ca cao Criollo

Hình 2.12: Ca cao Forastero

Ca cao đã được sử dụng rộng rãi từ thế kỷ thứ 6 ở các bộ tộc Maya và đến thế

kỷ 16 lưu hành rộng rãi ở Trung Mỹ

Từ thế kỷ 16 ca cao bắt đầu phát triển rộng ra các nước khác trên thế giới, trước hết là Nam Mỹ và các vùng biển ở Caribble như: Venezuela, Jamaica, Haiti

Đầu thế kỷ 17, ca cao được trồng nhiều ở Philippin, sau đó tiếp tực mở rộng ra

Ấn độ, Srilanka

Đầu thế kỷ 19, ca cao được xuất khẩu với sản lượng 2000 ÷ 5000 tấn từ các nước Nam Mỹ Cuối thế kỷ 19, ca cao được trồng ở các nước Tây Phi, trước hết là Ghana, Nigeria

Trong giai đoạn 1945 – 1985, năm cường quốc ca cao là: Brazil (19%), Camerun (6%), Ghana (11%), Ivory Coast (30%), Nigeria (6%)

Từ năm 1985 trở lại đây, các nước Châu Á bắt đầu phát triển mạnh ca cao, trước hết ở các nước Malaysia, Indonesia, Ấn Độ, Srilanka…

Ở Việt Nam, ca cao được du nhập từ những năm 1960, theo chân các nhà truyền giáo phương Tây, nhưng chưa được người dân quan tâm vì họ còn chưa có kinh nghiệm và thị trường tiêu thụ Những năm 2000 diện tích trồng ca cao ở Việt Nam tăng lên đáng kể Hiện nay, 6 tỉnh trồng ca cao nhiều nhất ở nước ta là: Đak Lak, Đak Nông, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Phước, Tiền Giang, Bến Tre

2.2.2 Hiện trạng ca cao ở Việt Nam [10]

a Diện tích – Năng suất

Cây ca cao đã được trồng ở Việt Nam từ những năm 1960, nhưng sau đó chỉ dừng lại trồng thử nghiệm do không có thị trường tiêu thụ

Đa số giống ca cao được trồng hiện nay ở các tỉnh phía Nam đều do trường ĐH Nông Lâm cung cấp Ở khu vực Tây Nguyên còn có thêm nguồn giống của Viện Nghiên Cứu Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên

Giống ca cao được trồng chủ yếu có 2 loại:

– Các dòng ca cao vô tính nhập nội bước đầu đã qua khảo nghiệm, chiếm 82,2%

Trong đó có 8 dòng là: TD1, TD2, TD3, TD5, TD6, TD8, TD10 và TD14 của trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM và 5 cây ca cao đầu dòng của Viện KHKT Nông Lâm Tây Nguyên được Bộ Nông Nghiệp và PTNT công nhận cho phép phát triển ở phía Nam

– Các cây hạt lai từ các cặp lai đã biết trước bố mẹ, chiếm 17,8%

Ngoài ra còn có một số cây được trồng từ việc gieo ươm hạt của trái ca cao thương phẩm

Những năm 2000, diện tích trồng cây ca cao ở Việt Nam tăng lên khi một số công ty tổ chức thu mua, tiêu thụ hạt ca cao sơ chế cho nông dân

Với sự hỗ trợ của Bộ Nông Nghiệp và PTNT thông qua chương trình khuyến nông quốc gia, sự hỗ trợ của Dự án quốc tế Success Alliance nên diện tích cây ca cao

đã dần khôi phục và tăng mạnh

Bảng 2.3: Diện tích và năng suất của cây ca cao

Năm Chỉ tiêu

1999 - 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Tổng diện tích lũy

b Chính sách đầu tư và định hướng phát triển trong tương lai

Nguồn kinh phí khuyến nông nhà nước hỗ trợ cho 6 tỉnh trồng ca cao: Đak Lak, Đak Nông, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Phước, Tiền Giang, Bến Tre là 1,428 tỉ đồng để

tổ chức các lớp tập huấn kỹ thuật trồng ca cao, xây dựng một số mô hình trình diễn và thông tin quảng bá

Dự án Success Alliance hỗ trợ đầu tư chương trình phát triển ca cao bền vững ở

4 tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, Bến Tre, Bình Phước, Tiền Giang trong 3 năm từ 2004 –

2006 và có kế hoạch tiếp tục hỗ trợ phát triển ca cao ở tỉnh Đak Lak thông qua Trung Tâm Khuyến Nông Quốc Gia trong 3 năm tới Dự kiến đến năm 2010 tổng diện tích ca cao ở Việt Nam là 200.000 ha, trong đó có 10.000 ha diện tích cho thu hoạch với sản

lượng 10.000 tấn hạt khô

2.2.3 Nguyên liệu vỏ quả ca cao

a Nấm bệnh chính gây hại trên vỏ quả ca cao [1, 2, 5]

Nấm bệnh là một trong những vấn đề đáng lo ngại của các nhà vườn trồng ca

cao Trong đó bệnh thối trái do nấm Phytophthora Palmivora gây ra là một bệnh để lại

hậu quả nghiêm trọng nhất, bệnh xảy ra làm giảm năng suất từ 20 ÷ 30%, đôi khi đến

90% hoặc mất trắng

Hình 2.13: Nấm Phytophthora Palmivora

Vết bệnh có thể xuất hiện ở bất cứ vị trí nào trên quả Quả có thể nhiễm bệnh từ giai đoạn còn non đến trưởng thành Đầu tiên thường là các chấm nhỏ không màu, sau

đó phát triển thành màu nâu và liên kết thành mảng lớn lan dần các quả Trên vết bệnh

thường có một vết bột màu trắng, đó là các túi bào tử của nấm Phytophthora

Sau khoảng 4 ÷ 6 ngày, quả trở thành màu đen, lớp bột màu trắng ít dần, quả

thối và rụng Vết thối của quả do nấm Phytophthora thường làm vỏ quả mềm và nơi bị

thối lõm xuống Theo McMahon và Purwantara (2004) cho đến nay trên thế giới đã

phát hiện ra 8 loài nấm Phytophthora gây hại trên cây ca cao là: P.palmivora, P.megakarya, P.Capsici, P.katsurae, P.citrophthora, P.arecae, P.nicotianae, P.megasperma

Trong đó xuất hiện phổ biến nhất là loài P.palmivora Chỉ riêng loài này đã làm

thiệt hại hàng năm khoảng 1 tỷ USD trên cây ca cao

Hình 2.14: Nấm Phytophthora trên vỏ quả ca cao

– Khi quả mới chín cần thu hoạch ngay, không để quả chín quá lâu trên cây – Không nên chôn vỏ quả trong vườn ca cao nhất là các vỏ đã bị bệnh vì nấm

Phytophthora - là loại nấm gây hại trong đất ngay cả khi gặp các đều kiện

bất lợi ( khô hạn, nhiệt độ cao, )

b Các thành phần chính trong vỏ quả ca cao và ứng dụng

 Thành phần của vỏ quả ca cao:

Trong vỏ quả ca cao chứa rất nhiều chất như: chất khoáng, chất màu, chất gum, chất xơ khá phong phú và cần thiết để ứng dụng trong các ngành công nghiệp

Nhưng vì vẫn còn ít người quan tâm đến vấn đề ứng dụng vỏ quả ca cao nên trong suốt một thời gian dài nguồn “tài nguyên phụ phế phẩm” này bị bỏ đi một cách hoan phí

Vài chục năm gần đây khi ngành công nghiệp chế biến ca cao ngày càng phát triển mạnh, việc giải quyết vấn đề về vỏ quả ca cao - một phụ phế phẩm, ngày càng được quan tâm nhiều hơn

Các nhà khoa học đã tiến hành phân tích thành phần các chất trong vỏ quả ca cao để có thể đưa vỏ quả ca cao vào những ứng dụng có ích phục vụ cho đời sống con người

Bảng 2.5: Thành phần các chất khoáng trong vỏ quả ca cao [17, 18]

Khoáng chất Khối lượng

 Một vài ứng dụng quan trọng hiện nay của vỏ quả ca cao:

– Phân bón từ vỏ quả ca cao:

Trước đây, những người nông dân sau khi đã tách lấy phần hạt ca cao để chuẩn

bị cho giai đoạn lên men, phần vỏ quả ca cao còn lại thường được rải trực tiếp dưới

– Thức ăn cho gia xúc:

Theo Wood và Lass (1985), vỏ quả ca cao khô hoặc còn tươi là nguồn thức ăn mới cho gia xúc hiện nay Tùy thuộc vào cách phối chế trong giai đoạn chế biến mà sản phẩm này có thể phục vụ cho từng loài gia xúc khác nhau Có khoảng 20% vỏ quả

ca cao phục vụ cho nhu cầu làm thức ăn cho gia cầm; 30 ÷ 50% cho heo; 50% cho cừu, dê và các vật nuôi lấy sữa

– Sử dụng làm chất đốt:

Do hàm lượng kali trong vỏ khá cao, nên vỏ quả ca cao sau khi phơi khô có thể

sử dụng làm chất đốt rất tốt Một số hộ nông dân trồng ca cao ở các tỉnh: Bà Rịa – Vũng Tàu, Bến Tre, Tây Nguyên… thường sử dụng phương pháp này để giải quyết vấn đề phế phụ phẩm vỏ quả ca cao

– Công nghiệp sản xuất xà phòng:

Trong vỏ quả ca cao chứa khoảng 3 ÷ 4% muối kali theo Oduwole, Arueya (1990) và Arueya (1991) Loại muối này có độ tinh khiết khoảng 92%, muối được cho