Nghiên cứu tận dụng tro của lò đốt công nông nghiệp làm vật liệu xây dựng

Chính vì vậy, cần có những phương pháp, những nghiên cứu khả thi, hiệu quả để tận dụng nguồn tro của các lò đốt công nông nghiệp và đề tài " Nghiên cứu tận dụng tro của lò đốt công nông

TPHCM, tới nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: " Nghiên cứu tận dụng tro của các lò đốt công nông nghiệp làm vật liệu xây dựng"

Em xin cam đoan:

 Kết quả của đồ án này là kết quả làm việc của bản thân dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn

 Các số liệu trong đồ án là số liệu thực tế và có dẫn chứng

 Những tài liệu thu thập đều có dẫn chứng

 Em xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình

Tp.HCM, Ngày 18 tháng 08 năm 2018

Chương Anh Hoài

tại trường Đại Học Công Nghệ TP HCM với sự truyền đạt, hướng dẫn tận tình của các Thầy Cô, sự giúp đỡ của bạn bè, sự cổ vũ, động viên của những người thân trong gia đình

Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường đã tạo những điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất cho sinh viên chúng em tiến hành làm Đồ Án Tốt Nghiệp này

Em xin cảm ơn toàn thể các Thầy Cô Viện khoa học ứng dụng Hutech – Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM

Em xin cảm ơn Cô Th.S Vũ Hải Yến, người đã giảng dạy và hướng dẫn tận tình để em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những người thân trong gia đình đã tạo mọi điều kiện để em được học tại ngôi Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM

Vì thời gian quá hạn hẹp và trình độ hiểu biết còn hạn chế, nên Đồ Án Tốt Nghiệp của em sẽ còn nhiều điều thiếu sót Em rất mong được sự thông cảm, đóng góp ý kiến và sửa đổi của quý Thầy Cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, Ngày 18 tháng 08 năm 2018

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2.Mục đích của đề tài 2

3.Nội dung nghiên cứu 2

4.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5.Địa điểm thí nghiệm và thời gian thí nghiệm 3

6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 3

6.1.Ý nghĩa khoa học 3

6.2.Ý nghĩa thực tiễn 3

7.Phương pháp nghiên cứu 4

7.1.Phương pháp luận 4

7.2Phương pháp nghiên cứu 4

8.Kết cấu đề tài 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU 5

1.1.Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp 5

1.1.1.Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp 5

1.1.2.Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp 6

1.2.Tổng quan về vỏ trấu 6

1.2.1.Nguồn gốc của vỏ trấu 6

1.2.2.Hiện trạng của vỏ trấu ở Việt Nam 8

1.2.3.Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay 10

1.2.3.1 Sử dụng làm chất đốt 10

1.2.3.2 Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu 12

1.2.3.3 Trấu và các phế phẩm khác có thể làm pin sạc 13

1.2.3.4 Dùng vỏ trấu để lọc nước 14

1.2.3.5 Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung 14

1.2.3.6 Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao 15

1.2.3.7 Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ 17

1.2.3.8 Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng 18

1.2.3.9 Vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch 19

1.2.4.Thành phần hóa học của vỏ trấu và tro trấu 20

1.2.4.1.Thành phần hóa học của vỏ trấu 20

1.2.4.2 Thành phần hóa học của tro trấu 21

1.3 Tổng quan về rơm rạ 22

1.3.1Nguồn gốc của rơm rạ 22

1.3.2 Hiện trang rơm rạ tại Việt Nam 24

1.3.3.Ứng dụng của rơm rạ hiện nay 26

1.3.3.1Sử dụng rơm rạ để trồng nấm 26

1.3.3.2Sử dụng rơm rạ để làm phân hữu cơ 28

1.3.3.3 Sử dụng rơm rạ để sản xuất dầu sinh học 30

1.3.3.4 Sử dụng rơm rạ để tạo ra điện 31

1.3.3.5Sử dụng rơm rạ trong thủ công mỹ nghệ 32

1.4Tổng quan về xi măng 34

1.4.1 Định nghĩa xi măng 34

1.4.2Nguồn gốc của xi măng 35

1.4.3 Thành phần hóa học của clinke Portland biểu thị bằng hàm lượng % các oxit 35

1.4.4.Ứng dụng 35

1.5.Tổng quan về phụ gia trong vật liệu xây dựng 36

1.6.Tổng quan về sử dụng phụ gia tại Việt Nam 36

1.6.1.Nhu cầu về sử dụng phụ gia 36

1.6.2.Lịch sử dùng phụ gia 37

1.7.Vữa xây dựng 38

1.7.1.Khái niệm chung 38

1.7.2.Vật liệu chế tạo vữa 38

1.7.2.1.Chất kết dính 38

1.7.2.2.Cốt liệu 38

1.7.2.3.Phụ gia 38

1.7.2.4.Nước 39

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 40

2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 40

2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 41

2.2.1 Đề tài Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng (Vũ Thị Bách, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh,2010) 41

2.2.2 Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng” (Nguyễn Thị Chiều Dương, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2011) 42

2.2.3 Đề tài “Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ tro trấu bằng phương pháp sinh học để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.” (Vương Mỹ Ngọc, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thàng Phố Hồ Chí Minh) 45

2.2.4 Đề tài “ Nghiên cứu tinh luyện SiO 2 từ vỏ trấu, rơm để sản xuất vật liệu xây dựng” (Nguyễn Thị Huỳnh Như - Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thàng Phố Hồ Chí Minh) 49

2.2.5 Nhận xét về ba phương pháp 50

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51

3.1 Nội dung nghiên cứu 51

3.2 Phương pháp nghiên cứu 52

3.2.1 Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu thử nghiệm trên 3 mẫu: mẫu tro lấy từ lò bánh tráng, mẫu tro đốt chất thải công nghiệp của công ty BIWASE, mẫu SiO2 đã tinh luyện từ tro 52

3.2.2 Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu 59

3.2.3 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu 60

3.2.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất cơ lý 65

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 69

4.1 Các sản phẩm trong quá trình làm thí nghiệm 69

4.2Kiểm tra hoạt tính của vật liệu 71

4.3 Mẫu đối chứng 75

4.4 Mẫu SiO2 tinh luyện từ tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng 76

4.5 Mẫu tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng 77

4.6 Mẫu tro của lò đốt xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương 78

4.7 Kết quả trung bình của độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

1 Kết luận 86

2 Kiến nghị 87

3 Hướng phát triển 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sản lượng một số loại cây trồng qua các năm

(theo Cục thống kê 2010) 5

Hình 1.2 Cây lúa 8

Hình 1.3 Vỏ trấu 8

Hình 1.4 Vỏ trấu được đổ bỏ ra sông 9

Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng trong sinh hoạt 10

Hình 1.6 Lò nung gạch sử dụng trấu 11

Hình 1.7 Máy ép củi trấu 12

Hình 1.8 Thanh củi trấu sau khi ép 13

Hình 1.9 Vật liệu aerogel làm vật liệu cách âm và cách nhiệt 17

Hình 1.10 Sản phẩm làm từ vỏ trấu 18

Hình 1.11 Đốt gốc rạ trực tiếp ngoài đồng 25

Hình 1.12 Đốt rơm trên các tuyến dường giao thong 26

Hình 1.13 Trồng nấm rơm 27

Hình 1.14 Nấm rơm sau khi thu hoạch 28

Hình 1.15 Tranh phong cảnh làm từ rơm 33

Hình 1.16 Nhà làm bằng rơm 34

Hình 2.1 a.Gel (môi trường kiềm) b.Gel (môi trường trung tính) c.Gel sau khi rửa d.Sấy Gel e.Gel sau khi sấy f.Nung Gel g.Gel sau khi nung 44

Hình 3.1 Tro trấu từ lò bánh tráng 52

Hình 3.2 Tủ sấy 53

Hình 3.3 Hút ẩm 53

Hình 3.4 Cân mẫu tro trấu 54

Hình 3.5 Cho 250ml NaOH 5M vào tro trấu 54

Hình 3.6 Đun cách thủy mẫu tro 55

Hình 3.7 Lọc dung dịch 55

Hình 3.8 Dung dịch thu được sau lọc 56

Hình 3.9 Gel thu được khi cho HCl vào 56

Hình 3.10 Gel sau khi cho nước sạch vào để loại bỏ Cl dư 57

Hình 3.11 Sấy Gel ở 105oC 57

Hình 3.12 Sản phẩm thu được sau khi nung 58

Hình 3.13SiO2 thu được sau khi nghiền và rây 58

Hình 3.14Thiết bị khuấy trộn 61

Hình 3.15 Bàn giằng 62

Hinh 3.16 Mẫu sau khi tháo khuôn 64

Hình 3.17 Mẫu được ngâm trong nước 66

Hình 3.18 Đo độ bền uốn của mẫu 67

Hình 3.19 Đo độ bền nén của mẫu 67

Hình 3.20 Khuôn đúc mẫu 40x40x160mm 68

Hình 4.1 SiO2 thu được sau quá trình tinh chế bằng phương pháp hóa học 69

Hình 4.2 Tro trấu nguyên chất từ lò đốt sản xuất bánh tráng 70

Hình 4.3 Tro từ lò đốt của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương 70

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện độ ẩm của vật liệu 72

Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện độ hấp thu nước của vật liệu 73

Hình 4.6 Biểu đồ thể hiện khối lượng thể tích của vật liệu 74

Hình 4.7 Mẫu đối chứng sau quá trình đúc 75

Hình 4.8 Mẫu SiO2 sau quá trình đúc 76

Hình 4.9 Mẫu tro trấu nguyên chất sau quá trình đúc 77

Hình 4.10 Mẫu Tro từ lò đốt XN xử lý chất thải sau khi đúc 78

Hình 4.11 Biểu đồ thể hiện độ bền uốn và độ bền nén của 80

Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện độ bền uốn của các mẫu vữa theo từng tỉ lệ 80

Hình 4.13 Biểu đồ thể hiện độ bền nén của các mẫu vữa theo từng tỉ lệ 83

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hữu cơ của vỏ trấu 20

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của vỏ trấu 21

Bảng 1.3 Các thành phần oxit có trong tro trấu 21

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của rơm 22

Bảng 1.5 Thành phần tro của rơm rạ 23

Bảng 1.6 Hàm lượng các oxit trong clinke Portland 35

Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính vật liệu 41

Bảng 2.2 kết quả đo độ bền nén trung bình của mẫu vữa 42

Bảng 2.3 Bảng tần suất theo dõi các chỉ tiêu 46

Bảng 2.4 Kết quả các thông số chỉ tiêu sau 31 ngày ủ 48

Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn giữa phụ gia và xi măng 69

Bảng 4.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính của vật liệu 79

Bảng 4.2 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu đối chứng 83

Bảng 4.3 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu SiO2 tinh luyện từ

tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng 84

Bảng 4.4 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng 85

Bảng 4.5 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu tro của lò đốt xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương 86

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nông nghiệp và công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội Nhất là trong giai đoạn hiện nay nước ta đang hòa nhập với cộng đồng thế giới nhưng vấn đề về môi trường là một điều đáng lo ngại nhất Những thập niên gần đây nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đưa nghành công nghiệp và nông nghiệp lên sự phát triển Về ngành nông nghiệp năm 2010, sản lượng lúa của nước ta đạt gần 40 triệu tấn Và các ngành công nghiệp củng phát triển một phần không kém so với ngành nông nghiệp, các nghành thuộc da, dệt vải… Các ngành công nông nghiệp phát triển ngày càng nhiều thì phát sinh lượng chất thải ngày càng cao và việc sử dụng các chất thải phát sinh ra từ ngành công nông nghiệp để tận dụng vào mục đích khác chưa được chú trọng đến nhiều Về ngành nông nghiệp khối lượng trấu phát sinh nhiều, với cách tận dụng trấu theo kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá thể… thì lượng vỏ trấu chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ Trấu thải ra từ các nhà máy xay xát không nơi tiêu thụ, không kho bãi chứa chỉ còn cách thải xuống kênh rạch, sông ngòi Hậu quả làm ô nhiễm môi trường nước

và mùi hôi làm ảnh hưởng đến đến sinh hoạt của người dân Về nghành công nghiệp việc phát sinh các loại phế thải công nghiệp như da giày, túi xách, các sản phẩm mỹ nghệ về da chưa được xử lý triệt để gây ô nhiễm cho người dân

Do vậy, phải tính đến hướng giải quyết các loại phế thải công nông nghiệp này để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường

Từ hiện trạng tình hình xử lý vỏ trấu lãng phí và song theo đó là các thành phần tạp chất của công nghiệp tăng lên đáng kể và gây nhiều khó khăn cho con người Một trong các phương pháp xử lý nhanh chóng và hiệu quả nhất là đốt Nhưng bên cạnh đó, tro của lò đốt lại tiếp tục gây ô nhiễm môi trường Tìm ra cách giải quyết tro từ các lò đốt sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm ra môi

trường Trong khi đó, tro trấu chứa SiO2, và các tạp chất của các xí nghiệp ngành da là chất rất cần thiết cho ngành xây dựng và một số ngành khác nhưng giá thành nhập khẩu lại cao

Chính vì vậy, cần có những phương pháp, những nghiên cứu khả thi, hiệu quả để tận dụng nguồn tro của các lò đốt công nông nghiệp và đề tài " Nghiên cứu tận dụng tro của lò đốt công nông nghiệp làm vật liệu xây dựng" hướng đến mục tiêu tạo ra loại vật liệu xây dựng chất lượng cao, thân thiện với môi trường từ tro của lò đốt công nông nghiệp ở Bình Dương, nhằm tận dụng các phế phẩm này như nguồn nguyên liệu hiệu quả, bền vững, tạo điều kiện phát triển, cũng như cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường do các phế phẩm này gây ra

2 Mục đích của đề tài

- Tận dụng tro đốt từ lò đốt chất thải nông nghiệp và công nghiệp để sản xuất vật liệu xây dựng Nghiên cứu tận dụng tro của lò đốt một số chất thải bao gồm tro trấu, tro đốt chất thải công nghiệp để tinh chế SiO2 nhằm tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao

- Tinh luyện SiO2 từ tro đốt để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao

3 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về tình hình phế phẩm công nông nghiệp hiện nay

- Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế tro của các lò đốt công nông nghiệp

- Thu thập nhu cầu của ngành vật liệu xây dựng trong nước và thế giới, cách đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng

- Đo đạc tính chất cơ lý, hóa học của vật liệu xây dựng làm từ tro trấu, và tro của các lò đốt công nghiệp

- Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn SiO2 tinh chế từ tro trấu và tro của các lò đốt công nghiệp trong việc sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường

4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Thí nghiệm và ứng dụng trên tro của các lò đốt công nông nghiệp ở Bình Dương

- Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các lĩnh vực sau: Nguồn tro trấu thải của các hộ gia đình sản xuất bánh tráng khu vực Huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương và mẫu tro của lò đốt của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương Làm mẫu thử là vữa (kích thước 40x40x160mm, gồm 450g ximăng, 1350g cát, 225g nước) không nghiên cứu làm các loại vật liệu xây dựng khác

5 Địa điểm thí nghiệm và thời gian thí nghiệm

Địa điểm nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm Viện khoa học ứng dụng Hutech và khoa xây dựng của Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh và ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trường Đại Học Công Nghệ thành phố

- Tạo ra quy trình tinh luyện để thu vật liệu tinh khiết

- Tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp để tạo ra sản phẩm vật liệu xây dựng chất lượng cao

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường từ phế phẩm nông nghiệp

- Tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao, giá thành thấp

- Quy trình hợp lý, tiết kiệm, thân thiện môi trường

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp luận

- Dựa vào các nguyên tắc tách chiết SiO2 theo phương pháp nhiệt và hóa học, đề tài đã tinh luyện SiO2 từ tro lò đốt chất thải nông nghiệp và công nghiệp Cùng với quy trình sản xuất vật liệu xây dựng đề tài đã tiến hành sản xuất vật liệu xây dựng, dùng tro lò đốt và SiO2 tinh luyện để thay thế xi măng theo các tỉ lệ khác nhau Sau đó mẫu được đo các tính chất theo tiêu chuẩn của vật liệu xây dựng để tìm ra tiêu chuẩn tốt nhất

- Dựa trên tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi

7.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập dữ liệu: tiến hành thu thập, sưu tầm các thông tin, tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ các tạp chí, sách báo, giáo trình, internet,…

- Phương pháp thực nghiệm: sơ chế, điều chế mẫu; xác định tính chất mẫu, đúc mẫu, đo tính cơ lý của mẫu vữa

- Phương pháp phân tích: lựa chọn và tổng hợp lại các số liệu làm cơ sở cho quá trình thực hiện đề tài

- Phương pháp tính toán: tính toán những số liệu thu thập, kết quả làm thực nghiệm

- Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả từ những số liệu thu thập

và kết quả làm thực nghiệm

8 Kết cấu đề tài

Đồ án ngoài phần Mở đầu, Kết luận – kiến nghị còn bao gồm các chương như sau:

Chương 1: Tồng quan về vật liệu

Chương 2: Tổng quan về tình hình nghiên cứu đề tài

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 4: Kết quả, thảo luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU 1.1 Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp

1.1.1 Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp

- Phế phẩm nông nghiệp là chất thải từ các loại cây trồng phát sinh ra sau khi thu hoạch và chế biến để tạo ra sản phẩm chính

- Ngành nông nghiệp trồng trọt là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam Mặc dù diện tích đất nông nghiệp giảm nhưng sản lượng, năng suất cây trồng luôn tăng qua các năm

Hình 1.1 Sản lượng một số loại cây trồng qua các năm

1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp

Cùng với sự tăng trưởng về sản lượng nông nghiệp là sự gia tăng về khối lượng phế phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch và chế biến lên đến hàng chục triệu tấn

Thông thường các phế phẩm nông nghiệp thường được nông dân sử dụng làm chất đốt, ủ làm phân bón, giá thể trồng nấm, thức ăn chăn nuôi, lợp chuồng trại Phế phẩm nông nghiệp không được sơ chế, làm bất tiện cho người dân Việc tận chủ yếu trên quy mô hộ gia đình

Những năm gần đây, có nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật ứng dụng vào việc tận thu các phụ, phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản, thực phẩm,

để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, vật liệu xây dựng, thức ăn chăn nuôi, khí đốt, năng lượng Xong vẫn còn còn hạn chế Do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tính nhỏ lẻ, phân tán, mạnh ai nấy làm nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải rất khó khăn

Nên phế phẩm nông nghiệp không được tận dụng triệt để, còn một lượng lớn phế phẩm được người dân xử lý bằng cách đốt bỏ, thậm chí đổ xuống ao, hồ, sông, suối…vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường

Một trong những nguồn nguyên liệu dồi dào bị bỏ phí, đang làm ô nhiễm đó chính là vỏ trấu và rơm

1.2 Tổng quan về vỏ trấu

1.2.1 Nguồn gốc của vỏ trấu

Lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Nó là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) khi non có màu xanh,

chín có màu vàng, dài 5-12 mm và dày 2-3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemicellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ Lignin chiếm khoảng 25 - 30% và cellulose chiếm khoảng 35 - 40%

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát Vỏ trấu chiếm 20% hạt thóc, có màu vàng, nhẹ xốp và có kích thước trung bình khoảng 8-10mm dài, 2-3mm rộng và 0,2mm dày Khối lượng thể tích của vỏ trấu khi nén khoảng 122 kg/m3 Khi đốt 1kg trấu sinh ra nhiệt lượng khoảng 3000Kcal và 0,2kg tro

Hình 1.2 Cây lúa Hình 1.3 Vỏ trấu

1.2.2 Hiện trạng của vỏ trấu ở Việt Nam

Vỏ trấu thường được người dân nông thôn tận dụng làm chất đốt trong sinh hoạt, sản xuất gốm sứ, gạch thủ công, làm phân bón Những năm gần đây, nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên năng tăng lên rất cao và đưa nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới Năm 2010, sản lượng lúa của nước ta đạt gần 40 triệu tấn như vậy lượng

vỏ trấn phát sinh khoảng 8 triệu tấn Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực tập trung vỏ trấu nhiều nhất trong cả nước Khối lượng trấu phát sinh nhiều, với cách tận dụng trấu theo kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá thể… thì lượng vỏ trấu chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ Trấu thải ra từ các nhà máy xay xát không nơi tiêu thụ, không kho bãi chứa chỉ còn cách tuồn xuống kênh rạch, sông ngòi Hậu quả làm ô nhiễm môi trường nước và mùi hôi làm ảnh hưởng đến đến sinh hoạt của người dân Do vậy, phải tính đầu ra cho trấu Đã hàng loạt những công trình nghiên cứu, tận dụng nguồn trấu khổng lồ của vựa lúa lớn nhất nước làm nguyên liệu để phục vụ sản xuất,

đời sống được triển khai thực tế Và nhiều doanh nghiệp, cơ sở sản xuất,

người dân đã làm giàu từ nguồn phế phẩm này Song vẫn không tiêu thụ hết

được, vì khối lượng trấu phát sinh ra quá lớn Thêm vào đấy, nông nghiệp

nước ta còn mang tính nhỏ lẻ nên gặp khó khăn trong việc thu gom Vì vậy

trấu thải ra vẫn cứ tồn tại như một loại chất độc, đe doạ từng ngày cuộc sống

và môi trường vẫn diễn ra ở Đồng bằng sông Cửu Long

Hình 1.4 Vỏ trấu đƣợc đổ bỏ ra sông

1.2.3 Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay

Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền, sản lượng năm 2010

là 38 triệu tấn lúa Như vậy lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương 7,6 triệu tấn (vỏ trấu chiếm 20% trọng lượng hạt lúa) Sản lượng trấu có thể thu gom được ở ĐBSCL lên tới 1,4 - 1,6 triệu tấn

Nguyên liệu trấu có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làm chất đốt: Vỏ trấu sau khi xay xát ở luôn ở rất dạng khô, có hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho vi sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít

Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng trong sinh hoạt

Chính vì các lý do trên mà trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến Trong sinh hoạt người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt

và lâu Lò trấu hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn

Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng đưọc sử dụng rất thường xuyên Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức

ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu vực ĐBSCL

Hình 1.6 Lò nung gạch sử dụng trấu

1.2.3.2 Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu

- Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất

70 - 80 kg củi/giờ, tiêu thụ điện 6 - 7 KW/h Cứ 1.05 kg trấu thì cho ra 1kg củi trấu Chỉ cần cho trấu vào họng máy, qua bộ phận ép thì máy cho ra những thanh củi trấu Củi trấu có đường kính 73mm, dài từ 0,5 - 1m Cứ 1kg củi trấu thì nấu được bữa ăn cho 4 người

- Củi trấu duy trì sự cháy lâu hơn nấu trực tiếp bằng trấu hoặc than đá Cũng như các loại chất đốt khác, củi trấu có thể sử dụng cho lò truyền thống,

cà ràng, bếp than, bếp than đá rất dễ dàng vì bắt lửa nhanh, không có khói

và khi cháy thì có mùi rất dễ chịu

- Bên cạnh giá thành hạ so với gas, củi trấu cũng có hạn chế là dùng củi trấu nếu phát triển sẽ phổ biến ở nông thôn, vì nó cần phải có chỗ để củi, cần

có bếp lò, cần nơi thải tro, vì thế nó khó tiến vào đô thị được mà có thể chỉ phổ biến ở nông thôn, vùng ven các khu dân cư gần đô thị

Hình 1.7 Máy ép củi trấu

Hình 1.8 Thanh củi trấu sau khi ép

1.2.3.3 Trấu và các phế phẩm khác có thể làm pin sạc

Trấu, vỏ đậu phụng (lạc), bã mía và các loại phế phẩm khác từ nông nghiệp, thông qua một quá trình chế biến đặc biệt có thể làm cực dương cho pin sạc Lithium-ion battery

Trấu, vỏ đậu phụng, bã mía và các loại phế phẩm khác từ nông nghiệp, thông qua một quá trình chế biến đặc biệt có thể thu được một loại nguyên liệu carbon tích điện cao, có thể làm cực dương cho pin sạc Lithium-ion battery đạt được kỳ tích sạch, xanh môi trường

Khoa Hoá Học chuyên về vật liệu Trường Đại học Trung ương Đài Loan đã nghiên cứu và phát triển công nghệ pin lithium Nghiên cứu này đã sử dụng

vỏ trấu, vỏ đậu phụng, bã mía và các loại phế phẩm nông sản, thông qua sự

xử lý axit và tác nhân tạo lỗ xốp, sau khi nung ở nhiệt độ cao có thể thu được vật liệu carbon có công suất điện áp cao, ban đầu có thể đảo ngược điện dung, cao nhất mỗi tiếng có thể đạt đến 1650 mA/gram, cao hơn nhiều so với graphite thương mại dùng để tích trữ điện, điện dung một tiếng 370mA/gram Điều đáng tiếc là vật liệu carbon điện áp cao này, lần đầu không thể đảo

ngược điện dung quá lớn, sau khi sử dụng lần đầu tiên sẽ bị tổn thất nhiều điện năng

1.2.3.4 Dùng vỏ trấu để lọc nước

Tại thành phố Hải Dương đã có người phát minh ra cách chế tạo thiết bị lọc nước từ vỏ trấu, có khả năng lọc thẳng nước ao, hồ thành nước uống sạch Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình lọc Điều đặc biệt là loại sứ này được tạo ra bằng cách tách ôxit silic từ trấu,

có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ Thiết bị còn có khả năng khử được mùi ở nguồn nước ô nhiễm, khử chất dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính Để kiểm tra tính hiệu quả, an toàn của thiết bị lọc nước, Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Hải Dương đã lấy mẫu nước hồ Bạch Đằng, nơi bị ô nhiễm nặng trong thành phố Hải Dương đem xử lý qua thiết bị lọc từ vỏ trấu Kết quả cho thấy: nước hồ sau xử lý đạt tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống về các chỉ tiêu vi sinh Mặt khác việc bảo dưỡng lõi lọc khá đơn giản, chỉ cần dùng giẻ lau hoặc khăn mặt lau sạch là lõi lọc trắng, tốc độ lọc như ban đầu

1.2.3.5 Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung

Vật liệu gồm vỏ trấu nghiền, xơ dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi thuỷ tinh Trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường khoảng 50% và có tính cách âm, cách nhiệt và không thấm nước cao Đây là vật liệu thích hợp với các vùng như miền Tây, miền Trung bị ngập úng, lũ lụt

và nền đất yếu Sau khi sử dụng có thể nghiền nát để tái chế lại

Nhờ trọng lượng nhẹ nên khi sử dụng vật liệu này làm vách và sàn, móng căn nhà sẽ không phải gia cố nhiều như xây bằng gạch Lúc ấy cột nhà cũng không cần làm lớn Nếu làm nhà ba tầng chỉ cần cột 10 x 15cm Những điều này giúp giảm chi phí đến gần 1/2 so cách thông thường Trong khi thi công do vách và sàn theo dạng lắp ghép nên công thợ sẽ giảm xuống rất

nhiều Một ưu điểm của sản phẩm là sau khi xây dựng muốn di chuyển có thể tháo dỡ toàn bộ và lắp ghép ở vị trí mới Nhà sẽ xây theo nguyên tắc có khung xương bằng sắt hoặc thanh bê tông chịu lực, sản phẩm được ghép vào bằng cách bắt vít Tường tô trát một lớp vửa mỏng do bề mặt vật liệu đã phẳng Riêng sàn có thể lát gạch, trát Khi đổ cột có thể dùng tấm vật liệu mỏng này thay cho cốp pha ốp bên ngoài và sau đó để luôn sẽ cho bề mặt phẳng Vật liệu này còn thích hợp cho việc xây nhà trên nền đất yếu, sửa chữa nhanh như sửa nhà nâng thêm tầng, thay đổi các chức năng phòng trong nhà

1.2.3.6 Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao

Nhu cầu nghiên cứu khai thác vỏ trấu phế phẩm hiện nay thành nguyên liệu công nghiệp sản xuất các mặt hàng giá trị cao đang được coi trọng nhằm tạo giá trị tăng thêm cho nông dân Aerogel vỏ trấu là một trong các mặt hàng

đó, sản xuất từ loại tro trắng tinh sạch Căn bản của kỹ thuật khai thác vỏ trấu

ở chỗ cách đốt, để trước hết thu được nguồn năng lượng lớn và ổn định phục

vụ nhu cầu chạy máy hay phát điện, sau là để có các loại tro trắng, tro đen hay tro xốp (biochar) thuần chất tiện cho việc sản xuất mặt hàng công nghiệp Trong cách đốt bếp, đốt lò thông thường chúng ta chỉ tạo ra tro xám, gồm các tỷ lệ khác nhau của tro trắng, tro đen, tro xốp và một tỷ lệ không nhỏ tro cháy bán phần còn nhiều chất than Việc tách ly mỗi loại tro trong trường hợp này sẽ rất tốn kém vả lại ô nhiễm bụi bặm Vì vậy các kỹ thuật đốt mới thiên về việc chỉ cho ra một loại tro, cũng nhờ đó mà cho ra một tỷ suất nhiệt lượng nhất định tiện để sử dụng mục tiêu công nghiệp

Trong kỹ thuật sản xuất aerogel, vỏ trấu được rửa sạch, khử tạp bằng acid sulfuric, phơi khô, rồi đem đốt trong buồng gió ở nhiệt độ khống chế 650

- 700oC Ở nhiệt độ kiểm soát này tro trấu tạo thành là loại tro trắng 92 - 97% silic không kết tinh, cấp hạt nano, có hoạt tính rất cao Hàm lượng tro đen gồm nhóm SiOH và SiO2 kết tinh hình thành trong đó rất thấp Tro trắng 98%

cũng là nguyên liệu thương phẩm cung cấp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, trong đó có ngành sản xuất tấm pin mặt trời và làm con chip điện

tử

Tro đốt sau đó được cho hòa tan trong dung dịch hydroxid sodium (xút)

và khuấy đều ở 90oC để tạo thành silicat sodium Dùng acid sulfuric để chuyển toàn bộ dung dịch silicat sodium sang thể hydrogel Cũng có nơi dùng dấm chua tức acid acetic thay thế acid sulfuric để hạ giá thành Để hydrogel

ổn định trong khoảng 5 ngày rồi dùng nước rửa mạnh để loại bỏ sulfat sodium sinh ra từ quá trình phản ứng Cuối cùng chuyển hydrogel thành alcogel bằng cách đưa rượu ethanol vào đầy nước ra ngoài

Sau đó đưa alcogel vào các nồi áp suất (autoclave), bổ sung vào đó một

ít rượu, rồi nâng nhiệt từ từ trong khoảng 7 giờ: 50oC/giờ cho đến 200oC, rồi 25oC/giờ cho đến 275oC và giữ mức nhiệt này trong khoảng 1 giờ để toàn bộ alcol bay ra thành hơi Cho hơi rượu thoát từ từ ra khỏi nồi trong vòng 1 giờ rưỡi để hạ áp suất bên trong đến mức bình thường Từ đó bắt đầu hạ nhiệt xuống, cũng từ từ, để có mẻ sản phẩm aerogel tốt Aerogel thương phẩm sản xuất theo quy trình này có dạng hạt rời cứng giòn, trong suốt, cực mịn đến cấp hạt nano, được đóng gói để bán hoặc ép thành cấu kiện cung cấp cho các nhà máy

Hình 1.9 Vật liệu aerogel làm vật liệu cách âm và cách nhiệt

Aerogel là thứ bột cách nhiệt tốt nhất hiện nay, gấp 37 lần loại sợi thủy tinh Với kỹ thuật mới này Đại học Kỹ thuật Malaysia đã sản xuất thành công

và hạ giá bán aerogel thương phẩm từ 2.600USD xuống còn 250USD/kg, tạo điều kiện ứng dụng rộng rãi aerogel cách nhiệt, cách âm cho các trang bị điện

tử, các loại tủ lạnh và kho lạnh, làm lớp kẹp ngăn nhiệt cho các loại cửa kính

và cả trong kết cấu công trình xây dựng cao cấp

1.2.3.7 Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ

Huyện Gia Viễn, Ninh Bình người ta đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội thất từ vỏ hạt thóc Vỏ hạt thóc (trấu) được nghiền nhỏ tạo thành bột dưới dạng mịn và bột sợi Sau khi kết hợp với keo, trấu được cho vào máy ép định hình sản phẩm và sấy khô, hoàn thiện để trở thành một sản phẩm mỹ nghệ hoàn chỉnh, có khả năng xuất khẩu Giải pháp nêu trên giúp sản phẩm có giá thành hạ, tận dụng được lao động ở nông thôn, đặc biệt là dây chuyền chế biến tinh bột trấu thấp hơn 10 lần so với dây chuyền sản xuất tinh bột gỗ

Hình 1.10 Sản phẩm làm từ vỏ trấu

1.2.3.8 Sử dụng nhiệt lƣợng của trấu sản xuất điện năng

Hiện nay, nước ta phải nhập khẩu điện năng Năm 2020, dự tính nhu cầu năng lượng tăng khoảng bốn lần so với hiện nay Tiềm năng thủy điện cơ bản

sẽ khai thác hết vào thập kỷ tới, trong khi nguồn khí và than có giới hạn Việt Nam sẽ sớm phải nhập khẩu than và trở thành nước nhập khẩu năng lượng Do đó, yêu cầu bức thiết đặt ra là tận dụng nguyên liệu tái tạo để sản xuất điện nhằm đáp ứng nhu cầu của đời sống và xã hội Trấu là một nguồn năng lượng tái tạo dồi dào ở nước ta Trấu cũng có thể dùng làm nguồn nguyên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, góp phần giải quyết nạn thiếu điện cũng như tình trạng ô nhiễm môi trường do trấu dư thừa gây ra

Theo số liệu tính toán, cứ 2kg trấu tạo ra 1kW điện, như vậy với khối lượng hàng triệu tấn trấu, mỗi năm chúng ta có thể thu lại được hàng trăm

MW điện Đây có thể là một nguồn nguyên liệu phong phú phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện trong tương lai

Quy trình sản xuất điện từ vỏ trấu cũng khá đơn giản, dây là dây chuyền công nghệ được Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch (CĐNN&CNSTH) nghiên cứu Dây chuyền sản xuất khá hiện đại với 6

bộ phận chính: nồi hơi và lò đốt, tuabin hơi, máy phát, thiết bị trao đổi nhiệt,

máy sấy tầng sôi, máy sấy thấp Nguyên lý làm việc của dây chuyền được tiến hành qua các bước sau Nước sạch từ hệ thống cấp nước được đưa vào bộ xử

lý nước, rồi chảy vào bể chứa Từ đây, hệ thống bơm sẽ cấp nước cho nồi hơi của hệ thống đốt tầng sôi Nhiên liệu được cung cấp cho nồi hơi bằng một bộ phận cấp liệu Lò đốt tầng sôi làm việc tạo ra một nhiệt lượng cung cấp hơi nước có áp suất cao, với lưu lượng nước đạt 2.500kg/giờ và kéo tuabin quay máy phát điện phát ra điện áp, cung cấp cho nhà máy điện hoặc máy sấy Điện

áp này đạt 220/380V, công suất có thể đạt 50kW Không chỉ sản xuất được ra điện, dây chuyền này còn dùng được để sấy nông sản với công suất đạt khoảng 8 tấn/giờ vì nguồn nhiệt sinh ra trong quá trình này rất lớn

1.2.3.9 Vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch

Tập đoàn Torftech của Anh cho biết, sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo

ra 180kg tro, có giá trị là 100USD, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và

có thể thay thế trực tiếp SiO2 trong xi măng

Đương nhiên, các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ trấu có giá trị khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng Trong trấu có chứa hàm lượng SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhưng con người muốn tận dụng tro thu được sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng, thì phương pháp này sẽ tạo ra hàm lượng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần xi măng

Tập đoàn CHK bang Texas Mỹ cho biết, hiện tại họ đã hợp tác với một nhóm nghiên cứu và tìm ra một phương pháp gần như không còn Carbon trong thành phần tro vỏ trấu Phương pháp mới này là cho vỏ trấu vào lò đốt, đốt ở nhiệt độ 8000C, cuối cùng chỉ còn lại những hạt SiO2 có độ tinh khiết cao

Trên thực tế, việc sử dụng bê tông và tiêu hao đặt ra vấn đề khó khăn khi gây ra sự biến đổi khí hậu Mỗi tấn xi măng dùng để sản xuất bê tông, thì

phải xả ra không trung một tấn CO2 Mà trong phạm vi toàn thế giới, việc sản xuất xi măng chiếm 5% lượng thải khí Carbon trong tất cả những hoạt động của con người

Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏ trấu sẽ cứng chắc hơn và có khả năng chống xâm thực cao hơn Nhóm nghiên cứu dự đoán, việc sửa chữa các ngôi nhà cao tầng, trụ cầu hay bất kỳ công trình nào gần biển hay trên nước, nếu như sử dụng tro vỏ trấu thay thế 20% xi măng, thì

sẽ mang lại hiệu quả rất cao cho bê tông Nếu việc sản xuất tro vỏ trấu đi vào

ổn định, tận dụng tất cả nguồn vỏ trấu ở Mỹ thì có thể thu được lượng tro vỏ trấu là 2,1 triệu tấn/ năm Trên thực tế, đối với những quốc gia đang phát triển tiêu thụ lúa gạo và bê tông rất lớn như Trung Quốc, Ấn Độ tiềm năng phát triển của tro vỏ trấu là rất lớn

1.2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu và tro trấu

1.2.4.1 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần hóa học của vỏ trấu thay đổi theo loại thóc, mùa vụ canh tác, thổ nhưỡng của từng vùng miền Nhưng hầu hết trong vỏ trấu chứa trên 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxit, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực

Bảng 1.1 Thành phần hữu cơ của vỏ trấu

Thành phần hữu cơ Tỷ lệ theo khối lượng (%)

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần hóa học Tỷ lệ theo khối lượng (%)

1.2.4.2 Thành phần hóa học của tro trấu

Vỏ trấu sau khi cháy các thành phần hữu cơ sẽ chuyển hóa thành tro chứa các thành phần oxit kim loại Silic oxit là chất có tỷ lệ phần trăm về khối lượng cao nhất trong tro chiếm khoảng 80-90% Các thành phần oxit có trong

tro được thể hiện qua bảng 1.3 Và chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào giống

cây lúa, điều kiện khí hậu, đất đai của từng vùng miền Hàm lượng SiO2 trong tro trấu rất cao Oxit silic được sử dụng trong đời sống sản xuất rất phổ biến Nếu tận thu được nguồn SiO2 có ý nghĩa rất lớn đối với nước ta Làm được điều này ta sẽ không cần nhập khẩu SiO2 và vấn đề ô nhiễm môi trường do vỏ trấu cũng được cải thiện

Bảng 1.3 Các thành phần oxit có trong tro trấu

Thành phần oxit Tỷ lệ theo khối

1.3 Tổng quan về rơm rạ

1.3.1 Nguồn gốc của rơm rạ

Lúa là một loại cây lượng thực có hạt phổ biến ở Châu Á và Châu Mỹ

La Tinh Cây lúa khi thu hoạch thì người ta lấy hạt đem sấy khô, tách vỏ lúa

ra khỏi hạt Phần hạt được sử dụng gọi là hạt gạo, còn phần thân, gốc lúa bị

bỏ trực tiếp ngoài đồng được gọi là rơm rạ Khi nhắc đến rơm rạ thì đa số những người nông dân đều nghĩ đến rơm rạ được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, dùng để lót chuồng trại, lợp nhà, đốt tạo ra tro để bón ruộng,

Gốc rạ và rơm có chứa nhiều cellulose, lignin, hemicellulose, các hợp chất trich ly, và nhiều thành phần khác

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của rơm

Độ ẩm Ligni

n Tro Tổng

Tỷ lệ

% 7.08 42.41 12.65 18.62 6.48 12.76 100 Những cách thông thường để quản lý rơm ra sau khi thu hoạch bao gồm việc thu về làm nhiên liệu đun nấu, đốt, rải trên đồng, cày vùi vào đất hoặc sử dụng như là chất che phủ cho các cây trồng v.v Mỗi cách quản lý khác nhau,

về lâu dài, đều ảnh hưởng đến toàn bộ sự cân bằng và tình trạng dinh dưỡng trong đất Theo thói quen của người nông dân thu hoạch xong là đốt đồng Việc đốt rơm rạ không được khuyến khích vì nhiều lý do:

 Đốt rơm rạ gây ra sự mất mát gần như hoàn toàn N Lượng P mất đi khoảng 25%, K mất đi khoảng 20% và S mất từ 5-60%

 Lượng dinh dưỡng mất mát tuỳ thuộc vào cách thức đốt rơm rạ Ở những vùng mà thu hoạch đã được cơ giới hoá, hầu như tất cả rơm rạ được để lại trên đồng và được đốt nhanh chóng tại chỗ, vì thế sự mất

mát S, P và K là nhỏ Một số nơi khác rơm rạ được để thành đống ở chỗ tuốt lúa và được đốt sau khi thu hoạch, vì thế tro không được rải đều trên đồng, nên gây ra sự mất mát khoáng chất rất lớn Các nguyên

tố K, Si, Ca, Mg dễ bị rửa trôi từ đống tro Hơn nữa, việc làm như vậy

sẽ gây nên sự chuyển dịch dinh dưỡng rất lớn từ ngoại vi vào giữa ruộng, và đôi khi là từ những thửa ruộng xung quanh vào ruộng trung tâm, làm cho hiệu quả sử dụng chúng bị giảm đi rất nhiều, vì nơi quá thừa, nơi quá thiếu Tuy nhiên, việc đốt rơm rạ gây ra ô nhiễm không khí và mất mát dinh dưỡng, nhưng lại là biện pháp giảm giá thành và giảm thiểu sâu bệnh hại

Trong lĩnh vực trồng lúa nếu có kỹ thuật canh tác tốt thì sẽ giảm lượng phân bón hóa học bón cho đất và cây rất lớn, góp phần sử dụng bền vững tài nguyên đất đai, tăng chất lượng gạo, Tuy nhiên không phải là sau khi vùi rơm rạ thì chất dinh dưỡng của chúng sẽ được sử dụng toàn bộ cho vụ lúa kế tiếp mà chỉ sử dụng một lượng rất nhỏ, đa số là cần có thời gian để chuyển hóa thành các chất cho cây dễ hấp thụ, nên chúng sẽ có tác dụng về lâu dài

Bảng 1.5 Thành phần tro của rơm rạ

Thành

Tỷ lệ % 72.593 2.636 0.369 24.402 100

1.3.2 Hiện trang rơm rạ tại Việt Nam

Rơm rạ có mặt ở những cánh đồng lúa chạy dài khắp đất nước nhưng chúng tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Tại những vùng này thì rơm rạ được người nông dân chủ yếu dùng lót chuồng cho trâu, bò, một số ít được dùng trầm nấm, phần lớn còn lại là đổ bỏ ngoài đồng, Theo số liệu thống kê thì năm 2010 Việt Nam có khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, sản lượng năm 2010 là 38 triệu tấn lúa Theo nghiên cứu của các nhà chuyên môn thì 1 tấn thóc sẽ tạo ra 1.35 tấn rơm rạ Điều này có nghĩa là hàng năm nước ta thải ra khoảng 51 triệu tấn rơm rạ Nhưng khoảng 50 % được tái sử dụng để trồng nấm, lót chuồng trại, còn lại là đổ bỏ bừa bãi ngoài đồng, gây ô nhiễm môi trường

Thói quen của người nông dân là sau khi gặt xong lúa thì sẽ chất rơm thành đống ngoài đồng rồi đốt cả rơm và gốc rạ Việc đốt rơm rạ không những gây ô nhiễm môi trường mà còn lãng phí một lượng rất lớn chất dinh dưỡng mà đất rất cần Các nhà khoa học khuyến cáo người nông dân nên vùi rơm rạ vào đất bằng biện pháp cày, xới để bổ sung dưỡng chất cho đất

Diện tích lúa canh tác ngày càng tăng điều đó đồng nghĩa với việc là phế phẩm từ trồng lúa cũng tăng theo ĐBSCL chiếm hơn 50% sản lượng lúa

cả nước, và theo ước tính mỗi năm vựa lúa của miền Nam này tạo ra hơn 26 triệu tấn rơm rạ Với khối lượng khổng lồ như vậy thì việc giải quyết nguồn phế phẩm nông nghiệp này không phải là chuyện một sớm một chiều có thể làm được

Hình 1.11 Đốt gốc rạ trực tiếp ngoài đồng

Hình 1.12 Đốt rơm trên các tuyến dường giao thông

1.3.3 Ứng dụng của rơm rạ hiện nay

Đồng hành cùng với nổi lo của người nông dân thì các nhà nghiên cứu cũng tìm tòi, nghiên cứu tìm những ứng dụng mới của rơm rạ để giải quyết phần nào nạn ô nhiễm môi trường nông nghiệp mà vừa tạo được thu nhập cho người nông dân

sản lượng nấm Cũng nhờ chất lượng và sản lượng gia tăng, mang lại nguồn thu khá lớn nên người nông dân tiếp tục nhân rộng mô hình, mở rộng quy mô sản xuất Và kết quả là năm 2010 sản lượng nấm tính riêng ở ĐBSCL đã lên tới 30 ngàn tấn tính trung bình 1kg rơm sẽ cho ra được 0,15kg nấm, với cách tính này thì một năm ĐBSCL sẽ sử dụng hết 200.000 tấn rơm Không chỉ giải quyết được vấn đề tồn đọng rơm mà còn mang về thu nhập khá lớn cho người nông dân

Hình 1.13 Trồng nấm rơm

Một ưu điểm nửa của trồng nấm bằng rơm là không cần nhiều diện tích, vốn đầu tư thấp, kỹ thuật trồng không khó lắm nếu so với hoa lan, cây kiểng nhưng lại tạo ra giá trị cao vượt trội so với nhiều cây trồng vật nuôi khác, gấp

20 lần trồng lúa và cả chục lần so với rau Quá trình trồng nấm nhìn chung chỉ qua có bốn bước đơn giản: chuẩn bị rơm, chọn meo giống, xếp mô và rắc meo giống, chăm sóc và thu hoạch

Sau khi rơm được đem từ ngoài đồng về được đem đi ủ khoảng 10 - 12 ngày Trong quá trình ủ thì tưới nước vôi lên rơm để diệt nấm tạp, rửa chất phèn, chất mặn trong rơm Kế tiếp là chọn meo giống Khi chọn được loại meo

giống chất lượng tốt thì tiến hành đem rơm đã ủ xếp thành những mô và gieo meo giống dọc hai bên luống Sau khoảng 14 - 15 ngày là có thể thu hoạch nấm

Hình 1.14 Nấm rơm sau khi thu hoạch 1.3.3.2 Sử dụng rơm rạ để làm phân hữu cơ

Sử dụng rơm rạ làm phân bón hữu cơ cho đất là một trong những biện pháp góp phần sử dụng bền vững tài nguyên đất đai Có nhiều phương thức để biến rơm rạ thành phân hữu cơ cung cấp cho đất, nhưng về cơ bản có hai phương thức chính: là vùi trực tiếp rơm rạ vào đất bằng biện pháp cày, bừa,

và đem rơm rạ ủ rồi đem bón cho đất

 Vùi trực tiếp rơm rạ vào đất

Đây là việc làm trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố dinh dưỡng mà cây lúa đã lấy đi từ đất, nên nó có tác dụng bảo toàn nguồn dự trữ dinh dưỡng của đất về lâu dài Mặc dù tác dụng trực tiếp lên năng suất lúa vụ kế tiếp là không lớn Nếu kết hợp song song việc bón phân hàng vụ cho lúa cùng với việc vùi rơm rạ vào đất sẽ bảo toàn được dinh dưỡng N, P, K và S cho lúa, và nhiều khi còn làm tăng được dự trữ dinh dưỡng cho đồng ruộng Việc vùi rơm

rạ vào đất ướt, sẽ gây ra tình trạng cố định tạm thời của đạm và làm tăng lượng metan phóng thích trong đất, gây ra tình trạng tích luỹ khí nhà kính

Khi vùi một lượng lớn rơm rạ tươi sẽ rất tốn lao động và cần có những máy móc thích hợp cho việc làm đất cũng như có thể gây ra những vấn đề về bệnh cây Việc trồng trọt chỉ nên bắt đầu sau 2 đến 3 tuần vùi rơm rạ

Các kết quả nghiên cứu hiện tại cho thấy, cày khô, nông 5 - 10cm để vùi rơm rạ và tăng cường sự thoáng khí cho đất trong thời kỳ bỏ hoá có tác dụng tốt đến độ phì đất trong hệ thống thâm canh lúa - lúa Việc cày khô, nông nên tiến hành sau 2 đến 3 tuần sau khi thu hoạch ở những cánh đồng mà thời kỳ bỏ hoá khô - ướt giữa 2 vụ lúa tối thiểu là 30 ngày Các lợi ích gồm có:

 Tăng cường sự thoáng khí cho đất, nghĩa là oxy hoá Fe2+ và những chất khử khác tích luỹ trong suốt quá trình ngập nước

 Tăng cường được sự khoáng hoá N và sự giải phóng P cho cây trồng sau, cho đến giai đoạn phân hoá đồng

 Làm giảm được sự phát sinh cỏ dại trong suốt thời kỳ bỏ hoá

 Làm cho quá trình làm đất được dễ dàng hơn (thường không cần cày đất lần 2)

 Sự phóng thích CH4 sẽ ít hơn so với việc vùi rơm rạ lúc làm đất ngay trước khi gieo trồng

 Ủ rơm rạ

Phân hữu cơ sinh học được tạo ra từ rơm là sản phẩm tạo ra thông qua quá trình lên men vi sinh vật, qua đó các hợp chất giàu cellulose được phân huỷ, trở thành mùn Rơm rạ sau khi thu hoạch được gom thành đống Dùng 1kg chế phẩm Vixura, 1kg phân NPK hoà vào nước, tưới đều lên rơm rạ rồi phủ nylon che kín để giữ ẩm và nhiệt Khoảng 21 ngày, có thể mang ra ruộng làm phân bón Bà con có thể để thời gian ủ kéo dài thêm để rơm rạ mủn tốt hơn Trong quá trình ủ, nếu rơm rạ bị khô, cần bổ sung nước Để xử lý 1 tấn rơm rạ cần khoảng 2 - 3kg chế phẩm Vixura, giá 13.000 – 15.000 đồng/kg