Đánh giá tiềm năng và đề xuất định hướng sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ ở tỉnh an giang

TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá tiềm năng và đề xuất định hướng sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ ở tỉnh An Giang NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Điều tra, khảo sát về tình hình sử dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường

Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TP.HCM, tháng 02 năm 2016

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa TPHCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS-TS Nguyễn Thị Vân Hà

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS-TS Trương Thanh Cảnh

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Quốc Bình

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 25 tháng 01 năm 2016

Thành phần đánh giá luận văn Thạc sỹ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng bảo vệ chấm luận văn Thạc sỹ) PGS-TS: Phùng Chí Sỹ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ và tên học viên: ĐẶNG VĂN THIỆN MSHV: 13261366

Ngày, tháng, năm sinh: 12/5/1988 Nơi sinh: Bình Thuận

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số:

I TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá tiềm năng và đề xuất định hướng sử dụng hiệu quả nguồn tài

nguyên sinh khối rơm rạ ở tỉnh An Giang

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Điều tra, khảo sát về tình hình sử dụng rơm rạ của người dân sau khi thu hoạch lúa

của mỗi vụ mùa tại các vùng có diện tích trồng lúa lớn của tỉnh;

- Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ tại

An Giang;

- Điều tra và đánh giá hiệu quả của các mô hình sử dụng rơm rạ hiện đang triển khai;

- Nghiên cứu so sánh và đề xuất các giải pháp sử dụng rơm rạ phù hợp với điều kiện

tại An Giang

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/7/2015

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/12/2015

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS Nguyễn Thị Vân Hà

i

LỜI CẢM ƠN

Lần đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS-TS Nguyễn Thị Vân Hà

đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp nhiều tài liệu quý giá cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn và tri ân đến:

Quý Thầy Cô Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức cũng như chia sẻ những kinh nghiệm quý giá cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Các tổ chức: Khoa Môi trường – Trường Đại học An Giang, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang đã hỗ trợ tôi trong việc cung cấp thông tin, số liệu phục vụ cho luận văn

Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn, các đồng nghiệp: Bạn Huỳnh Thị Ngọc Hiền, bạn Anais Guyotmontet đã cùng song hành, hỗ trợ chuyên môn trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn Gia đình đã luôn sát cánh, ủng hộ và động viên tôi hoàn thành luận văn trong khoảng thời gian qua

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2015

Đặng Văn Thiện

ii

TÓM TẮT

Tài nguyên sinh khối rơm rạ tại An Giang là rất lớn với khoảng 5,069 triệu tấn (năm 2014) Trong những năm qua do chưa có quy hoạch cụ thể, chưa xác định được rõ ràng các lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường trong công tác quản lý, việc sử dụng rơm

rạ vào các mục đích không phù hợp đã gây ra các ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và làm lãng phí nguồn tài nguyên này Vì vậy, việc khảo sát, đánh giá tiềm năng và định hướng sử dụng rơm rạ tại An Giang là hết sức cấp thiết Mục đích nghiên cứu của đề tài là nhằm (i) Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ tại tỉnh An Giang (ii) Đề xuất các giải pháp định hướng sử dụng hiệu quả rơm rạ tại tỉnh

Để đạt được các mục tiêu trên, tác giả đã khảo sát các nông hộ tại một số huyện có diện tích trồng lúa lớn của tỉnh như Chợ Mới, Châu Thành, Phú Tân, Tri Tôn, Châu Phú, Thoại Sơn để đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng rơm rạ của các nông dân tại đây Sau đó, đề tài dùng phương pháp thống kê, xử lý số liệu, phân tích chi phí – lợi ích (CBA)

để phân tích hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường tập trung vào 3 mô hình sử dụng rơm

rạ chính sắp được thí điểm tại An Giang là trồng nấm, trồng hoa màu và sử dụng máy cuộn rơm Kết quả cho thấy, các mô hình đều có tính khả thi cao: Về kinh tế, người nông dân có thu nhập 963.461 đồng/1000m2 đến 1.427.090 đồng/1000m2 đối với hai mô hình trồng nấm và trồng hoa màu, mô hình máy cuộn rơm thì người nông dân được trả khoảng 7.801 đồng/1000m2, tuy nhiên đổi lại thì mô hình này thực hiện trên một diện tích rất lớn

từ 2,5-5ha/ngày; Về hiệu quả xã hội từ việc thực hiện các mô hình đã giải quyết việc làm cho 4-13 lao động nông thôn (trên 1000 m2), trong đó mô hình trồng nấm sử dụng nhiều lao động nhất khoảng 13 lao động (trên 1.000 m2); Về mặt môi trường, khi thực hiện các

mô hình sẽ làm giảm đáng kể lượng khí nhà kính phát thải do việc đốt rơm rạ gây ra, cụ thể nếu tính trên 1.000m2 thì mô hình trồng nấm giảm phát thải các khí nhà kính nhiều nhất với 121,8 tấn khí CO2 2,9 tấn khí CO và 0,3 tấn khí NOx, tiếp đến là mô hình máy cuộn rơm với 1,753 tấn khí CO2, 0,042 tấn khí CO và 0,004 tấn khí NOx, cuối cùng là mô hình trồng hoa màu với 1,335 tấn khí CO2, 0,032 tấn khí CO và 0,003 tấn khí NOx

iii Trên cơ sở phân tích, các giải pháp đề xuất cũng được đưa ra bao gồm giải pháp hỗ trợ kinh tế của tỉnh An Giang; giải pháp kỹ thuật thực hiện các mô hình; các giải pháp về huy động và sử dụng hiệu quả vốn đầu tư; giải pháp về phát triển cơ sở hạ tầng; giải pháp phát triển nguồn nhân lực, chuyên môn cao; giải pháp phát triên doanh nghiệp; giải pháp

tổ chức thị trường; giải pháp công nghệ và môi trường; giải pháp phối hợp giữa các đơn vị địa phương Trong đó, chú trọng các giải pháp về hỗ trợ vốn đầu tư, chính sách và công nghệ cho người nông dân, các giải pháp về tổ chức thị trường để phát triển doanh nghiệp, xây dựng thương hiệu, đầu tư nghiên cứu thêm các hình thức sử dụng rơm rạ khác

Những kết quả đạt được của đề tài chắc chắn có ý nghĩa thực tiễn trong việc hỗ trợ công tác quản lý, kiểm soát nguồn tài nguyên rơm rạ và định hướng sử dụng trong tương lai trên địa bàn tỉnh An Giang nói riêng và các tỉnh khác có tiềm năng rơm rạ nói chung Các lợi ích từ việc sử dụng rơm rạ mang lại sẽ giúp thay đổi nhận thức và tập quán sử dụng của một bộ phận lớn người làm nông nghiệp, qua đó góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội tại địa phương

iv

ABSTRACT

An Giang province is one of four biggest rice-farming provinces in Vietnam which produces a huge amount of paddy-straw biomass resource annually about 5,069 million tons (2014) In recent years, even though there are great potential to use this kind of biomass efficiently, most of rice straws are still burned right at the field or used in inappropriate and wasteful ways or even cause pollution and negative impacts on the environment This may come from the fact that An Giang province has no specific plan and orientation on using rice straws It is admittedly that the economic, environmental and social impacts of rice straws using practices in different ways are still ambiguous and not evaluated in a scientific way Therefore, evaluating potential of using rice straws in An Giang province to orient the future use of this huge resource is very urgent The objectives of the study is to (i) assess the potential and current use of rice-straw biomass resources in An Giang province (ii) propose solutions to orient the use of rice straw in the area more efficiently

To achieve these goals, some households in districts having large rice-growing areas in An Giang including Cho Moi, Chau Thanh, Phu Tan, Tri Ton, Chau Phu and Thoai Son were surveyed in order to investigate the potential of straw and current straw usage in this regions Subsequently, analysis methods such as data processing, descriptive statistics and cost – benefit analysis (CBA) were used to analyze the economic, environmental and social impacts of three straw-using pilot models including collecting straw by rolling machines, growing mushrooms and growing vegetables The results show that they are highly feasible For economic, the farmers have had incomes of 963,461 VND/1,000 m2 and 1,427,090 VND/1,000 m2 from the two models of growing mushrooms and vegetables, respectively Meanwhile, laborers have earned 7,801 VND/1,000 m2 from collecting straw using the machines although they have to work on large areas of 2.5-5 ha/day With regard to the social impacts, the models have been useful in creating jobs for 4-13 rural laborers (per 1,000 m2) in which most laborers have worked in the growing mushroom model (about 13 people/1,000 m2) For environment, the models will play an important role in lowering green-house gases emitted from straw

v burning In detail, as estimated decreases of which 121.8 tons of CO2, 2.9 tons of CO and 0,3 tons of NOx emitted per 1,000 m2 would be decreased if the mushroom growing model is applied, the next is rolling machine model of which 1,753 tons of CO2, 0,042 tons of CO and 0,004 tons of NOx, and finally growing vegetables model of which 1,335 tons of CO2, 0,032 tons of CO and 0,003 tons of NOx

Based on the analyses, a number of suggestions have been made They are economic support from the An Giang province, technical solutions to implement the models; solutions for raising and beneficially using investment capital; solutions for development of infrastructure, human resources and professionals, solutions for business development and market organization, technological and environmental solutions and solutions for enhancing coordination between local governments In particular, the solutions for supporting farmers with investment capital, policies and technologies and those for market organization for enterprise development, brand building, investment in researching on other straw usages are focused

The research results are very practical and significant in supporting the management and orienting the future use of rice straw resource in An Giang province in particularly and other rice farming provinces in generally The benefits of models using rice straw will contribute to change the traditional perception and inappropriate practices

of a large proportion of farmers, thereby positively contributing to environmental protection and economic & social development of An Giang

vi

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Ngoại trừ những nội dung

đã được trích dẫn, các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn chính xác, trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình nghiên cứu nào khác trước đây

Người thực hiện

Đặng Văn Thiện

vii

CÁC TỪ VIẾT TẮT

AQ Anthraquinone, chất phụ gia dùng trong công nghệ làm bột giấy

BVTV (Thuốc) Bảo vệ thực vật

CBA (Cost Benefit Analysis) Phân tích lợi ích – Chi phí

DPSIR Là mô hình đánh giá hiện trạng môi trường DPSIR là từ viết tắt của 5 chữ:

Driving forces (động lực), Pressures (Áp lực), State (hiện trạng), Impact (tác động), Response (đáp ứng)

ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long

EM (Effective Microorganisms) Các vi sinh vật có ích

IRRI (International Rice Research Institute): Viện nghiên cứu lúa Quốc tế

KH&CN (Sở) Khoa học và Công nghệ

NN&PTNT (Sở) Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

PP Polypropylen, nhựa công nghiệp

SWOT Là phương pháp phân tích đánh giá để xác định mục tiêu, kế hoạch chiến

lược cho một lĩnh vực SWOT là từ viết tắt của 4 chữ: Strength (điểm mạnh), Weaknesses (điểm yếu), Opportunities (cơ hội) và Threats (thách thức)

TC Tổng số Cacbon

TCTD Tổ chức tín dụng

TN&MT Tài nguyên và Môi trường

TOC Tổng số Cacbon hữu cơ

viii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iv

LỜI CAM ĐOAN vi

CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

MỤC LỤC viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xiii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Đối tượng nghiên cứu 2

1.5 Nội dung nghiên cứu 2

1.6 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 3

1.6.1 Phương pháp luận 3

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu 3

1.7 Ý nghĩa của đề tài 7

1.7.1 Ý nghĩa khoa học 7

1.7.2 Đối với việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội tỉnh An Giang 7 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ NGÀNH SẢN XUẤT LÚA TỈNH AN GIANG 8

2.1 Điều kiện tự nhiên 8

2.1.1 Vị trí địa lý 8

2.1.2 Đặc điểm địa hình 8

2.1.3 Đặc điểm khí hậu 8

2.2 Tổng quan ngành sản xuất lúa tỉnh An Giang 9

2.2.1 Hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất 9

2.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại An Giang 9

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 10

3.1 Rơm rạ và đặc tính sinh khối của rơm rạ 10

3.1.1 Định nghĩa và phân loại 10

ix

3.1.2 Đặc tính sinh khối của rơm rạ 10

3.2 Các phương thức sử dụng rơm rạ 14

3.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng sinh khối rơm rạ 29

3.3.1 Ngoài nước 29

3.3.2 Trong nước 33

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG RƠM RẠ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH AN GIANG 41

4.1 Quy mô và sản lượng rơm rạ 41

4.1.1 Xác định tỷ lệ rơm rạ/sản lượng lúa 41

4.1.2 Lượng rơm rạ phát sinh sau thu hoạch 41

4.2 Hiện trạng sử dụng rơm rạ 43

4.2.1 Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến 43

4.2.2 Khuynh hướng sử dụng rơm rạ của người dân 45

4.3 Thuận lợi – Khó khăn – Cơ hội – Thách thức của việc sử dụng rơm rạ tại An Giang 46

4.3.1 Thuận lợi 46

4.3.2 Khó khăn 46

4.3.3 Cơ hội 47

4.3.4 Thách thức 49

4.4 Phân tích kết quả của 3 mô hình thí điểm ở An Giang 49

4.4.1 Mô hình trồng nấm rơm 50

4.4.2 Mô hình trồng hoa màu 59

4.4.3 Mô hình máy cuộn rơm 68

4.5 So sánh đánh giá hiệu quả kinh tế, môi trường, xã hội của 3 mô hình thí điểm 75

4.5.1 Hiệu quả kinh tế 75

4.5.2 Hiệu quả môi trường 77

4.5.3 Hiệu quả xã hội 79

4.6 Phân tích ảnh hưởng đến kinh tế và xã hội 82

4.7 Phân tích ảnh hưởng đến môi trường 82

4.7.1 Môi trường không khí 82

4.7.2 Môi trường đất 83

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NGUỒN TÀI NGUYÊN SINH KHỐI RƠM RẠ TẠI TỈNH AN GIANG 84

5.1 Chiến lược quản lý và sử dụng hiệu quả rơm rạ của An Giang 84

5.1.1 Mục tiêu của chiến lược 84

5.1.2 Tầm nhìn của chiến lược 84

x

5.1.3 Mục tiêu và lộ trình thực hiện 84

5.1.4 Định hướng thực hiện giải quyết để đạt được mục tiêu 84

5.2 Các giải pháp kiểm soát nguồn tài nguyên rơm rạ 87

5.2.1 Giải pháp hỗ trợ kinh tế của tỉnh An Giang 87

5.2.2 Giải pháp kỹ thuật thực hiện các mô hình 87

5.2.3 Giải pháp đóng góp của các chuyên gia 88

5.2.4 Giải pháp huy động và sử dụng hiệu quả vốn đầu tư 90

5.2.5 Giải pháp phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật 90

5.2.6 Giải phát phát triển nhân lực, đào tạo đội ngũ chuyên môn cao 91

5.2.7 Giải pháp phát triển doanh nghiệp, nông dân phát triển sản xuất 91

5.2.8 Giải pháp tổ chức thị trường 92

5.2.9 Giải pháp công nghệ và bảo vệ môi trường 92

5.2.10 Giải pháp hợp tác với các đơn vị địa phương trong và ngoài tỉnh 92

5.3 Các định hướng sử dụng rơm rạ phù hợp với điều kiện tại địa phương 92

5.3.1 Sơ đồ các bên liên quan 93

5.3.2 Định hướng sử dụng rơm rạ 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHẦN PHỤ LỤC 102

xi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1Hiện trạng sử dụng rơm của Bang Califonia năm 1997 15

Bảng 3-2 Mục tiêu sử dụng rơm rạ năm 2000 16

Bảng 3-3 Mục tiêu sử dụng rơm rạ vào năm 2003 (tấn rơm khô) 18

Bảng 3-4 Số lượng sinh khối tính theo các loại cây trồng ở Trung Quốc năm 2002 19

Bảng 3-5 Sản lượng các loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (năm 2002) 23

Bảng 3-6 Phân loại nhóm tỉnh có tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ (Đánh giá dựa trên hiệu suất nhà máy điện từ rơm rạ là 20%, trường hợp tốt nhất là 27%) 28

Bảng 3-7 Thành phần của vài loại Lignocellulose 10

Bảng 4-1 Tỷ lệ rơm rạ/lúa trên địa bàn tỉnh An Giang 41

Bảng 4-2 Thống kê sản lượng rơm rạ phát sinh tại các huyện/thị xã trên toàn tỉnh 41

Bảng 4-3 Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến qua các mùa vụ 44

Bảng 4-4 Tỷ lệ hộ dân đốt rơm trên đồng ruộng tại các huyệnError! Bookmark not defined. Bảng 4-5 Định hướng sử dụng rơm rạ trong tương lai 45

Bảng 4-6 Tổng hợp chi phí nhân công trồng nấm 51

Bảng 4-7 Tổng hợp chi phí khác 52

Bảng 4-8 Tổng hợp chi phí hoạt động trồng nấm 52

Bảng 4-9 Sản lượng nấm thu hoạch sau mỗi mùa vụ 53

Bảng 4-10 Tính giá thành sản phẩm nấm 53

Bảng 4-11 Doanh thu trồng nấm 53

Bảng 4-12 Vốn đầu tư trồng nấm 54

Bảng 4-13 Các chỉ số kinh tế của mô hình trồng nấm 55

Bảng 4-14 Kết quả dòng tiền dự án sử dụng rơm rạ trồng nấm 55

Bảng 4-15 Doanh thu khi giá nấm thay đổi 56

Bảng 4-16 Doanh thu khi năng suất thay đổi 57

Bảng 4-17 Tổng hợp chi phí nhân công trồng hoa màu 60

Bảng 4-18 Tổng hợp chi phí khác 61

Bảng 4-19 Tổng hợp chi phí hoạt động trồng hoa màu 62

Bảng 4-20 Sản lượng các loại hoa màu chủ yếu thu hoạch sau mỗi mùa vụ 62

Bảng 4-21 Tính giá thành sản phẩm hoa màu 62

Bảng 4-22 Doanh thu hoa màu 63

Bảng 4-23 Vốn đầu tư trồng hoa màu 64

Bảng 4-24 Các chỉ số kinh tế của mô hình trồng hoa màu 64

Bảng 4-25 Kết quả dòng tiền cho dự án sử dụng rơm rạ trồng ớt 65

xii

Bảng 4-26 Kết quả dòng tiền cho dự án sử dụng rơm rạ trồng các loại hoa màu khác 65

Bảng 4-27 Doanh thu khi giá hoa màu thay đổi 66

Bảng 4-28 Doanh thu khi năng suất thay đổi 67

Bảng 4-29 Tổng hợp chi phí nhân công cuộn rơm 69

Bảng 4-30 Tổng hợp chi phí khác 70

Bảng 4-31 Tổng hợp chi phí hoạt động cuộn rơm 71

Bảng 4-32 Sản lượng cuộn rơm mỗi mùa vụ 71

Bảng 4-33 Tính giá thành cuộn rơm 71

Bảng 4-34 Doanh thu cuộn rơm 72

Bảng 4-35 Vốn đầu tư cuộn rơm 72

Bảng 4-36 Các chỉ số kinh tế của mô hình sử dụng máy cuộn rơm 73

Bảng 4-37 Kết quả dòng tiền dự án sử dụng máy cuộn rơm 73

Bảng 4-38 Doanh thu khi giá cuộn rơm thay đổi 74

Bảng 4-39 Các chỉ số kinh tế của 3 mô hình 75

Bảng 4-40 So sánh hiệu quả kinh tế của các mô hình với việc trồng lúa 76

Bảng 4-41 Thống kê lượng rơm rạ tận dụng tại các mô hình 77

Bảng 4-42 Lượng khí thải phát sinh vào môi trường khi đốt rơm rạ 78

Bảng 4-43 Lượng khí thải phát sinh vào môi trường khi đốt rơm rạ trên 1000 m2 79

Bảng 4-44 Số lao động sử dụng trồng nấm 79

Bảng 4-45 Số lao động sử dụng trồng hoa màu 80

Bảng 4-46 Số lao động của mô hình cuộn rơm 80

Bảng 4-47 Lượng rơm đốt ngoài đồng của một số huyện 82

Bảng 4-48 Lượng phát thải khí nhà kính sau khi đốt rơm tại các huyện 83

Bảng 5-1 Mục tiêu chiến lược thu gom rơm theo từng giai đoạn 84

Bảng 5-2 Nội dung thực hiện chiến lược 85

xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 4.1 Bản đồ diện tích và sản lƣợng lúa tỉnh An Giang năm 2014 42

Hình 4.2 Bản đồ sản lƣợng rơm rạ tỉnh An Giang năm 2014 43

Hình 4.3 Chất rơm thành giồng 50

Hình 4.4 Nấm rơm có thể thu hoạch 50

Hình 4.5 Sản phẩm nấm rơm 50

Hình 4.6 Dòng tiền của mô hình trồng nấm 56

Hình 4.7 Giá trị hiện tại lũy kế trong điều kiện biến động giá nấm 57

Hình 4.8 Giá trị hiện tại lũy kế trong điều kiện biến động năng suất 58

Hình 4.9 Trồng hoa màu trên các mô đất phủ rơm 59

Hình 4.10 Sản phẩm hoa 59

Hình 4.11 Sản phẩm rau 59

Hình 4.12 Dòng tiền của mô hình trồng hoa màu 66

Hình 4.13 Giá trị hiện tại lũy kế trong điều kiện biến động giá ớt 67

Hình 4.14 Giá trị hiện tại lũy kế trong điều kiện biến động năng suất 67

Hình 4.15 Máy cuộn rơm 68

Hình 4.16 Sản phẩm sau khi cuộn 68

Hình 4.17 Dòng tiền mô hình máy cuộn rơm 73

Hình 4.18 Giá trị hiện tại lũy kế trong điều kiện biến động giá cuộn rơm 74

Hình 4.19 Giá trị hiện tại lũy kế trong điều kiện thời gian cuộn không đạt 75

Hình 5.1 Sơ đồ các bên liên quan đến các mô hình sử dụng rơm rạ 93

1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng, dùng rơm rạ làm thức ăn cho gia súc (trâu, bò) hay việc buôn bán rơm rạ qua lại với giá rất thấp giữa các nông dân rồi cuối cùng cũng để phục vụ các mục đích trên như cái cách mà một bộ phận người làm nông nghiệp tại nước ta và được xem như là một “tập quán” mà bao đời nay đã làm sẽ gây lãng phí lớn đối với nguồn tài nguyên sinh khối dồi dào này Theo viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), trong 1 tấn rơm chứa 5-8kg đạm, 1.2kg lân, 20kg kali, 40kg silic và 400kg Cacbon, đốt rơm rạ gây tổn thất lượng hữu cơ cần trả lại cho đất, các chất dinh dưỡng trên sẽ mất hết Rơm rạ đốt trực tiếp ngay trên đồng ruộng sẽ làm hại đồng ruộng gấp nhiều lần so với việc sử dụng làm phân bón (Buchaiah và cộng sự, 2009), đồng ruộng sẽ bị mất nước, trở nên khô cằn và chai cứng, mất đi các vi sinh vật có lợi cho đất và mất nước do bốc hơi ở nhiệt độ cao khi rơm rạ bị đốt, ngoài ra khói do đốt rơm rạ còn làm cho môi trường không khí xung quanh bị ô nhiễm, cản trở tầm nhìn khi đốt tại các ruộng gần đường giao thông Hay sử dụng rơm rạ làm thức ăn cho gia súc chủ yếu là trâu, bò cũng không mang lại hiệu quả kinh tế cao, thực tế cho thấy mỗi con trâu (bò) mỗi ngày tiêu thụ từ 7-10 kg rơm rạ (Sở NN&PTNT Kiên Giang) và cỏ các loại, ước tính 1 năm (365 ngày) mỗi con ăn hết 2.555 kg – 3.650 kg lượng sinh khối trên, chưa kể đến chi phí mua các loại thức ăn bổ sung khác, mỗi con bò được thương lái mua tại chuồng chỉ từ 25-30 triệu/con nhưng với khối lượng rơm rạ đó sử dụng cho mục đích khác, có thể kiếm được số tiền lớn hơn rất nhiều, ví dụ như ở Đài Loan người ta trồng nấm bằng rơm rạ và các phụ phẩm nông nghiệp khác trên một diện tích

165 m2 cần khoảng 1 tấn rơm rạ và các phụ phẩm sản xuất ra từ 1 – 1,5 tấn nấm các loại trong 1 năm, doanh thu khoảng 0,24 triệu USD/năm (Jin-torng Pen, 2008)

An Giang là một trong ba tỉnh có sản lượng và diện tích trồng lúa cao nhất Đồng bằng sông Cửu Long (cùng với Kiên Giang và Đồng Tháp) Số liệu mới nhất từ

Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh An Giang, năm 2014 tại An Giang sản lượng lúa đạt 4,038 triệu tấn trên tổng diện tích lúa gieo trồng là 625.086 ha Theo Trần Sỹ Nam và cộng sự (2014) với hệ số phát sinh rơm rạ/lúa vào vụ Đông Xuân là 1,27, vụ Hè Thu là 1,28 và vụ Thu Đông là 1,21 thì ước tính tại An Giang, khối lượng rơm rạ thải ra (năm 2014) khoảng 5,069 triệu tấn Như vậy, khối lượng rơm rạ thải ra

là tương đối lớn, nếu biết cách quy hoạch sử dụng đúng mục đích sẽ thu lại nguồn lợi không nhỏ, góp phần cải thiện đời sống cho nông dân và bảo vệ môi trường

Xuất phát từ lý do trên, đề tài “Đánh giá tiềm năng và đề xuất định hướng sử

dụng hiệu quả nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ ở tỉnh An Giang” được thực hiện

Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cần thiết cho việc quy hoạch sử dụng nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ nói riêng và các nguồn tài nguyên sinh khối khác nói chung nhằm góp phần vào chiến lược phát triển bền vững của tỉnh nhà

1.2 Mục tiêu đề tài

1.2.1 Mục tiêu tổng quát

Trên cơ sở đánh giá tiềm năng và định hướng sử dụng rơm rạ vào các mục đích tối ưu sẽ giúp cho tỉnh An Giang tránh lãng phí một khối lượng lớn nguồn tài nguyên sinh khối này, góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường tại địa phương

2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

Để đạt được mục tiêu tổng quát trên, đề tài sẽ thực hiện các mục tiêu cụ thể sau: (i) Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ tại tỉnh An Giang

(ii) Đề xuất các giải pháp để định hướng sử dụng hiệu quả rơm rạ trên địa bàn tỉnh

Để đạt được các mục tiêu này, tác giả phải trả lời các câu hỏi nghiên cứu sau:

(i) Tiềm năng và hiện trạng sử dụng nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ tại An

Giang như thế nào? Trong câu hỏi này, tác giả tập trung tìm hiểu và trả lời các vấn đề

sau:

 Khối lượng rơm rạ thải ra sau mỗi vụ mùa là bao nhiêu;

 Hiện nay, người dân đang sử dụng rơm rạ để phục vụ cho mục đích nào;

 Với cách sử dụng đó có mang lại lợi ích về kinh tế và môi trường cho tỉnh không

(ii) Các giải pháp nào là tốt nhất, mang lại nhiều lợi ích nhất cho việc sử dụng rơm

rạ tại tỉnh An Giang? Trong câu hỏi này, tác giả tập trung tìm hiểu và trả lời các vấn

đề sau:

 Đánh giá hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của các mô hình thử nghiệm sử dụng rơm rạ

 So sánh hiệu quả giữa các mô hình

 Phân tích các bên liên quan để đưa ra các giải pháp định hướng sử dụng Xem xét khả năng triển khai áp dụng thực tế của các hình thức này ở An Giang

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài được thực hiện tại các huyện Thoại Sơn, Châu Thành, Chợ Mới, Phú Tân, Châu Phú, Tri Tôn thuộc địa bàn tỉnh An Giang Thời gian: từ tháng 07/2015 – 12/2015

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Rơm rạ được thải ra sau các vụ mùa thu hoạch lúa

Các mô hình sản xuất sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu

1.5 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu cụ thể nêu trên, đề tài sẽ thực hiện các nội dung nghiên cứu:

Nội dung 1: Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng nguồn tài nguyên sinh

khối rơm rạ tại An Giang

+ Thu thập các số liệu về khối lượng rơm rạ trên địa bàn;

+ Điều tra, khảo sát về tình hình sử dụng rơm rạ của người dân sau khi thu hoạch lúa của mỗi vụ mùa tại các vùng có diện tích trồng lúa lớn của tỉnh;

+ Sử dụng hệ số phát thải và phương pháp đánh giá nhanh để tính toán lượng rơm phát sinh trong địa bàn Tỉnh

sử dụng máy cuộn rơm

+ Đề xuất các giải pháp định hướng sử dụng rơm rạ hiệu quả ở An Giang

1.6 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Phương pháp luận

Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học Điều này có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phương pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ được giải quyết

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên sinh khối

ở An Giang là nghiên cứu mối quan hệ từ nguồn phát sinh rơm rạ đến khâu quản lý, quy hoạch sử dụng bao gồm việc thu gom - vận chuyển – tái sử dụng Từ mối quan hệ này rút ra được những ưu khuyết điểm để đưa ra giải pháp định hướng sử dụng rơm rạ hiệu quả hơn

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu và nội dung nghiên cứu nêu trên, các phương pháp sau đây sẽ được thực hiện:

Nội dung 1: Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng nguồn tài nguyên sinh

khối rơm rạ tại An Giang

- Phương pháp tổng quan tài liệu:

Phương pháp này sẽ kế thừa các thông tin đã có từ các tài liệu, kết quả điều tra hoặc các nghiên cứu liên quan trước đây để phân tích và tổng hợp các thông tin cần thiết phục vụ đề tài Các tài liệu thu thập trong đề tài bao gồm các số liệu về điều kiện

tự nhiên, sản lượng lúa gạo được lấy từ Niên giám thống kê tỉnh An Giang năm 2014, Quyết định số 241/QĐ-UBND ngày 09/2/2015 về việc phê duyệt Chiến lược quản lý

và sử dụng rơm rạ hiệu quả sinh khối cây lúa sản xuất năng lượng trong điều kiện biến đổi khí hậu tỉnh An Giang đến năm 2030

- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập thông tin

Để điều tra hiện trạng việc sử dụng rơm rạ của người nông dân sau khi thu hoạch lúa từ các vụ mùa, đề tài đã tiến hành khảo sát bằng phiếu phỏng vấn các nông

hộ Các nông hộ được chọn phỏng vấn trực tiếp là các hộ nông dân đang thực hiện các

4

mô hình kinh tế sử dụng rơm rạ được chọn ngẫu nhiên phân bố trên địa bàn các huyện Phú Tân, Châu Thành, Chợ Mới, Thoại Sơn, Châu Phú, Tri Tôn của tỉnh An Giang Ngoài ra, đề tài còn thực hiện phỏng vấn đối với các đối tượng là những người đang làm công tác quản lý tại địa phương phụ trách về mảng nông nghiệp Hình thức phỏng vấn là trực tiếp thông qua các phiếu khảo sát soạn sẵn với các nội dung chính về diện tích trồng lúa hoặc diện tích làm mô hình, các hình thức sử dụng rơm, biện pháp xử lý rơm sau thu hoạch, số vụ sản xuất trong năm, hiệu quả kinh tế,…

Quá trình phỏng vấn được tiến hành qua các bước:

- Bước 1: Soạn phiếu phỏng vấn (khảo sát)

- Bước 2: Tiến hành phỏng vấn thử 01 hộ dần và 01 nhà quản lý để kiểm tra tính phù hợp của phiếu phỏng vấn

- Bước 3: Hiệu chỉnh phiếu phỏng vấn cho phù hợp

- Bước 4: Tiến hành phỏng vấn tại khu vực lựa chọn Quá trình khảo sát, điều tra đã phỏng vấn 34 nông hộ và 06 nhà quản lý là các cán bộ khuyến nông của các huyện nêu trên

- Phương pháp đánh giá nhanh theo hệ số phát thải

Phương pháp đánh giá nhanh dùng để dự báo nhanh tải lượng cho cơ

sở phát sinh chất ô nhiễm Được xác định dựa trên công thức:

Tải lượng ô nhiễm = Quy mô hoạt động x Hệ số ô nhiễm Trong đó:

+ Quy mô hoạt động bao gồm: công suất nguyên liệu, diện tích sử dụng hoặc quãng đường đi qua

+ Hệ số ô nhiễm: Khối lượng chất ô nhiễm/đơn vị hoạt động, các hệ

số này có thể tham khảo từ hệ số phát thải của WHO (1993) hoặc từ các công trình nghiên cứu đã được công bố trên các hội nghị và tạp chí khoa học uy tín Trong đề tài “Ước tính lượng và các biện pháp xử lý rơm rạ ở một số tỉnh của Đồng bằng Sông Cửu Long” (trong đó có An Giang) của nhóm tác giả thuộc Trường Đại học Cần Thơ (năm 2014) đã xác định tỷ lệ rơm rạ/lúa theo công thức:

Sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng được tính theo công thức (Gadde và cộng sự, 2009):

Qst = Qp x R x k (8) Trong đó:

- Qst: Sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng (tấn);

- Qp: Sản lượng lúa (tấn);

- R: Tỷ lệ rơm rạ so với sản lượng lúa;

- k: Tỷ lệ rơm rạ đốt ngoài đồng so với tổng sản lượng rơm rạ

Lượng khí thải phát thải từ việc đốt rơm rạ được tính theo công thức:

5

Ei = Qst x EFi x FCO (9) Trong đó:

- Ei: Lượng khí thải i phát thải vào môi trường do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng (kg);

- EFi: Hệ số phát thải khí thải i từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng (g/kg) (căn cứ vào kết quả nghiên cứu của Gadde và cộng sự (2009) với

ECO2 = 1464; ECO = 34,7; ENOX = 3,1);

- FCO: Tỷ lệ chuyển đổi thành khí thải khi đốt rơm rạ, FCO = 0,8 (Aalde

và cộng sự, 2006)

- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Phương pháp này giúp trình bày, xử lý những số liệu sau khi đã thu thập được để khai thác có hiệu quả những số liệu thực tế đó, rút ra được những nhận xét kết luận khoa học, khách quan đối với những vấn đề cần nghiên cứu, khảo sát

Nội dung 2: Đề xuất các giải pháp để định hướng sử dụng rơm rạ trên địa bàn

tỉnh vào mục đích tốt nhất

- Phương pháp phân tích hệ thống

Phương pháp phân tích các thành phần về môi trường, kinh tế, xã hội và mối liên hệ giữa các thành phần trong hệ thống đó Cụ thể một số phương pháp có thể áp dụng đối với đề tài đó là: phân tích SWOT

Phân tích SWOT là một công cụ dùng xác định, định hướng, chiến lược phát triển hệ thống để đạt được một hay nhiều mục tiêu nào đó dựa trên nguyên lý hệ thống, trong đó bao gồm:

+ Phân tích điểm mạnh (S=Strenght), điểm yếu (W=Weakness) là sự đánh giá

từ bên trong, tự đánh giá về khả năng của hệ thống (đối tượng) trong việc thực hiện mục tiêu, lấy mục tiêu làm chuẩn để xếp một đặc trưng nào đó là điểm mạnh (hỗ trợ mục tiêu) hay điểm yếu (cản trở mục tiêu)

+ Phân tích cơ hội (O=Opportunities), thách thức (T=Threats) là sự đánh giá các yếu tố bên ngoài chi phối đến mục tiêu phát triển của hệ thống (đối tượng), lấy mục tiêu làm chuẩn để xếp một đặc trưng nào đó của môi trường bên ngoài là cơ hội (hỗ trợ mục tiêu) hay thách thức (cản trở mục tiêu)

- Phương pháp CBA:

Phương pháp phân tích Lợi ích – Chi phí (CBA) là một quá trình có hệ thống để tính toán và so sánh lợi ích và chi phí của một dự án CBA có 2 mục đích:

 Để xác định có nên ra quyết định đầu tư hay không (tính đúng đắn/ khả thi)

 Cung cấp một cơ sở để so sánh dự án Nó liên quan đến việc so sánh tổng chi phí dự kiến của từng lựa chọn so với tổng lợi ích dự kiến, để xem liệu những lợi ích có lớn hơn chi phí, và lớn hơn bao nhiêu

a Phân tích chi phí, doanh thu

Dựa vào kết quả khảo sát từ các hộ làm mô hình, tiến hành phân tích các khoản chi phí liên quan trong quá trình hoạt động trong mùa vụ Bao gồm các khoản chi phí:

+ Chi phí nhân công

+ Chi phí khấu hao tài sản cố định

+ Chi phí khác (mua rơm, mua giống, điện, dầu, liên lạc…)

6

Doanh thu các mô hình được tính dựa trên sản lượng và giá bán sản phẩm theo kết quả khảo sát từ nông hộ

b Phân tích lợi ích kinh tế

Lợi ích kinh tế được tính toán để đưa ra quyết định chọn phương án mang lại nhiều hiệu quả, chủ yếu là phân tích các thông số kinh tế sau:

- Lãi suất chiết khấu thực (r)

(1) Trong đó:

nr: Suất chiết khấu danh nghĩa, nr = 12%;

b: Tỷ lệ lạm phát, lấy 7 tháng đầu năm 2015 ở nước ta, b= 5%

- Thời gian hoàn vốn (PB)

à ( ) đ ư

(2) Trong đó:

I0: Tổng vốn đầu tư (nghìn đồng);

B: Lợi nhuận ròng hàng năm (nghìn đồng)

- Giá trị hiện tại ròng (NPV)

Giá trị hiện tại ròng (NPV) = Giá trị chiết khấu cho các khoản thu nhập/tiết kiệm trong tương lai – Tổng vốn đầu tư

( ) (3) Trong đó:

B: Lợi nhuận/thu nhập ròng hàng năm (nghìn đồng);

r: Suất chiết khấu thực (%);

n: Vòng đời kinh tế của dự án;

Từ bảng kỳ hạn ta có f suy ra giá trị IRR tương ứng

- Phương pháp chuyên gia

Phương pháp này được thực hiện nhằm đạt được nội dung về đề xuất giải pháp định hướng sử dụng rơm rạ để tham khảo các ý kiến đánh giá của các chuyên gia trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, quản lý tài nguyên và chuyên gia về kinh tế

Thông qua hội thảo khoa học về tận dụng nguồn tài nguyên sinh khối rơm rạ do UBND tỉnh tổ chức với sự góp mặt của tổ chức, chuyên gia quốc tế đến từ thành phố PiTea (Thụy Điển), các chuyên gia về kinh tế, môi trường, nông nghiệp thuộc các phòng ban của Sở Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Công Thương tỉnh An Giang và các hộ nông dân tham gia thực hiện mô hình Qua hội thảo, các chuyên gia và người nông dân đóng góp ý kiến, chia sẻ kinh nghiệm thực hiện, phân tích các khó khăn, thuận lợi và đề xuất các biện pháp triển khai các mô hình sử dụng rơm rạ Các ý kiến được tổng hợp trong nội dung hội thảo được trình bày trong chương 5

sự định hướng đúng đắn sẽ thay đổi thói quen sử dụng lãng phí của người nông dân đối với nguồn tài nguyên sinh khối rất phong phú của địa phương, từ đó giảm chi phí, tăng thu nhập cho người dân, đời sống xã hội sẽ được cải thiện và tất nhiên tỉnh nhà cũng có được một ngành nông nghiệp tiên tiến và kèm theo đó là những lợi ích kinh tế

mà nó mang lại

8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ

NGÀNH SẢN XUẤT LÚA TỈNH AN GIANG

2.1 Điều kiện tự nhiên

An Giang có 2 dạng chính là đồng bằng và đồi núi Đồng bằng ở có 2 loại chính

là đồng bằng phù sa và đồng bằng ven núi Đồi núi kéo dài gần 100 km khởi đầu từ xã Phú Hữu huyện An Phú, qua xã Vĩnh Tế thị xã Châu Đốc, bao trùm lên gần hết diện tích 2 huyện Tịnh Biên và Tri Tôn, về tận xã Vọng Thê và Vọng Đông rồi dừng lại ở thị trấn Núi Sập huyện Thoại Sơn Đồi núi ở An Giang được phân chia thành 6 cụm và

2 núi độc lập: Cụm núi Sập; Cụm Ba Thê; Cụm núi Phú Cường; Cụm núi Cấm; Cụm núi dài; Cụm núi Tô Núi độc lập: Núi Nổi; Núi Sam

Theo niên giám thống kê tỉnh An Giang năm 2014, đặc điểm các yếu tố khí tượng tại An Giang như sau:

a Mây:

Lượng mây ở An Giang tương đối ít Trong mùa khô, có khi trời có mây nhưng vẫn nắng Trong mùa mưa, lượng mây thường nhiều hơn Lượng mây trung bình tháng của các tháng mùa khô là 3,1/10 và của các tháng mùa mưa là 6,9/10.N

b Nắng:

An Giang có mùa nắng chói chang, trở thành địa phương có số giờ nắng trong năm lớn kỷ lục của cả nước Bình quân mùa khô có tới 10 giờ nắng/ngày ; mùa mưa tuy ít hơn nhưng cũng còn tới gần 7 giờ nắng/ngày Tổng tích ôn cả năm lên trên 2.400 giờ

c Nhiệt độ:

Nhiệt độ trung bình ở An Giang không những cao mà còn rất ổn định Chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong mùa khô chỉ hơn kém nhau khoảng 1,5° đến 3°; còn trong các tháng mùa mưa chỉ vào khoảng trên dưới 1° Nhiệt độ cao nhất năm thường xuất hiện vào tháng 4, dao động trong khoảng 36°- 38°; nhiệt độ thấp nhất năm thường xuất hiện vào tháng 10 dưới 18° (năm 1976 và 1998)

d Gió:

An Giang, mùa khô gió thịnh hành là Đông Bắc, còn mùa mưa là gió Tây Nam – gió Tây Nam là gió có tần suất xuất hiện lớn nhất.Tốc độ gió ở đây tương đối mạnh,

f Bốc hơi:

Trong mùa khô do nắng nhiều, độ ẩm không khí thấp nên lượng bốc hơi lớn, bình quân 110mm/tháng (vào tháng 3 có tới 160mm) Trong mùa mưa , lượng bốc hơi thấp hơn, bình quân 85mm/tháng , nhỏ nhất khoảng 52mm/tháng xuất hiện vào tháng 9 hoặc tháng 10, là thời kỳ có mưa nhiều, độ ẩm cao

Ngoài các yếu tố khí tượng nói trên, An Giang còn có các hiện tượng thời tiết cần lưu ý như: lốc xoáy-vòi rồng-mưa đá, hạn Bà Chằn, ảnh hưởng của Elnino và Lanina

2.2 Tổng quan ngành sản xuất lúa tỉnh An Giang

2.2.1 Hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất

Theo Nghị Quyết số 50/NQ-CP ngày 08/4/2013 của Chính phủ về quy hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu (2011 – 2015) tỉnh An Giang đến năm 2020 trên địa bàn tỉnh

có 286.858 ha diện tích đất nông nghiệp, trong đó có 250.000 ha diện tích đất trồng lúa nước (2 vụ trở lên)

Đến nay, theo báo cáo hiện trạng sử dụng đất tỉnh An Giang năm 2015 thì toàn tỉnh có 253.466 ha diện tích đất trồng lúa chiếm 71,3% diện tích của tỉnh và đã giảm

so với năm 2010 có diện tích trồng lúa là 257.739 ha chiếm 72,5% diện tích của tỉnh, còn lại diện tích đất phi nông nghiệp chiếm tỷ lệ là 17,2%; đất chưa sử dụng chiếm 4,1%; đất trồng cây lâu năm chiếm 2,9%; đất rừng chiếm 2,6%; đất trồng cây 1 năm khác lúa chiếm 0,2%; nuôi trồng thủy sản chiếm 2,6%

2.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại An Giang

Vụ thu đông (vụ 3): Tính đến ngày 09/10/2014 toàn tỉnh kết thúc xuống giống

vụ 3 với tổng diện tích khoảng 174.110 ha lúa và hoa màu, đạt 103,5% so KH, bằng 97,4% hay giảm 4.613 ha so cùng kỳ Trong đó, diện tích lúa 157.598 ha, đạt 103,5%

KH, so cùng kỳ giảm 3,42% (giảm 5.583 ha) và hoa màu là 16.512 ha, bằng 106,2% (tăng 970 ha) so cùng kỳ năm trước Cùng thời gian này, toàn tỉnh đã thu hoạch được 3.594 ha lúa vụ 3, bằng 27,7% so cùng kỳ; Năng suất ước đạt 54,5 tạ/ha, tăng 2,4 tạ/ha

so cùng kỳ Hoa màu các loại ước đạt 4.389 ha, bằng 77,7% so cùng kỳ

Xuất khẩu: Ước kim ngạch 10 tháng năm 2014 của mặt hàng xuất khẩu chính là gạo đạt 431,9 ngàn tấn, tương đương 194,9 triệu USD, so cùng kỳ tăng 15,4% về lượng và tăng 20,9% về kim ngạch; ngoài ra rau quả đông lạnh ước xuất đạt 7,3 ngàn tấn, tương đương 9,2 triệu USD, so cùng kỳ bằng 97,3% về lượng và bằng 99,6% về kim ngạch

10

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

3.1 Rơm rạ và đặc tính sinh khối của rơm rạ

3.1.1 Định nghĩa và phân loại

Rơm là các thân cây khô của cây ngũ cốc, sau khi đã thu hoạch các hạt Rơm có thể là phần trên của thân các loại cây lúa đã gặt và đập hết hạt, hoặc là các loại cỏ, cây họ đậu hay cây thân thảo khác đã được cắt, sấy khô (phơi nắng)

Cũng thường gọi chung là rơm rạ, tuy nhiên nên phân biệt rạ là gốc cây lúa còn lại sau khi gặt và cắt phần thân, và khác với cỏ khô

Tùy vào nguồn gốc của cây lúa mà phân ra các loại rơm rạ khác nhau như: + Rơm lúa mì;

+ Rơm lúa mạch;

+ Rơm lúa nước

Rơm lúa mì và lúa mạch chủ yếu được thu hoạch từ trồng cây lúa mì và lúa mạch ở các nước Trung Đông, Châu Âu, Trung Quốc….Còn ở một số nước Đông Nam Á như Thái Lan, Indonesia hay Việt Nam rơm rạ chủ yếu xuất phát từ cây lúa nước

3.1.2 Đặc tính sinh khối của rơm rạ

Theo Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), trong 1 tấn rơm chứa 5-8 kg đạm, 1,2kg lân, 20 kg kali, 40 kg silic và 400 kg carbon Tại thời điểm thu hoạch, hàm lượng ẩm của rơm rạ thường cao tới 60%, tuy nhiên trong điều kiện thời tiết khô hanh rơm rạ có thể trở nên khô nhanh đạt đến trạng thái độ ẩm cân bằng vào khoảng 10-12% Rơm rạ, có hàm lượng tro cao (trên 22%) và lượng protein thấp Các thành phần hydrate cacbon chính của rơm rạ gồm lienoxenluloza (37,4%), hemicellulose (bán xenluloza - 44,9%), lignin (4,9%) và hàm lượng tro silica (silic dioxyt) cao (9-14%), chính điều này gây cản trở việc sử dụng loại phế thải này một cách kinh tế Thành phần Lienoxenluloza trong rơm rạ khó hủy về mặt sinh học, vì vậy để xử lý đòi hỏi phải có bước tiền xử lý Có thể tiến hành tiền xử lý rơm rạ bằng các phương pháp cơ học như xay, nghiền để làm giảm kích thước, hoặc xử lý nhiệt hoặc bằng hóa chất như

sử dụng các axit hay bazơ thường có thể cải thiện được khả năng phân hủy

Về cơ bản rơm rạ là một dạng vật liệu Lignocellulose là vật liệu biomass phổ biến nhất trên Trái Đất Lignocellulose có trong phế phẩm nông nghiệp, chủ yếu ở dạng phế phẩm nông nghiệp, chủ yếu ở dạng phế phẩm của các vụ mùa; trong sản phẩm phụ của công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy; có trong rác thải rắn của thành phố….Với thành phần chính là cellulose, lignocelluloses là một nguồn nguyên liệu to lớn cho việc sản xuất bioethanol Thành phần vật liệu lignocellulose là cellulose, hemicelluloses, lignin, các chất trích ly và tro

Bảng 3-1 Thành phần của vài loại Lignocellulose

Nguồn % Cellulose Xylance Mannan Galactan Arabianan Hemicellulose Lignin trích ly Chất

Gỗ vân

Các mạch cellulose tạo thành các sợi cơ bản Các sợi này được gắn lại với nhau nhờ hemicelluloses tạo thành cấu trúc vi sợi, với chiều rộng khoảng 25nm Các vi sợi này được bao bọc bởi hemicelluloses và lignin, giúp bảo vệ cellulose khỏi sự tấn công của enzyme cũng như các hóa chất trong quá trình thủy phân (Charles E.Wyman, 1996)

a Cellulose

Cellulose là một polymer mạch thẳng của D-Glucose, các D-Glucose được liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucosid Cellulose là loại polymer phổ biến nhất trên trái đất, độ trùng hợp đạt được 3.500 – 10.000 DP Các nhóm OH

ở hai đầu mạch có tính chất hoàn toàn khác nhau, cấu trúc hemiacetal tại C1 có tính khử, trong khi đó OH tại C4 có tính chất của rượu Các mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết Van Der Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là kết tinh và vô định hình Vùng kết tinh, các phân tử Cellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn công bởi enzyme cũng như hóa chất Ngược lại trong vùng vô định hình, cellulose liên kết không chặt với nhau nên dễ bị tấn công (Charles E.Wyman, 1996) Có hai kiểu cấu trúc của Cellulose đã được đưa ra nhằm mô tả vùng kết tinh và vô định (Hetti Palomen, 2004)

1/ Kiểu Fringed Fibrillar: Phân tử cellulose được kéo thẳng và định hướng

theo chiều sợi Vùng tinh thể có chiều dài 500 A và xếp xen kẽ với vùng vô định hình

2/ Kiểu Folding chain: Phân tử cellulose gấp khú theo chiều sợi Mỗi đơn vị

lặp lại có độ trùng hợp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b như trên hình

vẽ Các đơn vị đó được sắp xếp thành chuỗi nhờ vào các mạch glucose nhỏ, các

vị trí này rất dễ bị thủy phân Đối với các đơn vị lặp lại, hai đầu là vùng vô định hình, càng vào giữa, tính chất kết tinh cao Trong vùng vô định hình, các liên kết - Glucosid giữa các monomer bị thay đổi góc liên kết, ngay tại cuối các đoạn gấp, 3 phân tử monomer sắp xếp tạo sự thay đổi 1800 cho toàn mạch Vùng vô định hình sẽ dễ bị tấn công bởi các tác nhân thủy phân hơn vùng tinh

12

thể vì sự thay đổi góc liên kết của các liên kết cộng hóa trị ( – Glucosid) sẽ làm giảm độ bền nhiệt động của liên kết, đồng thời vị trí này không tạo được liên kết hydro

Cellulose được bao bọc bởi hemicelluloses và lignin, điều này làm cho cellulose khá bền vững với tác động của enzyme cũng như hóa chất

 Mạch chính của hemicelluloses được cấu tạo từ liên kết -(1,4)

và vì thế dễ bị thủy phân

Các cấu tạo phức tạp của hemicellulose tạo nên nhiều tính chất hóa sinh và

lý sinh cho cây

c Lignin

Lignin là một polyphenol có cấu trúc mở Trong tự nhiên, lignin chủ yếu đóng vai trò liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và hemicelluloses Rất khó để có thể tách lignin ra hoàn toàn

Lignin là polymer, được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn vị cấu trúc điển hình được đề nghị là: guaiacyl (G), chất gốc là rượu trans-coniferyl; syringly (S), chất gốc là rượu trans-sinapyl; p-hydroxylphenyl (H), chất gốc là rượu trans-p-courmary

Cấu trúc của lignin đa dạng, tùy thuộc vào loại gỗ, tuổi của cây hoặc cấu trúc của nó trong gỗ Ngoài việc được phân loại theo lignin của gỗ cứng, gỗ mềm và cỏ, lignin có thể được phân thành hai loại chính: guaicyl lignin và guaicyl-syringly lignin

Gỗ mềm chứa chủ yếu là guaiacyl, gỗ cứng chứa chủ yếu syringyl Nghiên cứu chỉ ra rằng guaiacyl lignin hạn chế sự trương nở của xơ sợi và vì vậy loại nguyên liệu đó sẽ khó bị tấn công bởi enzyme hơn syringyl lignin (Hetti Palomen, 2004)

Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng lignin hoàn toàn không đồng nhất trong cấu trúc Lignin dường như bao gồm vùng vô định hình và các vùng có cấu trúc thuôn hoặc hình cầu Lignin trong tế bào thực vật bậc cao hơn không

có vùng vô định hình Các vòng phenyl trong lignin của gỗ mềm được sắp xếp trật tự trên mặt phẳng thành tế bào Ngoài ra, cả cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của lignin đều bị ảnh hưởng bởi mạng polysaccharide Việc mô hình hóa động học phân tử cho thấy rằng nhóm hydroxyl và nhóm methoxyl

13

trong các oligomer tiền lignin sẽ tương tác với vi sợi cellulose cho dù bản chất của lignin là kỵ nước

Nhóm chức ảnh hưởng đến hoạt tính của lignin là nhóm phenolic hydroxyl

tự do, methoxyl, benzylic hydroxyl, ether của benzylic với các rượu thẳng và nhóm carbonyl Guaicyl lignin chứa nhiều nhóm phenolic hydroxyl hơn syringyl

Lignin có liên kết hóa học với thành phần hemicelluloses và ngay cả với cellulose (không nhiều) độ bền hóa học của những liên kết này phụ thuộc vào bản chất liên kết và cấu trúc hóa học của những liên kết này phụ thuộc vào bản chất liên kết và cấu trúc hóa học của lignin và những đơn vị đường tham gia liên kết Carbon Alpha (C ) trong cấu trúc phenyl propane là nơi có khả năng tạo liên kết cao nhất với khối hemicelluloses Ngược lại, các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và acid 4-O-Methylglucuronic là các nhóm thường liên kết với lignin Các liên kết có thể là ether, ester (liên kết với xylan qua acid 4-O-Methy-D-glucuronic), hay glycoxit (phản ứng giữa nhóm khử của hemicelluloses và nhóm OH phenolic của lignin)

Cấu trúc hóa học của lignin rất dễ bị thay đổi trong điều kiện nhiệt độ và pH thấp như điều kiện trong quá trình tiền xử lý bằng hơi nước Ở nhiệt độ phản ứng cao hơn 2000C, lignin bị kết khối thành những phần riêng biệt và tách ra khỏi cellulose Những nghiên cứu trước đây cho thấy đối với gỗ cứng, nhóm ether -O-4 aryl bị phá trong quá trình nổ hơi Đồng thời, đối với gỗ mềm, quá trình nổ hơi làm bất hoạt các nhóm hoạt động của lignin ở vị trí như nhóm hydroxyl hay ether, các nhóm này bị oxy hóa thành carbonyl hoặc tạo cation benzylic, cation này sẽ tiếp tục tạo liên kết C-C (Hetti Palomen, 2004)

ưa nước và không được xem là thành phần cấu trúc của gỗ Chất nhựa là những chất ưa dầu, có lẽ thường chiếm tỷ lệ ưu thế trong chất trích ly, nên thường chất trích ly hay được gọi là nhựa (resin)

Các chất trích ly thường có màu, mùi và vị khá đặc trưng Chúng rất quan trọng để giữ lại những chức năng sinh học của cây Đa phần các chất nhựa bảo

vệ gỗ khỏi những tổn thương gây ra bởi vi sinh vật hay côn trùng Terpenoid, steroid, chất béo, và những phần từ phenolic như stilbene, lignin, tanmin và flavonoid đều là những chất trích ly Các phenolic có thuộc tính diệt nấm và ảnh hưởng đến màu gỗ Chất béo và sáp, trong nhiều hệ thống sinh học được tận dụng như là nguồn năng lượng trong khi terpenoid và steroid được biết đến

là nhựa dầu Nhóm cuối cùng cũng có hoạt tính kháng vi sinh vật và côn trùng Một số chất trích ly là những dược phẩm quan trọng Ví dụ, flavonoid được sử dụng như là chất chống tác nhân oxy hóa và chống virus

e Tro

Tương tự chất trích ly, thành phần vô cơ của biomass thường thực hiện chức năng trong một vài con đường sinh học ở thực vật Kim loại vết thường tồn tại ở dạng phức hợp như magnesium trong chlorophyll Một số chất vô cơ từ muối kim loại tồn tại trong vách tế bào thực vật Calcium thường là kim loại phong phú nhất, sau đó là kali và magnesium

3.2 Các phương thức sử dụng rơm rạ

Theo Báo cáo tổng luận về nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm của thế giới về xử lý và tận dụng của Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc Gia thì tình hình phương thức sử dụng rơm rạ ở một số nước có nền nông nghiệp phát triển trong những năm gần đây như sau:

1 Mỹ

a Kế hoạch đa dạng hóa sử dụng rơm rạ tại Mỹ

Bang California là nơi sản xuất lúa gạo lớn của nước Mỹ, trong đó 95% lúa được trồng ở Thung lũng Sacramento Với khoảng 500.000 mẫu đất trồng lúa, hàng năm khu vực này sinh ra trên 1 triệu tấn rơm Sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được đốt ngoài đồng sau đó được cày trộn với đất trồng Tuy nhiên, do vấn đề môi trường, năm 1991 nước Mỹ đã ra một đạo luật hạn chế đốt rơm rạ, buộc các nhà trồng lúa phải dần giảm diện tích đốt rơm theo lịch trình, cụ thể như sau:

Năm 2000 Theo điều kiện

Tuy nhiên, đến năm 1997, mới chỉ có 13.500 tấn rơm được sử dụng ở bên ngoài, khoảng 98% rơm không đốt tiếp tục được cày trở lại đất Đến năm 2000 cũng chỉ có khoảng 2% rơm rạ được sử dụng thương mại

Năm 1997, bang này cũng đưa ra Chương trình Tín dụng Thuế Sử dụng Rơm rạ cung cấp tín dụng thuế thu nhập của bang là 15USD khi mua hay sử dụng bên ngoài đồng ruộng cho mỗi tấn rơm thu hoạch ở bang Ủy ban Tư vấn về thay thế cho đốt rơm của bang cũng đã xác định nhiều tiềm năng sử dụng rơm rạ, từ vật liệu xây dựng đến sản xuất điện và làm thức ăn chăn nuôi Trong một báo cáo năm 1997, Ủy ban này đã đánh giá tiến bộ và trở ngại về công nghệ, tính khả thi về kinh tế, và thực trạng phát triển thương mại của các sử dụng thay thế Các trở ngại kỹ thuật để phát triển các sản

15

phẩm từ rơm là hàm lượng silica và tro cao của rơm Các trở ngại kinh tế gồm chi phí cao cho thiết lập các cơ sở mới, khó khăn trong thu hút các nhà đầu tư và sự không ổn định trong cung ứng và chi phí của nguyên liệu (rơm)

Bảng 3-2 Hiện trạng sử dụng rơm của Bang Califonia năm 1997

Dạng sử dụng Khối lượng ước tính (tấn)

Đóng kiện làm vật liệu xây dựng 200

(Nguồn: Cục thông tin KH và CN Quốc gia, 2012)

b Nghiên cứu sử dụng rơm thương mại:

Trong thời gian từ 1979 đến 1983, Ban Nghiên cứu Rơm của Mỹ đã tài trợ cho một số dự án nghiên cứu để tìm ra các giải pháp sử dụng kinh tế đối với rơm rạ Mục tiêu chính của các dự án này nhằm giảm hay loại trừ việc đốt rơm rạ như là cách thức

để loại bỏ thứ phế thải này Những giải pháp sử dụng rơm rạ được nghiên cứu bao gồm làm thức ăn cho gia súc, làm ván sợi ép, sản xuất năng lượng, chuyển hóa thành si-rô đường và protein men, và làm bột giấy để làm giấy và các sản phẩm công nghiệp khác

Tất cả các đề tài nghiên cứu này đều chứng tỏ tính khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng đáng tiếc là không đề tài nào cho thấy triển vọng hứa hẹn về mặt kinh tế So với các chi phí cho các thức ăn chăn nuôi gia súc và các nguyên liệu thô khác cho sản xuất bột giấy và năng lượng, thì rơm rạ không thể cạnh tranh được Khả năng sẽ chỉ hy vọng vào một thời điểm chi phí sẽ tăng trong sản xuất năng lượng cao và chip gỗ cho sản xuất bột giấy sẽ cải thiện triển vọng sử dụng rơm rạ vào các mục đích này

Kế hoạch đa dạng hóa sử dụng rơm rạ của Mỹ

Mục tiêu sử dụng 50% năm 2000

Do thời gian quá ngắn kể từ khi lập kế hoạch, nên chỉ có một số ít loại hình sử dụng được hướng tới, ví dụ như làm thức ăn và lót chuồng trại cho gia súc, kiểm soát xói lở đất và làm tường cách âm Hầu hết những loại hình sử dụng khác yêu cầu khoảng 18 tháng xây dựng các cơ sở sản xuất để sử dụng rơm làm nguyên liệu

Phát triển hạ tầng sử dụng rơm

Để sử dụng 562.500 tấn rơm sẽ cần đến một khoản vốn thích hợp để phát triển

hạ tầng Các cơ sở chứa rơm sẽ phải được xây dựng, các trang thiết bị thu hoạch rơm phải được trang bị, cũng như cần có các nguồn lực vận tải

Kiểm soát xói lở

Hiện tại rơm đã được dùng làm vật liệu kiểm soát xói lở (dưới dạng kiện và rơm rời) Việc phát triển kế hoạch thương mại hướng vào ngành xây dựng sẽ gia tăng

Lót chuồng trại gia súc

Năm 1997, có 18 cơ sở chăn nuôi bò sữa mua rơm để lót chuồng trại, dùng 15USD/tấn rơm tín dụng thuế bang để bù cho chi phí vận chuyển rơm Nhu cầu lót chuồng trại bị hạn chế bởi các điều kiện thời tiết mỗi năm, tức là theo lượng mưa mùa đông (mưa nhiều sẽ tăng nhu cầu rơm)

Thức ăn gia súc

Loại hình duy nhất để có thể đạt mục tiêu sử dụng 50% sản lượng rơm yêu cầu

là làm thức ăn gia súc Năm 1997, chỉ có 6 cơ sở chăn nuôi mua khoản 1800 tấn rơm làm thức ăn gia súc, sử dụng tín dụng thuế Bang là 15USD/tấn để bù cho chi phí vận chuyển Để tăng số lượng sử dụng này lên 260 lần, 490.000 tấn, tín dụng thuế có thể phải tăng lên 20USD cho mỗi tấn rơm

Bảng dưới đây tóm tắt dự kiến sử dụng 50% rơm theo các tiếp cận trình bày ở trên Tuy nhiên, các chuyên gia không tin tưởng tính khả thi của các hướng tiếp cận này, do không thực hiệp theo giải pháp lâu dài và thường xuyên việc sử dụng trên nửa triệu tấn rơm hàng năm

Bảng 3-3 Mục tiêu sử dụng rơm rạ năm 2000

Kiểm soát chống xói lở: kiện và rơm rời 15.000

Những người nhận tài trợ từ quỹ lúa gạo 20.000

Thức ăn chăn nuôi (Cân đối cho đủ 50%) 490.000

(Nguồn: Cục thông tin KH và CN Quốc gia, 2012) Mục tiêu sử dụng 50% đạt vào năm 2003

+ Cung cấp các nguồn lực cho các công việc: xác định các đặc trưng rơm cần cho những nhóm đối tượng sử dụng khác nhau, bao gồm độ dài rơm, chất lượng rơm, kích thước kiện, độ ẩm, yêu cầu kho chứa v.v ; ước tính tiềm năng thị trường rơm thứ cấp, thí dụ sử dụng rơm chất lượng thấp, rơm thải từ những người sử dụng rơm khác

+ Cung cấp tài chính trợ cấp chi phí xây dựng các cơ sở chứa rơm trên đất của người trồng lúa, các trung tâm phân phối tập trung và các cơ sở sử dụng đầu cuối Các khuyến khích tài chính dưới dạng bảo lãnh vay, cho vay lãi suất thấp,

rút ngắn khấu hao vốn, tài trợ 50%, hay tín dụng thuế Hỗ trợ người trồng lúa và những người khác phát triển các loại hình hợp tác xã, các trung tâm mua bán và phân phối rơm rạ

- Những khuyến khích đối với người sử dụng cuối cùng:

+ Cung cấp tài chính cho các doanh nghiệp sử dụng rơm rạ Các khuyến khích tài chính có thể dưới dạng 30% bảo lãnh vay, vay lãi suất thấp, rút ngắn khấu hao vốn đầu tư, hay tài trợ 50%

+ Cung cấp tài chính cho các dự án nghiên cứu giải quyết các trở ngại kỹ thuật của các loại hình sử dụng rơm rạ có thể sử dụng khối lượng lớn (tối thiểu 50.000 tấn)

+ Cung cấp các nguồn lực phát triển Chương trình hỗ trợ kinh doanh rơm rạ

có thể hướng dẫn các doanh nghiệp sử dụng rơm rạ tiềm năng về các chương trình hỗ trợ tài chính và đào tạo của liên bang, bang và khu vực Thông qua chương trình này, các nhà doanh nghiệp sẽ được hỗ trợ trong các lĩnh vực sau: phân tích thị trường và sản phẩm, ước tính chi phí đầu tư, tìm kiến các nhà đầu tư và các tài trợ và vốn vay của tư nhân và nhà nước; các quá trình liên quan đến môi trường và xây dựng

- Những người sử dụng các sản phẩm rơm rạ tiềm năng;

+ Các cơ quan của bang sẽ khuyến khích sử dụng và thúc đẩy các sản phẩm rơm rạ ở những lĩnh vực thích hợp Các cơ quan bang có tiềm năng trở thành những người sử dụng và thúc đẩy các sản phẩm rơm rạ, như giấy, vật liệu xây dựng, tường cách âm, kiểm soát xói mòn và làm phân bón

+ Sửa đổi Chương trình tín dụng Thuế rơm rạ

18

Bảng 3-4 Mục tiêu sử dụng rơm rạ vào năm 2003 (tấn rơm khô)

Sử dụng trong chăn nuôi gia súc

(Nguồn: Cục thông tin KH và CN Quốc gia, 2012)

2 Trung Quốc

a Các nguồn rơm rạ của Trung Quốc:

Là một nước nông nghiệp lớn, Trung Quốc có nguồn rơm rạ dồi dào Rơm rạ chiếm phần lớn nguồn năng lượng sinh khối của Trung Quốc, tới 72,2% Hiện tại, đốt cháy rơm trực tiếp được sử dụng chủ yếu trong sản xuất năng lượng sinh khối ở Trung Quốc, việc này dẫn tới một số vấn đề rắc rối Một mặt, ở một số vùng thiếu rơm sẽ dẫn tới việc đốn những số lượng lớn gỗ để bù vào số lượng rơm thiếu, làm gây ra những tổn thất nặng nề cho môi trường sinh thái địa phương Mặt khác, ở những vùng trù phú, nơi có đủ năng lượng thương mại, thì rơm bị loại bỏ, thậm chí được đốt trên đồng, làm phí hoài nguồn nhiên liệu này và gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, ngày càng có sự chú trọng tới việc tận dụng rơm với hiệu suất và mức độ hợp lý cao ở Trung Quốc

Lúa là một trong những cây trồng chính ở miền Trung và Nam Trung Quốc, hằng năm có 230 triệu tấn rơm lúa được sản sinh ra Rơm thường được coi là các sản phẩm dư thừa hoặc sản phẩm phụ của việc thu hoạch mùa vụ Mặc dù đã có một số phương pháp để tái sử dụng rơm rạ, ví dụ như làm thức ăn cho động vật, nhiên liệu

19

đun nấu, sưởi, làm giấy, một lượng lớn rơm rạ vẫn chưa được sử dụng và đốt trên đồng, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và an toàn, ví dụ như ô nhiễm và cháy nổ Mặt khác, rơm rạ là vật liệu hữu cơ và có thể được sử dụng để sản xuất biogas thông qua phân hủy kị khí, vì vậy mang lại một cách mới để tận dụng rơm rạ và giảm thiểu ô nhiễm

Công nghệ kị khí đã được ứng dụng rộng rãi để chuyển hóa nhiều chất thải hữu

cơ, nhưng rất ít thử nghiệm được thực hiện để nghiên cứu tiềm năng sử dụng rơm rạ làm nguồn nguyên liệu sản xuất biogas Lý do chính là vì rơm rạ chứa một tỷ lệ polysaccharides và lignin lớn Ở Trung Quốc, rơm thường được ước tính theo sản lượng của các cây trồng Bảng sau liệt kê các loại rơm chính ở Trung Quốc:

Bảng 3-5 Số lượng sinh khối tính theo các loại cây trồng ở Trung Quốc năm 2002

(10 6 tấn) Cây trồng Số lượng cây

(Nguồn: Cục thông tin KH và CN Quốc gia, 2012)

b Tận dụng chính của rơm trong năng lượng sinh khối:

Trung Quốc có nguồn rơm rạ dồi dào, sản lượng của rơm đã tăng đạt tỷ lệ 1,4% hằng năm Các hướng chính sử dụng rơm ở Trung Quốc là: làm giấy, làm thức ăn cho súc vật, nguồn năng lượng cho nông thôn, và tái chế trên đồng và thu lượm Vì vậy, nguồn năng lượng chiếm hơn nửa việc sử dụng rơm, thậm chí chiếm 100% ở một số khu vực nông thôn nghèo nàn Chính phủ Trung Quốc đã đề ra tầm quan trọng của việc phát triển và sử dụng sinh khối như một nguồn năng lượng và đã tiến hành việc nghiên cứu và phát triển trên phạm vi rộng và lâu dài các công nghệ chuyển hóa năng lượng sinh khối mới nhất thông qua Chương trình Quốc gia về Các dự án Khoa học và

20

Công nghệ cốt lõi từ những năm 1950 và đã thu được những thành công bước đầu trong các lĩnh vực công nghệ: đốt cháy trực tiếp, chuyển hóa sinh hóa và lý hóa, gồm

lò cải tiến, biogas, khí hóa và than bánh

c Những công nghệ được thương mại hóa và phổ biến ở Trung Quốc:

Việc tận dụng rơm hiện tại trong lĩnh vực năng lượng sinh khối được thực hiện theo một số khía cạnh sau:

(1) Đốt cháy trực tiếp: Đây là cách sử dụng chính và truyền thống của rơm cho

năng lượng sinh khối Với mức tiêu chuẩn sống của nông thôn được tăng lên gần đây, đã có những thay đổi diễn ra trong cơ cấu của năng lượng nông thôn nhưng rơm rạ vẫn là một trong những nguồn nhiên liệu chủ yếu của nông thôn, chiếm tới 33-45% tiêu thụ năng lượng sử dụng để sinh sống và chủ yếu là

ở các lò đốt thiếu hiệu quả Năm 1980, chính phủ Trung Quốc đã khởi động Chương trình Quốc gia về thí điểm lò đốt cải tiến địa phương (NISPCP) trên toàn quốc với mục đích cải thiện hiệu quả năng lượng Một số cải tiến công nghệ như hình dạng của khoang đốt, kích cỡ cửa tiếp nhiên liệu, lò và hầm tro đều đã đóng góp thành tựu cho thế giới Hiệu suất của lò cải tiến hiện nay đã đạt hơn 20-25% trong khi các loại lò cũ chỉ đạt 10-12% Tới cuối năm 2000, hơn 189 triệu hộ nông dân đã thay thế các loại lò cũ của họ bằng lò cải tiến, chiếm tới 78,4% trong các hộ nông thôn

(2) Phân hủy kị khí (hay công nghệ biogas) là công nghệ chuyển hóa sinh học được áp dụng rộng rãi ở Trung Quốc, đặc biệt là ở các vùng nông thôn Tới cuối năm 2000 đã có 7,64 triệu bể biogas ở hộ gia đình Sản lượng biogas đã tăng từ 31,46 lên 37,49 m3 trong giai đoạn 2000 tới 2002 Từ giữa thập niên 80 của thế kỷ trước, nông dân bắt đầu xây dựng các bể biogas bằng nguồn tiền của chính mình cộng với một tỷ lệ tài trợ nhỏ của chính phủ Sau giai đoạn này, hướng dẫn kỹ thuật chuẩn đã được tăng cường Công nghệ mới và các sản phẩm mới như đèn biogas và đồng hồ đo áp xuất bếp lò đã được áp dụng vào hàng trăm nghìn gia đình Bể phân hủy biogas được sử dụng rộng rãi ở các vùng nông thôn là bể phân hủy biogas thủy lực, chiếm tới 90% và được đánh giá trên toàn thế giới là “Mô hình bể phân hủy biogas của Trung Quốc” Hiện tại, ở Trung Quốc có các mô hình “4 trong 1”: kết hợp bể chứa biogas, chuồng lợn, nhà kính và nhà vệ sinh (ở miền Bắc), mô hình “3 trong 1” gồm: “Lợn-biogas-trái cây”, hoặc “Lợn-sinh khối-rau”, hoặc “Lợn-sinh khối-hạt” (ở miền Nam) (3) Khí hóa rơm rạ: Công nghệ này sử dụng để chiết xuất nhiên liệu khí từ rơm trong bộ khí hóa Từ kế hoạch 5 năm lần thứ 7 tới lần thứ 9, hàng trăm dự

án thí điểm khí hóa rơm rạ đã được thiết lập và vận hành thành công Hiện nay,

có hơn 40 nhà máy và xí nghiệp cung cấp các phương tiện và dụng cụ khí hóa sinh khối ở Trung Quốc Tới cuối năm 2000, 388 bộ hệ thống khí hóa rơm rạ để cung cấp khí tập trung đã được xây dựng, cung cấp biogas tới 150 triệu mét khối, tiêu thụ 8,7x107 tấn

Nhiệt khí hóa đề cập tới việc chuyển hóa sinh khối lignocellulosic thành khí đốt cháy bằng cách nung nóng nó tới nhiệt độ cao tương đối Ở một số bộ khí hóa thông thường được sử dụng ở Trung Quốc hiện nay, một số sinh khối được đốt trong không khí để cung cấp nhiệt cần thiết cho việc khí hóa Những bộ khí hóa thổi khí như vậy sản sinh ra khí, thường được gọi là “khí than nung” (producer gas) bao gồm chủ yếu là cacbon monoxit và hydro với vai trò là các

21

thành phần phát cháy Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu các công nghệ khí hóa đối với các sản phẩm dư thừa mùa vụ và gỗ thải loại từ thập niên 50 của thế kỷ trước Đầu những năm 80, các hệ khí hóa dựa trên trấu, sử dụng một bộ khí hóa tầng cố định dòng hút xuống (downdraft fixed-bed gasifier) và một động cơ máy phát do Trung Quốc chế tạo, đã được áp dụng vào công nghiệp chế biến thực phẩm với công suất từ 60 kW tới 160kW Những hệ thống này sau đó đã ngừng hoạt động do chi phí bảo dưỡng cao và độ tin cậy thấp Những nỗ lực nghiên cứu lại được tái khởi động vào giữa thập niên 1980 để phát triển các hệ khí hóa đối với rơm rạ để sản xuất khí than nung ở quy mô làng xã một cách tập trung để cung cấp khí thông qua một hệ thống đường ống tới các hộ gia đình sử dụng chủ yếu để nấu nướng Viện Nghiên cứu Năng lượng tỉnh Sơn Đông (Shandong) đã phát triển các hệ khí hóa tầng cố định dòng hút xuống có khả năng chuyển hóa rơm của cây ngô, cao lương, bông và đậu tương Hiệu suất khí hóa theo báo cáo đạt từ 72% tới 75% ở các đơn vị sản xuất từ 200 tới 500

m3/giờ, đủ lớn để phục vụ cho 200 tới 1000 hộ gia đình R&D hiện cũng được tiến hành ở các công nghệ khí hóa tiên tiến hơn, bao gồm các công nghệ chuyển nhiệt từ sinh khối một cách không trực tiếp, vì vậy tránh được sự làm loãng nitơ, để sản sinh ra khí có giá trị nhiệt trung bình (vào khoảng 1/3 giá trị nhiệt của khí tự nhiên) Viện Hàn lâm Các khoa học Môi trường Dalian, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Viện Chuyển hóa Năng lượng Guangzhou (Quảng Châu) đã thực hiện nhiều nỗ lực Một số hệ thống thí điểm dựa trên những công nghệ này đã cho thấy có tiềm năng tốt

(4) Than bánh rơm: công nghệ than bánh rơm đề cập tới việc nén rơm thành bánh trong đó dung lượng độ ẩm đạt 10% ở mọi loại nhiên liệu được thành hình

ví dụ như dạng thanh, dạng khối và dạng viên dưới áp lực nhất định (nhiệt hoặc phi nhiệt) Hiện tại, các dạng máy chế tạo than bánh rơm chính được phát triển

ở Trung Quốc là máy ép pittong và máy ép kiểu vít Ngoài ra, còn có một dạng máy đóng than bánh nữa là máy ép pittong thủy lực và máy ép cuộn Nghiên cứu về công nghệ than bánh rơm ở Trung Quốc đã được phát triển từ 20 năm trước đây khi Viện Các sản phẩm Lâm nghiệp Công nghiệp hóa tiến hành nghiên cứu về công nghệ than bánh rơm sinh khối trong suốt Kế hoạch 5 năm lần thứ 7 của Trung Quốc Quá trình R&D công nghệ than bánh rơm sinh khối

có thể được chia làm 3 giai đoạn Trước năm 1995, tập trung vào phát triển công nghệ cơ bản, từ 1995-2005, công nghệ thế hệ đầu tiên được thực hiện để thúc đẩy ngành công nghiệp quy mô nhỏ Sau năm 2005, công nghệ này sẽ được cải tiến và nâng cấp để áp dụng vào công nghiệp quy mô lớn.Than bánh rơm rạ có thể góp phần phát triển việc sử dụng rơm trong sản xuất năng lượng (5) Các loại khác

+ Hóa lỏng: Hóa lỏng sinh khối gồm chuyển hóa sinh hóa để sản xuất ethanol và chuyển hóa hóa nhiệt để sản xuất dầu sinh học Vào khoảng năm

1990, Trung Quốc bắt đầu tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ thủy phân để sản xuất ethanol và đã đạt được một số tiến bộ Công nghệ hóa lỏng rơm rạ hiện đang ở giai đoạn thử nghiệm ở Trung Quốc

+ Cacbonat hóa rơm rạ: Cácbonát hóa rơm rạ là công nghệ đưa sản xuất than bánh rơm vào lò luyện thông qua sự nhiệt phân trong điều kiện cách ly oxi, sau đó thu được than củi dạng khuôn

d Dự án năng lượng sinh học quy mô nhỏ ở Trung Quốc:

Mặc dù gần đây, Trung Quốc bắt đầu quan tâm hơn tới việc sản xuất nhiên

liệu sinh học quy mô lớn (bioethanol và biodiesel), nhưng nước này vẫn có một lịch sử lâu dài về sản xuất năng lượng sinh học quy mô nhỏ, đặc biệt là ở các vùng nông thôn Đặc biệt là kể từ cuối thập niên 80 của thế kỷ trước, năng lượng sinh học được xác định là thành phần đóng góp quan trọng và hứa hẹn đối với việc sản xuất năng lượng tái tạo và phát triển nông thôn Các công nghệ năng lượng sinh học tái tạo được áp dụng rộng rãi từ đầu thập niên 90 trở lại đây gồm phân hủy kị khí, khí hóa nhiệt phân, rắn hóa nhiên liệu sinh học, sản xuất ethanol sinh học và đồng phát diesel sinh học Do trình độ phát triển kinh

tế ở các vùng nông thôn của Trung Quốc, công nghệ khí hóa nhiệt phân là một trong những công nghệ phổ biến hơn cả do tính đơn giản và rẻ của nó Năm

1997, Trung Quốc đã khởi động một số dự án thí điểm khí hóa ở nông thôn theo một hiệp định kí với Liên minh châu Âu

Tuy nhiên, cho tới nay, những dự án nhỏ này chưa phát huy được hết tác dụng và chưa đạt mục tiêu cung cấp năng lượng cho khu vực nông thôn tới năm 2010 từ sinh khí hóa do những nguyên nhân như:

+ Các thiếu sót về mặt hành chính: thiếu sự phối hợp đồng bộ giữa các ban ngành, nhiều ban ngành còn miễn cưỡng giám sát, quản lý các trạm biogas ngoài ra còn thiếu tinh thần trách nhiệm đảm bảo tính hiệu quả của dự án

+ Các thiếu sót về mặt chính sách: Năm 1986, Ủy ban Kinh tế Nhà nước ban hành Thông tư về việc Cải thiện việc Phát triển Năng lượng ở Nông thôn Đây

là chính sách đầu tiên về phát triển năng lượng tái tạo nhắc tới tầm quan trọng của năng lượng sinh học Tuy nhiên, sau hơn 20 năm vẫn chưa có một kế hoạch chi tiết nào được thành lập, chưa có các tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn về năng lượng sinh học được đề ra để điều tiết thị trường trang thiết bị cũng như chưa có một mục tiêu định lượng nào được đề xuất

+ Các thiếu sót về mặt kỹ thuật: Quá chú trọng tới việc giảm chi phí, với trang thiết bị có cơ cấu đơn giản và vận hành cần sức lao động đã để lại nhiều hậu quả: thiết kế các thiết bị tinh lọc không hiệu quả làm gây ra tình trạng tắc nhựa Trang thiết bị này không thể xử lý được các nhiên liệu ẩm Dung lượng caloric do biogas sản sinh ra quá thấp Trong quá trình xây dựng, thép kém chất lượng được sử dụng nên các cơ sở tích trữ, đường ống bắt đầu hỏng hóc và rò rỉ khí

+ Thiếu sót về ngân sách

+ Thiếu sự ủng hộ của cộng đồng

23

Xác định được những thiếu sót trên, ngoài những định hướng sửa đổi và tạo thuận lợi về mặt chính sách, ngân sách, một số những định hướng sau đã được Trung Quốc đề ra:

- Phổ biến các hệ khí hóa rơm rạ đối với việc cung cấp khí tập trung ở những khu vực trù phú

- Nghiên cứu công nghệ đốt cháy trực tiếp rơm rạ bằng cách phát triển các nồi hơi buồng đốt trực tiếp rơm rạ và các phương tiện khác để sử dụng với quy

mô lớn rơm rạ trong việc sản xuất điện và cung cấp nhiệt

- Nghiên cứu và phát triển các máy đổ khuôn than sinh học và máy sản xuất than bánh rơm theo các đặc tính của rơm rạ với tiêu chí giảm năng lượng tiêu thụ của máy móc, nâng cao độ tin cậy và khả năng ứng dụng và mức độ thương mại hóa của máy móc

- Tăng cường hợp tác quốc tế, ứng dụng các công nghệ tiên tiến của nước ngoài vào việc tận dụng rơm rạ để thúc đẩy sử dụng rơm rạ ở Trung Quốc

3 Nhật Bản

Theo khung Nghị định thư Kyoto, Nhật Bản phải giảm lượng phát thải khí nhà kính tới 6% so với tỷ lệ của năm 1990 Do vậy, ngành công nghiệp năng lượng của Nhật Bản sẽ phải tiếp cận tới nguồn năng lượng tái tạo vốn chưa được chú trọng nghiên cứu cùng với các công nghệ bảo tồn năng lượng Việc sử dụng năng lượng tái tạo hiện tại ở Nhật Bản mới ở tỷ lệ rất thấp Luật Thúc đẩy Năng lượng mới được sửa đổi vào 25/1/2002 được ban hành để thúc đẩy việc áp dụng những hệ thống mới này

Sử dụng các phế thải dư thừa nông nghiệp lần đầu tiên được đưa ra bàn thảo, nghiên cứu một cách nghiêm túc bắt đầu từ quá trình cấm vận dầu mỏ của thấp niên 70 của thế kỷ trước Tuy nhiên, khi giá dầu giảm sau khi sự cấm vận kết thúc, thì các sản phẩm bã nông nghiệp thải loại bị mất tính cạnh tranh đối với nhiên liệu hóa thạch Kết quả là, hiện tại chưa có các loại bã nông nghiệp thải loại nào được sử dụng ở Nhật Bản Bảng sau cho thấy tiềm năng năng lượng của rất nhiều loại chất dư thừa nông nghiệp ở Nhật Bản

Bảng 3-6 Sản lượng các loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (năm 2002)

Sản lượng (tấn/năm) Tỷ lệ dư (%) Sản lượng bã dư (tấn/năm)

24

Tại Nhật Bản, rơm lúa hiện được sử dụng và tiêu hủy theo các cách sau: để cày xới lại vào đất trên đồng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh 10,1%, lợp mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ thủ công từ rơm 1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6% Chỉ có 4,6%, tỷ lệ tiêu hủy thông qua đốt cháy hiện tại, là có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng Cách chính

để phân hủy rơm rạ hiện tại ở Nhật vẫn là bón lại cho đồng

Để sử dụng rơm rạ làm nguồn năng lượng, chúng phải được bảo quản bên ngoài đồng ruộng và được thu thập với khối lượng thích hợp với quy trình chuyển hóa năng lượng Hiện tại, 60% rơm rạ được sản xuất ra theo cách cắt khúc tự động bằng các máy gặt liên hợp, được trải lên ruộng và sau đó được cày lẫn vào với đất Khi nông dân muốn thu thập rơm rạ mà không cắt khúc họ phải gắn một thiết bị được gọi là

“knotter” lên máy gặt liên hợp để bó rơm lại thành bó và sử dụng máy “roll bailer” để nhặt những bó rơm trên đồng

a Các công nghệ chuyển hóa năng lượng đối với rơm rạ:

Các công nghệ chuyển hóa có khả năng áp dụng cho rơm rạ gồm đốt nhiệt trực tiếp, sản xuất nhiệt điện trực tiếp, khí hóa và sản xuất điện (động

cơ chạy bằng khí, tuabin hơi, pin nhiên liệu), khí hóa và sản xuất methanol, nhiệt phân nhanh (flash Pyrolysis), axit hydrolysis và lên men ethanol, đốt cùng nguyên liệu khác (co-firing) Chỉ có hai trong số các công nghệ này, nhiệt đốt cháy và sản xuất nhiệt điện trực tiếp là đã được thương mại hóa Các nồi hơi sôi thông thường và các bình đun nước nóng có khả năng áp dụng công nghệ đốt nhiệt trực tiếp và hệ thống này có thể được sử dụng ở các trường trung học và bệnh viện của Nhật Bản Quy mô của các nồi đun sôi ở Nhật Bản là 400kg/h hơi Tuy nhiên, cho tới nay công nghệ này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi ở Nhật Bản, do đòi hỏi lượng tiêu thụ rơm rạ rất lớn so với lượng rơm có thể thu hoạch và tích trữ được tại một vùng, ngoài

ra khí hậu ôn hòa của Nhật Bản cũng làm hạn chế nhu cầu về nhiệt trực tiếp ngoại trừ một số vùng như Hokkaido Những công nghệ khác như đốt cháy trực tiếp và phát điện tua bin hơi cũng có khả năng sử dụng rơm rạ, tuy nhiên những công nghệ thông thường này có chi phí cho việc sản xuất rất cao do quy mô quy trình xử lý nhỏ, chi phí cho các thiết bị thu hồi năng lượng cao Các công nghệ khí hóa và phát điện (bằng động cơ khí, tuabin hơi, pin nhiên liệu) cũng cần phải có những cải tiến về mặt kỹ thuật cũng như giảm chi phí đối với việc sử dụng rơm rạ làm nguồn nhiên liệu

Công nghệ đốt cùng nguyên liêu khác (co-firing) có đặc điểm là đạt được giá trị nhiệt cao hơn so với giá trị nhiệt của rơm rạ khi được đốt một mình Tuy nhiên, công nghệ này vẫn cần phải được nghiên cứu sâu hơn ở những khía cạnh như hàm lượng độ ẩm, hàm lượng tro và cần phải phát triển công nghệ tiền xử lý rơm rạ trước khi được đốt trong lò

b Các triển vọng sử dụng rơm rạ ngắn hạn và dài hạn

- Ngắn hạn:

Để đáp ứng các mục tiêu nghị định thư Kyoto đề ra cho giai đoạn

2008-2012, Chiến lược chính của Nhật bản sẽ là sử dụng rơm rạ với công nghệ thông thường Rơm rạ sẽ được sử dụng với mục đích rõ ràng là nhằm làm giảm phát thải cácbon điôxit Với vai trò là công nghệ thông thường, đốt