Đề tài nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ cà phê

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Mở đầu Cùng với phát triển không ngừng xã hội, ngành nông nghiệp có thay đổi đáng kể Nhiều máy móc tiên tiến, cơng nghệ trồng trọt, giống mới…ra đời, đáp ứng kịp với nhu cầu ngày cao Việt Nam nước nông nghiệp nên phân bón giống xem yếu tố có tính định đến suất chất lượng Nhiều nơi, sử dụng mức cần thiết loại phân bón thuốc trừ sâu hố học làm cho đất canh tác bị bạc màu nhanh chóng Ngồi ra, ảnh hưởng phát triển Nơng Nghiệp theo hướng CNHHĐH góp phần làm cho diện tích đất nơng nghiệp ngày giảm đi, dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu nhà ngày nhiều, khơng có quy hoạch quản lý tốt diện tích đất màu mỡ nhanh chóng Mặt khác, mưa nhiều tập trung làm cho đất trở nên xói mịn, rửa trơi nhanh, đất dễ bị suy thối, cạn kiệt dinh dưỡng Bên cạnh đó, việc khai thác sử dụng mức chế độ canh tác khơng hợp lý dẫn đến tình trạng sa mạc hóa Do nhu cầu xã hội ngày phát triển cao đòi hỏi người sử dụng nhiều biện pháp khác để tăng suất sản lượng sản phẩm Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế nguyên nhân làm ô nhiễm môi trường Mặt khác, ngành nông nghiệp Việt Nam chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, dư lượng chất hóa học loại phân gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước ảnh hưởng nhiều đến sinh vật người Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đố sử dụng sản phẩm phân hữu chế biến từ nguồn khác nhau, giải pháp hay giải vấn đề Phân bón hữu dựa vào chủng vi sinh vật phân giải chất hữu bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,… tạo sinh khổi, sinh khối tốt cho cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp Mặt khác với mức sống trung bình người nơng dân khơng thể dùng loại phân bón cho trồng với giá cao SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến vậy, đời hữu đáp ứng mong muốn người nông dân, vừa tăng suất lại hợp túi tiền Dùng phân hữu thay từ 50 100% lượng phân đạm hóa học (tùy loại trồng bón phân vi sinh tiết kiệm nhiều chi phí giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun lượng thuốc BVTV)…Do bón phân hữu nên sản phẩm an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả cải tạo đất hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp Tại Tây Nguyên có khoảng 500.000 cà phê, trung bình hang năm thu khoảng triệu cà phê thành phẩm Với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm 15% lượng vỏ cà phê tạo hàng năm khoảng 300.000 ngàn Vì tiềm việc chế biến vỏ cà phê thành phân compost lớn Đề tài đời nhằm tận dụng lượng vỏ cà phê bị thải bỏ 1.2 Mục tiêu đề tài o Tối ưu hóa q trình ủ phân compost từ vỏ cà phê o Xây dựng quy trìnhhồn thiện để ủ phân compost từ vỏ cà phê 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu nghiên cứu đồ án thực với nhũng nội dung sau: o Tổng quan công nghệ làm phân compost o Phân tích thành phần, đặc tính vỏ cà phê o Lắp đặt vận hành mơ hình ủ compost từ vỏ cà phê o Nghiên cứu điều kiện tối ưu sản xuất compost tù vỏ cà phê 1.4 Đối tượng nghiên cứu Vỏ cà phê từ huyện EaHleo tỉnh Đăk Lăk 1.5 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu điều kiện khí hậu Quận 12, Tp HCM: o Nhiệt độ trung bình 30 0C o Độ ẩm trung bình 75% o Ánh sáng tự nhiên SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Xử lý vỏ cà phê, tạo nguồn phân bón cho trồng 1.7 Phạm vi ứng dụng Áp dụng với quy mơ nhỏ ( hộ gia đình, trang trại nhỏ ) 1.8 Phương pháp nghiên cứu: 1.8.1 Phương pháp luận Dựa vào tài liệu sẵn có q trình lên men hiếu khí chất thải có nghuồn gốc hữu cơ, để xây dựng mơ hình ủ compost từ vỏ cà phê Theo dõi liên tục tiêu nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng cacbon, hàm lượng Nito ảnh hưởng đến trình tạo sản phẩm compost 1.8.2 Phương pháp thực tiễn Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu từ trình ủ compost, thơng số q trình theo dõi nhiệt độ, độ sụt giảm thể tích, pH, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N Phương pháp thực nghiệm: Làm thực nghiệm ủ phân compost Phương pháp thống kê: Tính tốn biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N trình ủ phân Phương pháp đánh giá: Nhận xét, đánh giá kết sau trình ủ SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ VỎ CÀ PHÊ 2.1 Tổng quan nông nghiệp Việt Nam Nông nghiệp ngành kinh tế quan trọng Việt Nam Hiện nay, Việt Nam nước nông nghiệp Năm 2009, giá trị sản lượng nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 chiếm 13,85% tổng sản phẩm nước Tỷ trọng nông nghiệp kinh tế bị sụt giảm năm gần đây, các lĩnh vực kinh tế khác gia tăng Đóng góp nơng nghiệp vào tạo việc làm cịn lớn đóng góp ngành vào GDP Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc lĩnh vực nông, lâm nghiệp, thuỷ sản Sản lượng nông nghiệp xuất chiếm khoảng 30% năm 2005 Việc tự hóa sản xuất nơng nghiệp, đặc biệt sản xuất lúa gạo, giúp Việt Nam nước thứ hai giới xuất gạo Những nông sản quan trọng khác cà phê, sợi bông, đậu phộng, cao su, đường, trà 2.2 Thực trạng phụ phẩm nông nghiệp Trong sản xuất nông nghiệp, lâu nhiều nông dân trọng đến sản phẩm mà làm Chăn nuôi hay trồng trọt vậy, mục tiêu cuối mà họ muốn đạt tới làm để có suất chất lượng cao Tất nhiên, điều mà họ mong muốn đáng, ngồi họ lại qn sản phẩm phụ mà lẽ khai thác tốt mang lại nguồn thu đáng kể Không có vậy, thứ mà nơng dân cho bỏ cịn làm ảnh hưởng đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường Cây lúa năm cho khoảng vài chục triệu rơm Một thời gian dài nguồn rơm thường bị nông dân đốt bỏ thải xuống sông rạch gây ô nhiễm làm cản trở giao thông đường Khối lượng rơm khổng lồ dùng để sản xuất loại hàng hóa khác dùng chăn ni làm tăng thu nhập cho nông dân nhiều Vụ lúa với khoảng triệu đất trồng lúa, tương đương gần 20 triệu rơm, với lợi mùa khô, tranh thủ phơi vài nắng bó lại xếp vào nhà SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến chứa chất thành cần tận dụng nửa lượng rơm mùa chủ động ni vài trăm ngàn trâu, bò Còn muốn “đổi vị”, tăng chất cho rơm, cần vài túi nilong đường kính 1-1,2m, 100 kg rơm thêm kg urê, nửa kg muối hòa tan, chất rơm vào túi, chất lớp tưới dung dịch pha sẵn nén thật chặt đến đầy túi, cột chặt miệng túi lại úp ngược xuống, 8-10 ngày sau lấy cho trâu bò ăn hữu dụng Rơm - sản phẩm phụ lúa bỏ “rơm rác”- song, biết khai thác gia tài Ngồi rơm rạ, diện tích trồng khoai lang, khoai mì, bắp mía nước ta có hàng trăm ngàn Sau thu hoạch thân, củ, trái, phần đọt tận dụng, chế biến theo phương pháp ủ vi sinh, bảo quản cho trâu bò, heo ăn dần năm chủ động ni hàng trăm ngàn trâu bò, hàng trăm ngàn heo, tiết kiệm nguồn tiền thức ăn lớn Phương pháp ủ chua vi sinh dễ làm, tiện dụng thời gian bảo quản kéo dài, trâu bò, heo lại thích ăn loại thức ăn Cách làm trên, với mẻ, nước ơn đới có chăn ni phát triển họ áp dụng rộng rãi phổ biến Theo nhà khoa học, thức ăn xanh ủ chua ngồi việc dinh dưỡng bảo tồn, cải thiện cịn giúp cho vật ni tiêu hóa, hấp thu dễ Theo thống kê nước ta có hàng triệu heo trâu bò, hàng chục triệu gia cầm Ngồi sản phẩm thịt, trứng, sữa, sức kéo chất thải chúng thải khơng Thực tế có phân bị lượng phân heo, phân gà vịt sử dụng để bón cho tiêu, ni cá trồng rẫy ăn trái Số lại lớn thải mơi trường qua ao, đìa, sơng rạch vệ sinh nguồn lây lan dịch bệnh cho người vật ni Theo tính tốn chun gia khí sinh học cần trâu bò hay 10 heo 100 gia cầm, hộ nơng dân làm túi khí sinh học qui mơ nơng hộ (túi ủ Biogas) Cơng trình khí sinh học đem lại nguồn lợi đáng kể cho người sử dụng Chỉ tính riêng cho việc dùng gas để đun nấu năm tiết kiệm triệu đồng tiền chất đốt Nếu hạch tốn vào chăn ni coi nguồn lãi đáng kể, làm giảm giá thành khoảng 7% Mặt khác, phụ phẩm cơng trình khí SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến sinh học gồm nước thải lỏng bã thải sản phẩm có giá trị thiết thực sản xuất nông nghịêp Chúng sử dụng làm phân bón, ni nấm, xử lý hạt giống hay làm thức ăn bổ sung cho gia súc, nuôi cá, nuôi trùn quế… Kết nghiên cứu cho thấy, dùng phụ phẩm lỏng phun suất trồng tăng bình qn khoảng 10% so với bón trực tiếp vào đất Cịn bã thải túi khí bón phối hợp với phân vơ làm tăng độ hịa tan hấp thu phân bón hóa học đất, tăng hiệu sử dụng NPK lên 10-30% Ngồi ra, cách bón thúc đẩy hoạt động vi sinh vật, giữ phân cho đất, làm đất tơi xốp, tránh tình trạng đất bị chai bón nhiều phân hóa học Sản phẩm phụ từ nơng nghiệp bỏ rác, thứ rác độc hại ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người, vật ni mơi sinh Cịn biết tận dụng xử lý khai thác nguồn lợi đáng kể vật chất lẫn tinh thần khơng lo bệnh tật Cái lợi trước mắt rõ, cịn lâu dài giúp tạo dựng nên nột nơng nghiệp bền vững Đất đai có hạn, người ngày đơng Thêm nữa, màu mỡ đất ngày cạn kiệt dần canh tác liên tục nhiều vụ năm Đã đến lúc thờ trước thực trạng Tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp vào sản xuất nơng nghiệp, có nghĩa ta trả cho đất thứ mà ta lấy Hơn lúc hết, ngày giới vào khắc phục xuống cấp trầm trọng khí hậu mơi trường Chúng ta khơng thể khơng nên đứng ngồi mà phải hành động để bảo vệ khí hậu thân thiện với mơi trường sống 2.3 Thực trạng vỏ cà phê Tây Nguyên vùng đất rộng lớn giàu tiềm phát triển nông nghiệp với nhiều loại trồng khác nhau, đất đai đánh giá thiên đường để trồng công nghiệp, đặc biệt cà phê, cao su trồng khác Nhưng yếu tố tự nhiên, địa hình dốc bị chia cắt mạnh khai thác đất không hợp lý, không kỹ thuật người nên làm suy thoái sức sản xuất đất, mà trước hết làm sụt giảm hàm lượng chất hữu đất, sau độ phì, cấu trúc đất bị sụt giảm theo Thực tế sản xuất khẳng định vai trò thiết yếu SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến phân hữu việc trì độ phì nhiêu đất, ổn định suất trồng, góp phần vào sản xuất nơng nghiệp bền vững    Vỏ cà phê thường bị đốt bỏ đổ trực tiếp vườn cà phê không qua xử lý, nên chậm phân hủy  gây ô nhiễm mơi trường nguồn mang sâu bệnh hại tích lũy cho vụ sau Vỏ cà phê chứa nhiều cafein tanin có khả ức chế vi sinh vật làm chậm q trình phân hủy mơi trường tự nhiên (chỉ phân hủy sau năm) Mặc dù vậy, vỏ cà phê giàu lignocellulose, nguyên liệu lý tưởng cho trình lên men vi sinh vật. Một số nông dân đem trộn vỏ cà phê với phân chuồng để làm phân bón cho vụ sau khơng có qui trình ủ nên hiệu khơng cao        Phần lớn nông dân trồng cà phê Kon Tum, Đăk Lăk, Gia Lai  sử dụng phân bón hóa học, thiếu bón phân hữu làm cho đất trồng cà phê ngày bị chai cứng, thối hóa, vi sinh vật đất bị suy thoái sử dụng phân hữu vi sinh với giá cao để bón cho cà phê khơng có hiệu kinh tế, đó, hàng năm có khoảng 300.000 vỏ cà phê bị thải bỏ, nguồn hữu dồi để sử dụng làm phân compost SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ PHÂN COMPOST 3.1 GIỚI THIỆU Ở nước phát triển, trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹ thuật nguồn nhân lực có đủ trình độ chun mơn làm thu hẹp hội lựa chọn giải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận Những giải pháp bao gồm: giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt chôn lấp chất thải rắn Sản xuất compost giải pháp, có vài ngoại lệ, thích hợp cho nguồn nguyên liệu hạn chế có sẵn nước phát triển Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp khả thích nghi cao với nhiều tình khác nhau, phần yêu cầu cần thiết cho trình sản xuất compost linh động thay đổi Kết là, gần có hệ thống compost cho trường hợp, nghĩa từ hệ thống đơn giản cho khu vực phát triển công nghiệp đến hệ thống giới hoá phức tạp cho khu vực phát triển công nghiệp đại Giải pháp sản xuất compost tận dụng nhiều lợi ích hệ thống sinh học: giảm chi phí cho trang thiết bị chi phí vận hành, thân thiện với mơi trường tạo sản phẩm có ích Ngược lại, sản xuất compost có số bất lợi, thường liên quan đến hệ thống sinh học, cụ thể tốc độ phản ứng chậm số vấn đề khơng thể dự đốn Đối với nhược điểm vừa nêu, tốc độ phản ứng chậm hợp lý thời gian cần thiết để xảy phản ứng (retention times) tính tuần tháng Tuy nhiên, nhược điểm khơng thể dự đốn không hợp lý Nếu tất điều kiện cần thiết xác định, đảm bảo trì tình trạng q trình sản xuất dự báo Giữa yếu tố tiên chủ yếu điều kiện định cho thành cơng sản xuất compost hiểu biết cặn kẽ ứng dụng nguyên tắc trình Nếu khơng có hiểu biết này, kế hoạch thiết kế vận hành sản xuất compost không chuẩn bị đầy đủ Những kiến thức sinh học dựa kiến thức nguyên tắc trình Kiến thức naỳ cho phép đưa đánh giá hợp lý kỹ thuật làm compost SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến ứng dụng kỹ thuật Lợi ích hiển nhiên kiến thức giúp ích cho việc lựa chọn hệ thống phù hợp để thực nhiệm vụ đưa Thêm lợi ích kèm theo khả đánh giá xác hệ thống thử nghiệm 3.2 ĐỊNH NGHĨA: Có định nghĩa compost: định nghĩa theo thuật ngữ, phân biệt sản xuất compost với dạng phân hủy sinh học khác Thứ hai định nghĩa quan điểm sinh thái 3.2.1 Định nghĩa theo thuật ngữ: Định nghĩa phân biệt sản xuất compost với trình sinh học khác là: “ Composting is the biologycal decomposition of biodegradable solid waste under controlled predominantly aerobic conditions to a state that is sufficiently stable for muisance – free strorage and handling and is satisfactorily matured for safe use in agriculture” “Sản xuất Compost phân huỷ sinh học chất thải rắn dễ phân huỷ sinh học điều kiện hiếu khí hồn tồn có kiểm sốt thành chất tình trạng ổn định hồn tồn, khơng gây cảm giác khó chịu lưu trữ, sử dụng trưởng thành để sử dụng an tồn nơng nghiệp” Các thuật ngữ cụm từ sử dụng kết hợp với để phân biệt điểm khác sản xuất comost với trình phân huỷ khác là: “biological decomposition” (phân hủy sinh học), “biodegradable” (dễ phân hủy sinh học), “under controlled predominantly aerobic conditions” (dưới điều kiện hiếu khí hồn tồn có kiểm sốt), “sufficiently stable” (ổn định hoàn toàn), “mature” (trưởng thành) Cụm từ: “biological decomposition” có ý phân huỷ tiến hành hoàn thành vi sinh vật “Biodegradable” nói đến chất dễ bị ảnh hưởng trình phân huỷ chủng vi sinh vật, vd: vi khuẩn, nấm… Những chất Các chất dạng hợp chất hữu tạo từ vi sinh vật tổng hợp hoá học (như halogenated hydrocarbons - hydrocarbon bị halogen hóa) SVTH: Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Sự phân huỷ chất hữu tổng hợp đòi hỏi hoạt động số chủng VSV định điều kiện đặc biệt Cụm từ “under controlled predominantly aerobic conditions”có ý nghĩa: 1) phân biệt sản xuất compost với trình phân huỷ sinh học ngẫu nhiên diễn tự nhiên (vd: bãi rác hở, rừng, cánh đồng…) 2) phân biệt sản xuất compost với trình phân hủy kị khí ( biogas) Tiêu chuẩn “ổn định” an tồn lưu trữ khơng gây mùi khó chịu Tiêu chuẩn cho “trưởng thành” ( hoai mục hoàn toàn)” định hướng để sử dụng nông nghiệp 3.2.2 Định nghĩa quan điểm sinh thái: “Composting is a decomposition process in which the substrate is progressively broken down by a succession of population of living organisms The breakdown products of one population serve as the subtrate for the succeeding population The succession is initiated by way of the breakdown of the complex molecules in the raw substrate to simpler forms by microbes indigenous to the substrate.” “Sản phẩm compost trình phân huỷ mà chất liên tục bị phân hủy quần thể VSV kế tục Sản phẩm phân hủy quần thể VSV làm chất cho quần thể vi sinh vật Các trình nối tiếp bắt đầu cách phân hủy phân tử phức tạp chất thô thành dạng đơn giản VK có sẵn chất 3.3 SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HÓA COMPOST Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt mesophilis thermophilic nấm chiếm ưu tổ chức sinh vật suốt giai đoạn đầu giai đoạn hoạt động chuyển hóa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt độ cao) q trình ủ compost Có thể phân chia VSV thành nhóm theo hình thái chúng “VK có hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) “VK dạng sợi” Thật ra, VK dạng sợi đơn giản VK bị “phân nhánh” , loại khuẩn tia.(Khuẩn tia nhóm VSV có tính chất trung gian vi khuẩn nấm Chúng có hình dạng tương tự nấm với chiều rộng tế bào từ 0,5 – 1,4  m, công nghiệp, nhóm VSV sử dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh.) Thường SVTH: Trần Xuân Huy 10 ... hình ủ compost từ vỏ cà phê o Nghiên cứu điều kiện tối ưu sản xuất compost tù vỏ cà phê 1.4 Đối tượng nghiên cứu Vỏ cà phê từ huyện EaHleo tỉnh Đăk Lăk 1.5 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu điều kiện... compost lớn Đề tài đời nhằm tận dụng lượng vỏ cà phê bị thải bỏ 1.2 Mục tiêu đề tài o Tối ưu hóa trình ủ phân compost từ vỏ cà phê o Xây dựng quy trìnhhồn thiện để ủ phân compost từ vỏ cà phê 1.3... 500.000 cà phê, trung bình hang năm thu khoảng triệu cà phê thành phẩm Với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm 15% lượng vỏ cà phê tạo hàng năm khoảng 300.000 ngàn Vì tiềm việc chế biến vỏ cà phê thành phân compost