Báo cáo phân tích xu hướng công nghệ chuyên đề vai trò của than sinh học (biochar) sản xuất và ứng dụng hiệu quả than sinh học

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ Chun đề: VAI TRỊ CỦA THAN SINH HỌC (BIOCHAR) SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG HIỆU QUẢ THAN SINH HỌC o Bá o cá oa kh Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM họ c Với cộng tác của: TS Nguyễn Đăng Nghĩa GĐ Trung tâm Nghiên cứu Đất - Phân bón Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa Việt Nam TP.Hồ Chí Minh, 11/2014 -1- MỤC LỤC I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Khái niệm than sinh học Đặc tính than sinh học 2.1 Tỷ lệ dinh dưỡng than sinh học 2.2 Diện tích bề mặt riêng vi lỗ than sinh học Vai trò than sinh học Sản xuất than sinh học Tiềm sản xuất than sinh học Việt Nam Hiệu than sinh học II PHÂN TÍCH XU HƢỚNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 14 Bá Tình hình đăng ký sáng chế than sinh học theo thời gian 14 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế than sinh học quốc gia 15 o cá o Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế than sinh học theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC 17 kh Tình hình đăng ký sáng chế hướng nghiên cứu từ năm 2008-2013 18 Tình hình đăng ký sáng chế quốc gia: Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ 19 oa c họ III CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TẠI VIỆN THỔ NHƢỠNG NÔNG HÓA VIỆT NAM 21 Nội dung phương pháp nghiên cứu 21 1.1 Nghiên cứu chế tạo than sinh học từ vỏ trấu, mụn xơ dừa, vỏ cà phê 21 1.2 Nghiên cứu bổ sung dinh dưỡng khoáng vào than sinh học để tạo phân hữu khoáng hệ 22 1.2.1 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào than sinh học để sản xuất phân hữu khống hệ dùng bón lót cho trồng 22 1.2.2 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào than sinh học để sản xuất phân hữu khoáng hệ chuyên dùng cho lúa 22 1.2.3 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào than sinh học để sản xuất phân hữu khoáng hệ chuyên dùng cho ngô 23 1.2.4 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào than sinh học để sản xuất phân hữu khoáng hệ chuyên dùng cho rau 23 Kết nghiên cứu 24 -2- 2.1 Nghiên cứu phương pháp đốt khác để lựa chọn phương pháp tối ưu, thích hợp cho loại vật liệu nhằm chế tạo than sinh học đạt hiệu cao 24 2.2 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào than sinh học để sản xuất phân hữu khoáng hệ chuyên dùng cho lúa 28 2.3 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào than sinh học để sản xuất phân hữu khoáng hệ chuyên dùng cho ngô 29 2.4 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng khoáng hợp lý vào TSH để sản xuất phân hữu khoáng hệ chuyên dùng cho rau 30 Kết luận 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 o Bá o cá oa kh c họ -3- VAI TRÕ CỦA THAN SINH HỌC ( BIOCHAR) SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG HIỆU QUẢ THAN SINH HỌC ************************** I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Nguồn nguyên liệu hóa thạch trái đất ngày khan chúng trở nên đắt đỏ, từ chi phí sản xuất nhiên liệu phân bón tăng cao, gây ảnh hưởng không nhỏ đến giá lương thực giới Loài người đối mặc với nguy xảy khủng hoảng lương thực trước tình trạng giá lương thực cao nguồn cung đáp ứng không đủ nhu cầu Bá Nguyên nhân sâu xa vấn đề tình trạng nhiễm mơi trường trầm trọng từ khí thải cơng nghiệp, chất thải sinh hoạt q lớn, khai thác tài nguyên đất cạn kiệt dẫn đến bạc màu, xói mịn dẫn tới suất nơng nghiệp giảm sút, diện tích trồng trọt thu hẹp tượng sa mạc hóa o Bên cạnh đó, việc sử dụng sản phẩm,thức ăn, phân bón hóa chất độc hại cho trồng vật nuôi để tăng suất làm gia tăng bệnh tật nguy hiểm người, suy giảm tuổi thọ, nòi giống o cá oa kh Đối mặt với vấn đề việc giới ngày quan tâm đến chất lượng sống, đến môi trường sạch, an toàn điều tất yếu Và cách mạng xanh lần thứ diễn vấn đề thời gian, lựa chọn ưu tiên số cho cách mạng mang tên Biochar ( than sinh học) họ c Biochar giải hầu hết vấn đề môi trường cấp thiết như: chống ô nhiễm nguồn đất, tăng suất trồng, bảo vệ mơi trường khỏi hiệu ứng nhà kính… Khái niệm than sinh học: Cách 7000 ngàn năm khu vực sông Amazon người địa tạo lớp đất đen giúp nâng cao suất lưu giữ độ màu mỡ đất Sau người định cư Châu Âu gọi lớp đất Terra Preta Lớp Terra Preta tạo từ việc người địa Amazon thải môi trường đất chất thải sinh hoạt như: thức ăn, xương động vật, chất thải, đồ gốm vỡ,… trải qua trình phân hủy lâu dài chúng tạo lớp đất đen đem lại màu mỡ cho trồng người địa Các nhà khoa học đại nghiên cứu thành phần lớp đất nhìn thấy tác dụng vơ q báu nơng nghiệp Hiện nay, -4- người tạo Biochar, loại than sinh học mà sau thời gian chơn đất phân hủy với môi trường xung quanh tạo lớp Terra Preta Than sinh học mệnh danh “vàng đen” tác dụng q báu nông nghiệp môi trường, nhân tố chủ yếu tạo cách mạng xanh lần thứ Than sinh học dùng để chôn đất, sau phân hủy cho loại phân bón hữu cơ, loại phân bón tốt thân thiện mơi trường Than sinh học có hàm lượng cacbon cao đặc tính xốp giúp đất giữ nước, dưỡng chất bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất Than sinh học cịn có đặc tính bể chưa Cacbon tự nhiên, lập giữ khí CO2 đất Đặc tính than sinh học Bá 2.1 Tỷ lệ dinh dƣỡng than sinh học: o Hầu hết than sinh học tạo khoảng nhiệt độ từ 450oC - 550oC nên ảnh hưởng tới việc N S Tuy nhiên, sản xuất than sinh học từ số nguyên liệu giàu N giữ 50%N tất S nhiệt phân 450oC o cá kh oa Than sinh học sản xuất nhiệt độ cao(800oC) có pH EC cao, NO3trong nhiệt độ thấp (350oC) lấy P, NH4+ phenol họ 2.2 Diện tích bề mặt riêng vi lỗ than sinh học: c Diện tích bề mặt riêng chìa khóa để biết tương tác đất than sinh học Nó chịu ảnh hưởng nguyên liệu sinh khối điều kiện sản xuất Diện tích bề mặt riêng vi lỗ than sinh học tăng theo nhiệt độ Mặc dù nguyên liệu công nghệ sản xuất khác cho loại than sinh học khác Than sinh học sản xuất nhiệt độ thấp ( 5,0 %; Tổng NPK > 5,0 Bá  Có bổ sung hàm lượng 04 nguyên tố dinh dưỡng trung lượng (Ca0; Mg0; S; Si02) TE o - Nguyên liệu phối trộn: o  Phân Đạm cá  Than Sinh học (Biochar)  Phân Kali oa kh  Phosphore: họ  Nguyên tố DD trung lượng c  Nguyên tố DD Vi lượng (TE)  Hữu bổ sung - Sơ đồ quy trình sản xuất phân hữu - Khoáng hệ tứ than sinh học: -30- - Thành phần chất lượng phân hữu khống hệ chun bón lót:  Chất hữu = 24 % ; Acid Humic = 5,0 %  N = 2,0 %; P205 = 3,0 % ; K20 = 1,5 %  Ca0 = 1,5 %; Mg0 = 2,4 % ; S = 1,0 %  Si02 = 18,0 % - Sản xuất loại phân hữu khống chun dùng cho Ngơ:  Hữu - Khống Ngơ 01: Hàm lượng hữu = 37,0 %; Acid Humic = 4,0 % Tổng NPK > 16,0 % ; Có bổ sung hàm lượng 04 nguyên tố dinh dưỡng trung lượng (Ca0; Mg0; S; Si02)  Hữu - Khống Ngơ 02: Hàm lượng hữu > 25,0 %;; Tổng NPK > 20,0 % ; Có bổ sung hàm lượng 04 nguyên tố dinh dưỡng trung lượng (Ca0; Mg0; S; Si02) - Sản xuất loại phân hữu khoáng chuyên dùng cho Rau: Bá  Phân hữu - Khoáng cho Rau ăn lá: NPK (8-5- + HC + TE) o cá  Phân hữu - Khoáng cho Rau ăn Củ-Quả: NPK (8-5-10 + HC + TE) o - Sản xuất loại phân hữu khoáng chuyên dùng cho Cà Phê: kh  Phân hữu - Khoáng Cà phê 01: NPK (9- 4- + HC + TE) oa  Phân hữu - Khoáng Cà phê 02: NPK (8- 4- 10 + HC + TE) họ - Sản xuất loại phân hữu khoáng chuyên dùng cho Hồ Tiêu: c  Phân hữu - Khoáng Hồ Tiêu 01: NPK (6- 4- + HC + TE)  Phân hữu - Khoáng Hồ Tiêu 02: NPK (12- 4- 14 + HC + TE) -31- TÀI LIỆU THAM KHẢO Trương Hợp Tác (2009) Ảnh hưởng việc sử dụng phân bón đến mơi trường, (nguồn http://www.agroviet.gov.vn) Tổng cục Môi trường (2009) Báo cáo Môi trường quốc gia năm 2009, (nguồn http://vea.gov.vn/vn) Evans D.G., Slade R.C.T (2006) Structural aspects of layered double hydroxides In Layered Double Hydroxides - Structure & Bonding, Vol 119, pp 1-87 Komarneni S., Newalkar B L., Li D., Gheyi T., Lopano C L., Heaney P J and Post J E (2003) Anionic clays as potential slow-release fertilizers: nitrate ion exchange Journal of Porous Materials, Vol 10, pp 243-248 Bá Li F and Duan X (2006) Applications of layered double hydroxides In Layered Double Hydroxides - Structure & Bonding, Vol 119, pp 193-223 o Olanrewaju J., Newalkar B.L., Mancino C., Komarneni S (2000) Simplified synthesis of nitrate form of layered double hydroxide Materials Letters, Vol 45, pp 307-310 o cá oa kh Saber O., Bunpei H and Hideyuki T (2005) Preparation of New Layered Double Hydroxide, Co-Ti LDH Journal of Inclusion Phenomena and Macrocylic Chemistry, Vol 51, pp 17-25 họ c Tao, Qi, Yuanming, Xiang, Peng, Hongping (2006) Synthesis and Characterization of Layered Double Hydroxides with a High Aspect Ratio Journal of Solid State Chemistry, Vol 179, pp 708-715 Ye K., Lina Z., Shuai Z., Fazhi Z., Mingdong D., and Sailong X (2010) Morphologies, Preparations and Applications of Layered Double Hydroxide Micro-Nanostructures Materials, Vol 3, pp 5220-5235 -32-