nghiên cứu quy trình xử lý bã sắn từ các cơ sở chế biến tinh bột thành phân bón hữu cơ

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả luận văn: Trần Thị Lanh Tên Luận văn: Nghiên cứu quy trình xử lý bã sắn từ các cơ sở chế biến tinh bột thành phân bón hữu cơ Ngành khoa học của luận văn: K

- -

TRẦN THỊ LANH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUY TRÌNH XỬ LÝ BÃ SẮN TỪ CÁC CƠ SỞ CHẾ BIẾN TINH BỘT THÀNH PHÂN BÓN HỮU CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên, 2023

- -

TRẦN THỊ LANH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

TỚI QUY TRÌNH XỬ LÝ BÃ SẮN TỪ CÁC CƠ SỞ

CHẾ BIẾN TINH BỘT THÀNH PHÂN BÓN HỮU CƠ

Ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 8.44.03.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Trương Thị Ánh Tuyết

TS Trần Thị Phả

Thái Nguyên, 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn

đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Trần Thị Lanh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Trương Thị Ánh Tuyết và TS Trần Thị Phả

đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Môi trường, Phòng thí nghiệm Trung tâm nghiên cứu giống cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu - Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài

và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài “Nghiên cứu, chuyển giao mô hình xử lý chất thải rắn từ các cơ sở chế biến tinh bột sắn, dong riềng

và chuồng trại chăn nuôi lợn vùng miền núi phía Bắc Việt Nam”, mã số: TNMT.885.02 đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này

Xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2023

Tác giả luận văn

Trần Thị Lanh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ vii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN viii

THESIS ABSTRACT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 4

3 Ý nghĩa khoa học 4

4 Ý nghĩa thực tiễn 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 6

1.1.1 Khái niệm về phân hữu cơ 6

1.1.2 Các phương pháp ủ phân hữu cơ 7

1.1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 13

1.1.4 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 17

1.2 Cơ sở pháp lý của đề tài 26

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 29

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 29

2.3 Nội dung nghiên cứu 29

2.4 Phương pháp nghiên cứu 30

2.4.1 Phương pháp kế thừa 30

2.4.2 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 30

2.4.3 Phương pháp phân tích 31

2.4.4 Phương pháp tổng hợp phân tích và xử lý số liệu 32

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Đánh giá chất lượng nguồn nguyên liệu thải tại các cơ sở chế biến tinh bột sắn 33

3.2 Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quy trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 34

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của dinh dưỡng hữu cơ bổ sung đến quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 34

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm vi sinh sử dụng cho quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 35

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm bã sắn đến quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 37

3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng bã sắn đến quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 38

3.3 Xây dựng qui trình kỹ thuật xử lý bã sắn phế thải thành phân hữu cơ 39 3.3.1 Đánh giá cảm quan 39

3.3.2 Sơ đồ quy trình xử lý bã sắn làm phân bón hữu cơ 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

1 Kết luận 43

2 Kiến nghị 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC

SO2 Khí lưu huỳnh điôxit

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Chất lượng bã sắn 33

Bảng 3.2 Bảng phân tích ảnh hưởng của dinh dưỡng hữu cơ bổ sung đến quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 34

Bảng 3.3 Bảng phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm vi sinh sử dụng cho quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 36

Bảng 3.4 Bảng phân tích ảnh hưởng của độ ẩm bã sắn đến quá trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ 37

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của khối lượng đống ủ đến quá trình xử lý bã sắn 38

Bảng 3.6 Đánh giá cảm quan về bã sắn sau ủ 39

Bảng 3.7 Chất lượng của bã sắn sau ủ 40

DANH MỤC ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 3.1 Quy trình xử lý bã sắn làm phân bón hữu cơ 41

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả luận văn: Trần Thị Lanh

Tên Luận văn: Nghiên cứu quy trình xử lý bã sắn từ các cơ sở chế biến tinh bột thành phân bón hữu cơ

Ngành khoa học của luận văn: Khoa học môi trường

Mã số: 8.44.03.01

Tên đơn vị đào tạo: Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên Mục đích nghiên cứu: Đề xuất hoàn thiện quy trình xử lý chất thải rắn từ các nhà máy chế biến tinh bột sắn để sản xuất phân bón hữu cơ phục vụ cho cải tạo đất, nâng cao chất lượng nông sản, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất, nước

và không khí góp phần phát triển nông nghiệp theo hướng hữu cơ bền vững Phương pháp nghiên cứu:

Đánh giá chất lượng nguồn nguyên liệu thải tại các cơ sở chế biến tinh bột sắn

Nghiên cứu ảnh hưởng của dinh dưỡng hữu cơ bổ sung đến chuyển hóa bã sắn thành phân bón hữu cơ: Thí nghiệm gồm 05 công thức (CT), khối lượng chất thải là 500 kg/CT và mỗi công thức nhắc lại 3 lần như sau:

Thí nghiệm gồm 06 công thức (CT), khối lượng chất thải là 500 kg/CT,

độ ẩm ở các CT là tương đồng nhau và mỗi công thức nhắc lại 3 lần như sau:

Đề xuất hoàn thiện quy trình xử lý bã sắn làm phân bón hữu cơ

Các chỉ tiêu phân tích: Vi khuẩn E.coli; Vi khuẩn Salmonella; độ ẩm; hàm lượng Nitơ tổng số; P2O5 dễ tiêu; P2O5 hòa tan; K2O dễ tiêu; Pb; Cd; As; Hg Kết quả chính và kết luận:

Thành phần chính của bã sắn có OC (%) = 55,49%, hàm lượng nito thấp đạt 0,56%, pH của bã sắn đạt 6,25 và trong bã sắn còn chứa lượng lượng lân

và kali đáng kể đạt 0,03 - 0,08% Với những thành phần hữu cơ này bã sắn phù hợp sử dụng ủ tạo phân bón hữu cơ

Nghiên cứu đã đề xuất hoàn thiện quy trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ với thành phần của các nguyên liệu: Bã sắn + 1% chế phẩm Emuniv + 10% bột cá nhạt Nguyên liệu được điều chỉnh độ ẩm đạt 50 - 60% Đánh đống ủ, sau 12 ngày đảo đều đống ủ

Sản phẩm phân bón sản xuất từ bã sắn theo quy trình đáp ứng được tiêu

chuẩn chất lượng phù hợp với QCVN 01 -189:2019/BNNPTNT về chất lượng phân bón ban hành theo Thông tư số 09/2019/TT-BNNPTNT ngày 27 tháng 8

năm 2019

THESIS ABSTRACT

Master of Science: Tran Thi Lanh

Thesis title: A study of some factors affecting organic fertilizer production from cassava residues

Major: Environmental science

Assess the quality of waste raw materials at cassava starch processing facilities Research on the effects of additional organic nutrients in converting cassava residues into organic fertilizer The experiment consists of five formulas with a waste volume of 500 kg per formula, each repeated three times The formulas are as follows:

The formulas are as follows:

Formula 1: Cassava residues (97%) + microbiological products (3%) (for comparison)

Formula 2: Cassava residues (57%) + fish meal (40%) + microbiological products (3%)

Formula 3: Cassava residues (67%) + fish meal (30%) + microbiological products (3%)

Formula 4: Cassava residues (77%) + fish meal (20%) + microbiological products (3%)

Formula 5: Cassava residues (87%) + fish meal (10%) + microbiological products (3%)

Effects of the percentage of additional organic nutrients in the treatment procedure of cassava residues into organic fertilizer The experiment consists of six formulas with a waste volume of 500 kg per formula The moisture content of all the formulas is similar, and each formula

is repeated three times The formulas are as follows:

Formula 1: 100% Cassava residues (for comparison)

Formula 2: Cassava residues + 1% microbiological products

Formula 3: Cassava residues + 3% microbiological products

Formula 4: Cassava residues + 5% microbiological products

Formula 5: Cassava residues + 7% microbiological products

Formula 6: Cassava residues + 10% microbiological products

Research on the effects of moisture content in cassava residues on the treatment procedure of converting them into organic fertilizer will be conducted The experiment consists of four formulas, with a waste volume of

500 kg per formula The moisture content of all the formulas is similar, and each formula is repeated three times The formulas are as follows:

Formula 1: Moisture content 30 - 40%

Formula 2: Moisture content 40 - 50%

Formula 3: Moisture content 50 - 60%

Formula 4: Moisture content 60 - 70%

Research will be conducted on the effects of cassava residue weight

on the treatment procedure for converting cassava residues into organic

fertilizer The experiment consists of five formulas, and each formula is repeated three times The formulations are as follows:

Formula 1: Cassava residues 1 ton/batch

Formula 2: Cassava residues 2 tons/batch

Formula 3: Cassava residues 3 tons/batch

Formula 4: Cassava residues 4 tons/batch

Formula 5: Cassava residues 5 tons/batch

Purpose to complete the treatment procedure of cassava residues into organic fertilizer

Analytical criteria: E.coli bacteria; Salmonella bacteria; humidity; total N content; P2O5 content; K2O content; Pb; Cd; As; Hg

Main findings and conclusions

The main component of cassava residues is total carbon (OC%), accounting for 55.49% It also contains 0.56% nitrogen content and has a pH

of 6.25 Additionally, cassava residues contain approximately 0.03-0.08% phosphorus and potassium Due to these organic ingredients, cassava residue

is suitable for composting to produce organic fertilizer

The research has recommended to complete treatment procedure for converting cassava residues into organic fertilizer using the following components: cassava residues, 1% Emuniv product, and 10% fish meal The humidity of the raw materials is adjusted to reach 50-60% The compost pile

is created and after 12 days, the compost pile is turned

The fertilizer products produced from cassava residues comply with the National Technical Regulation on Fertilizer Quality (QCVN 01-189:2019/BNNPTNT) issued under Circular No 09/2019/TT-BNNPTNT dated August 27th, 2019 This ensures that the fertilizer meets the required quality standards set by the regulatory authorities

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Dân số tăng, tốc độ đô thị hóa nhanh, nền kinh tế bùng nổ, và sự gia tăng mức sống ở các nước đang phát triển đã tăng tốc đáng kể tốc độ, số lượng chất thải rắn Vấn đề quản lý chất thải rắn là thách thức lớn nhất đối với chính quyền của cả thành phố nhỏ và lớn ở các nước đang phát triển Điều này chủ yếu là do sự phát sinh ngày càng tăng của chất thải rắn

Một lượng lớn chất thải rắn hàng năm được tạo ra bởi các cơ sở chế biến tinh bột sắn Với lượng chất thải rắn tại các cơ sở/nhà máy chế biến tinh bột sắn tại Việt Nam rất lớn như hiện nay nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây áp lực không nhỏ đến môi trường và sức khỏe con người Quá trình chế biến tinh bột sắn thải ra một lượng phế thải khổng lồ, phần vỏ sau sơ chế chiếm 20 - 35% tổng trọng lượng của củ, trong quá trình tách, lọc tinh bột thải

ra một lượng bã thải đáng kể Trung bình để sản xuất được 1 tấn tinh bột, cần 3,5 - 4 tấn nguyên liệu và 7 - 8 m3 nước thải Quá trình chuyển hóa tự nhiên các chất thải của nhà máy chế biến tinh bột sắn gây mùi hôi, thối, ô nhiễm không khí, đất và nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Nước thải

và bã thải nếu không được thu gom và xử lý thì quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ tự nhiên sẽ tạo ra khí H2S, NH3, CH4 gây mùi khó chịu Trong quá trình sản xuất và chế biến sắn và tinh bột sắn, có thể sử dụng các hóa chất như thuốc trừ sâu và phân bón hóa học Sự sử dụng không đúng cách hoặc quá mức của những chất này có thể gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến nguồn nước và đất, gây hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người Quá trình chế biến sắn và tinh bột sắn yêu cầu một lượng lớn nước Trong các khu vực

có nguồn nước hạn chế, việc sử dụng nước trong sản xuất này có thể gây căng thẳng và cạnh tranh với sự sử dụng nước cho các mục đích khác như nông

nghiệp, gia đình và sinh hoạt Quá trình sản xuất và chế biến sắn và tinh bột sắn tạo ra lượng lớn nước thải và chất thải Nếu không được xử lý đúng cách, việc xả thải này có thể gây ô nhiễm nguồn nước, làm suy giảm chất lượng nước và gây hại cho môi trường tự nhiên và sinh vật sống Việc quản lý chất thải từ quá trình sản xuất và chế biến sắn và tinh bột sắn đòi hỏi sự chú trọng đặc biệt Nếu không có hệ thống quản lý chất thải hiệu quả, chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường, làm suy giảm chất lượng đất và nước, và gây hại cho

hệ sinh thái và sức khỏe con người

Để giảm ô nhiễm và rủi ro môi trường trong sản xuất và chế biến các sản phẩm từ sắn và tinh bột sắn, cần thiết phải áp dụng các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả Điều này bao gồm sử dụng các phương pháp sản xuất và chế biến bền vững, ứng dụng các quy trình xử lý nước thải và chất thải, sử dụng hóa chất và phân bón hữu cơ thay vì hóa chất độc hại, và thực hiện các biện pháp quản lý môi trường nghiêm ngặt để đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường Do vậy việc nghiên cứu sử dụng các chất thải đó làm nguồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất phân bón hữu cơ có chất lượng cao sẽ mang lại được giá trị kinh tế cao, đồng thời giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường

Trong quá trình đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ trong nông nghiệp thế kỷ 21, các loại phân hữu cơ đang ngày càng nhận được sự quan tâm đặc biệt, nhất là phân hữu cơ được xử lý từ phụ phẩm nông nghiệp (bã sắn, bã dong riềng, ) Tuy nhiên, nếu phụ phẩm này bị phân hủy trong điều kiện yếm khí sẽ phát sinh khí CH4, đốt cháy phụ phẩm sẽ phát thải ra CO,

CO2 là nguồn khí thải gây ra hiệu ứng nhà kính Vì vậy, nếu tận dụng được nguồn phụ phẩm này không những là nguồn phân hữu cơ mà còn hạn chế được vấn đề ô nhiễm môi trường vì phế phẩm nông nghiệp là nguồn phân hữu

cơ rất tiềm năng do tính sẵn có, là nguồn phân bón giàu dinh dưỡng giúp cải thiện đất cằn cỗi mà còn không gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí

Bên cạnh đó, nguồn phân hữu cơ từ phụ phẩm nông nghiệp không tốn nhiều chi phí, sẽ thay thế cho việc lạm dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật mà mỗi năm nước ta phải đầu tư từ 500 - 700 triệu USD để nhập thuốc bảo vệ thực vật

Các nghiên cứu trước đây đã thực hiện sử dụng bã thải sắn làm phân bón hữu cơ với một số kết quả tích cực Bã thải sắn, bao gồm vỏ sắn và bã sắn sau khi chế biến thành tinh bột sắn, chứa nhiều chất hữu cơ và dinh dưỡng như carbon, nitơ, kali và phốt pho Điều này làm cho bã thải sắn trở thành một nguồn phân bón hữu cơ tiềm năng Công nghệ chế biến sắn và tinh bột sắn ngày càng phát triển, tạo ra lượng lớn bã thải sắn Việc sử dụng bã thải sắn làm phân bón hữu cơ không chỉ giúp giảm tác động tiêu cực lên môi trường

mà còn tận dụng và tái chế tài nguyên từ quá trình chế biến sắn Việc sử dụng

bã thải sắn làm phân bón hữu cơ giúp cung cấp carbon và các chất dinh dưỡng cần thiết cho đất Sử dụng bã thải sắn làm phân bón hữu cơ có thể cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng; sử dụng phân bón hữu cơ từ bã thải sắn giúp giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học Điều này có thể giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường và tiềm năng gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái Hơn nữa, việc sử dụng

bã thải sắn làm phân bón hữu cơ giúp tạo ra một chuỗi giá trị bền vững trong quá trình chế biến sắn Thay vì xem bã thải sắn là một chất thải, ta có thể chuyển đổi nó thành một tài nguyên tái chế hữu ích, giúp giảm lượng chất thải

và tối ưu hóa sự sử dụng tài nguyên

Dùng bã thải sắn làm phân bón hữu cơ không chỉ có lợi cho môi trường

mà còn mang lại lợi ích kinh tế và xã hội Nó giúp tạo ra một quy trình chế biến sắn và sử dụng tài nguyên bền vững hơn, đồng thời đóng góp vào việc giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường và thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững

Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, nhu cầu sử dụng phân bón hữu cơ phục vụ cho nông nghiệp rất cao, ước tính lên tới 13 triệu tấn/năm Tuy nhiên, các nhà máy sản xuất phân bón chỉ cung cấp được khoảng 1/13 so với nhu cầu (gần 1 triệu tấn/1 năm) Vì vậy, với sự sẵn có của phụ phẩm nông nghiệp với hàng nghìn tấn sẽ là nguồn phân bón tiềm năng vừa đáp ứng được nhu cầu, vừa thân thiện với môi trường, hứa hẹn là một hướng đi mới cho ngành nông nghiệp hữu cơ xanh, sạch

Với kỳ vọng và mục tiêu hướng tới sự phát triển bền vững ngành nông nghiệp theo hướng hiệu quả, tìm hiểu và khai thác tiềm năng của bã thải sắn trong việc sản xuất phân bón hữu cơ, tận dụng tài nguyên, giảm lượng chất thải, cải thiện chất lượng đất và năng suất cây trồng, giảm chi phí cho nông dân, giúp bảo vệ môi trường sinh thái và sức khỏe con người, tôi lựa chọn thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quy trình xử lý bã sắn từ các cơ sở chế biến tinh bột thành phân bón hữu cơ”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng quy trình xử lý chất thải rắn từ các nhà máy chế biến tinh bột sắn để sản xuất phân bón hữu cơ phục vụ cho cải tạo đất, nâng cao chất lượng nông sản, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí góp phần phát triển nông nghiệp theo hướng hữu cơ bền vững vùng miền núi phía Bắc Việt Nam

3 Ý nghĩa khoa học

- Nội dung nghiên cứu góp phần bổ sung các kiến thức tham khảo về

xử lý chất thải làm phân bón hữu cơ cho các sinh viên ngành nông-lâm nghiệp nói riêng và cho phát triển kinh tế ngành công-nông nghiệp nói chung

- Các kết quả nghiên cứu của luận văn là nguồn tài liệu tham khảo giúp các nhà nghiên cứu, nhà quản lý có những định hướng, giải pháp trong việc

xử lý bã sắn hiệu quả

- Nâng cao kiến thức, kỹ năng chuyên môn đồng thời rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ công việc trong tương lai

- Vận dụng và phát huy những kiến thức, kỹ năng đã học được vào quá trình nghiên cứu

- Những đóng góp mới của đề tài:

 Nghiên cứu đã xây dựng được quy trình xử lý bã sắn thành phân bón hữu cơ với thành phần của các nguyên liệu: Bã sắn + 1% chế phẩm Emuniv + 10% bột cá nhạt Nguyên liệu được điều chỉnh độ ẩm đạt 50 - 60% Đánh đống ủ, sau 12 ngày đảo đều đống ủ

 Sản phẩm phân bón sản xuất từ bã sắn theo quy trình đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng phù hợp với QCVN 01-189:2019/BNNPTNT về chất lượng phân bón ban hành theo Thông tư số 09/2019/TT-BNNPTNT ngày 27 tháng 8 năm 2019

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

1.1.1 Khái niệm về phân hữu cơ

Phân hữu cơ là loại sản phẩm phân bón được tạo thành thông qua quá trình sử dụng vi sinh vật phân huỷ các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải nông nghiệp, lâm nghiệp, phế thải chế biến nông sản, rác thải sinh hoạt…) Các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới tác động của vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học được chuyển hóa thành mùn (Lương Đức Phẩm, 2012)

Theo quy định chỉ tiêu định lượng bắt buộc đối với phân hữu cơ: độ ẩm của phân dạng bột ≤ 25 %, hàm lượng hữu cơ tổng số ≥ 22 %, hàm lượng đạm tổng số (Nts) ≥ 2,5 %; đối với phân hữu cơ sinh học: độ ẩm phân dạng bột ≤ 25 %, hàm lượng hữu cơ tổng số (OM) ≥ 22 % ( hàm lượng OC ≥ 13

%), hàm lượng đạm tổng số (Nts) ≥ 2,5 %, hàm lượng axit Humic (đối với phân chế biến từ than bùn) ≥ 2,5 % (Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

Hàm lượng dinh dưỡng được chấp nhận và định lượng bắt buộc đối với các yếu tố trong phân bón có chứa hữu cơ được quy định: hàm lượng hữu cơ

≥ 80 % và hàm lượng một yếu tố đa lượng Nts hoặc P2O5 hh hoặc K2O hh đối với phân bón hữu cơ khoáng ≥ 90% so với chỉ số đăng ký (Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

Phân bón hữu cơ, hữu cơ khoáng, hữu cơ vi sinh, hữu cơ sinh học sản xuất từ nguyên liệu là rác thải đô thị, từ phế thải công nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm, phế thải chăn nuôi, phân bón lá có nguồn gốc hữu cơ: hàm lượng Asen (As) ≤ 3,0 mg/kg hoặc ppm, hàm lượng Cadimi (Cd) ≤ 2,5 mg/kg hoặc ppm, hàm lượng Chì (Pb) ≤ 3,0 mg/kg hoặc ppm, hàm lượng Thuỷ ngân (Hg) ≤ 2,0 mg/kg hoặc ppm, mật độ Vi khuẩn Salmonella không phát hiện trong 25g mẫu kiểm tra (CFU) (Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

1.1.2 Các phương pháp ủ phân hữu cơ

1.2.2.1 Mục đích quá trình ủ

- Làm ổn định thành phần chất thải: Chất thải hữu cơ khi được đưa vào môi trường sẽ còn được chuyển hoá liên tục, vì thế nó chưa ổn định Quá trình lên men sẽ làm ổn định chúng bằng những phản ứng sinh hoá Sản phẩm cuối cùng của quá trình sẽ được ổn định trước khi ta sử dụng chúng

- Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh: Trong rác thải thường chứa rất nhiều vi sinh vật gây bệnh, các loại vi sinh vật này thường bị tiêu diệt ở nhiệt

độ 45 - 600C trong khoảng thời gian ngắn

- Chất dinh dưỡng được chuyển hóa: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có mặt trong chất thải thường được nằm ở dạng hữu cơ Sau quá trình lên men các chất dinh dưỡng này sẽ được chuyển hoá thành các hợp chất vô cơ rất thích hợp cho cây trồng Các chất này thường được chuyển hoá thành dạng

NO3 hay P2O5 Sản phẩm sau chuyển hoá khi bón cho cây trồng sẽ làm tăng chất lượng cho đất và có lợi cho cây trồng Cây trồng không sử dụng nitơ ở dạng hữu cơ mà chỉ sử dụng nitơ ở dạng vô cơ (Lương Đức Phẩm, 2012)

1.2.2.2 Các phương pháp làm phân ủ

Quá trình ủ các chất thải hữu cơ là một quá trình sinh học phân huỷ chất thải hữu cơ và ổn định các thành phần cuối cùng của chúng dưới tác dụng của các loại vi sinh vật ưa nhiệt Có 2 kiểu ủ: ủ hiếu khí và ủ yếm khí (Nguyễn Thanh Hiền, 2003)

a Ủ hiếu khí:

Là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhờ vi sinh vật với sự có mặt của oxi Trừ các chất như chất dẻo, chất cao su còn có các chất hữu cơ khác chứa protein, lipit, xenluloza, hemi-xenluloza đều chuyển hoá chúng trong quá trình lên men Quá trình lên men này sẽ tạo ra sản phẩm lên men chính là mùn Những vi sinh vật này sẽ sinh sôi nảy nở và chết đi trong một

chu kỳ rất ngắn, để lại phần xác giàu đạm và nhiều chất dinh dưỡng cho cây xanh Những chất đó cũng là nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật trong đất

để sinh sôi nảy nở Các vi sinh vật và các enzim được tạo ra sẽ phân huỷ thêm các chất hữu cơ trong đất và tạo ra các chất dinh dưỡng tương tự Dưới điều kiện ủ hiếu khí các vi sinh vật có khả năng sử dụng oxy sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ, đồng hóa một số cacbon, nitơ, photpho, sunphua và một số chất dinh dưỡng khác để tổng hợp nên sinh khối Quá trình ủ hiếu khí có thể tóm tắt như sau:

- Đường, xenluloza, hemixenluloza: (CH2O)x+ O → xCO2+ H2O + E

- Protein (nitơ hữu cơ): NH3 → NO2- → NO3- + E

- Sunphua dạng hữu cơ: S+ O2 → SO4

2 Photphat dạng hữu cơ: H3PO4 → Ca (HPO4)2

Phương pháp ủ hiếu khí được chia ra làm nhiều phương pháp khác nhau

Ủ thành đống lên men tự nhiên có đảo trộn:

Đống ủ được chất thành từng đống có chiều cao khoảng 1,5m mỗi tuần đảo trộn 2 lần Nhiệt độ trong đống ủ khoảng 550C, thời gian khoảng 4 tuần,

độ ẩm 50-60% Sau 3-4 tuần không đảo trộn nữa Phương pháp đơn giản nhưng mất vệ sinh, gây ô nhiễm nguồn nước và không khí

Ủ thành đống lên men không đảo trộn có thổi khí:

Chất thải được chất thành đống cao 2-2,5m phía dưới được lắp đặt một

hệ thống phân phối khí Nhờ có quá trình thổi khí cưỡng bức mà các quá trình chuyển hoá diễn ra được nhanh hơn, nhiệt độ ổn định hơn, ít ô nhiễm

Ủ hiếu khí có ưu điểm là dễ kiểm soát, đem lại hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường tốt hơn so với biện pháp chôn lấp, ty nhiên phương pháp này đòi hỏi có vốn đầu tư lớn

b Ủ yếm khí

Là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật mà không cần đến sự có mặt của oxi

Các vi sinh vật không hoạt động trong đất và nước, nơi có oxy tự do,

mà chỉ hoạt động mạnh trong môi trường thiếu oxy tự do Các vi khuẩn này

có đặc tính sinh lý rất đặc trưng Chúng hô hấp bằng oxy lấy từ các chất bị oxy hoá Trong quá trình phân huỷ yếm khí, nhiệt độ lên men không vượt quá

450C Các axit hữu cơ như axit lăctic, axit sunfuric và khí mêtan (CH4) được tạo ra trong điều kiện lên men yếm khí Những chất này có hại cho cây trồng

vì chúng làm yếu hoặc hạn chế sự phát triển của rễ Có một số loại vi khuẩn

có ích trong số các vi khuẩn yếm khí nhưng nhìn chung là chúng có hại cho thiên nhiên và nông nghiệp

Nhược điểm của phương pháp này là thời gian ủ kéo dài, tốn diện tích

bề mặt khó kiểm soát lượng nước thải rỉ ra từ các đống rác Ngoài nước thải

ra người ta còn quan tâm đến khí thải phát sinh điển hình là CH4, CO2, H2S,

NH3… Các khí này cũng là nguyên nhân gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường xung quanh khu vực đống ủ

Dưới điều kiện yếm khí: Vi sinh vật sinh axit sẽ phân hủy chất hữu cơ thành các axit béo và các sản phẩm trung gian khác Sau đó nhóm vi sinh vật khác sẽ chuyển tiếp thành khí metan, ammoniac, cacbonic và hydro Oxi cũng cần cho quá trình ủ yếm khí nhưng ở dạng các chất hóa học Các vi sinh vật cũng sử dụng nitơ, photpho và các chất dinh dưỡng khác để xây dựng cơ thể với lượng sinh khối ít hơn Trong quá trình ủ yếm khí sự phân hủy các hợp chất hữu cơ là không hoàn toàn do đó sinh ít khí CO2 nhưng lại sinh ra nhiều sản phẩm trung gian như axit hữu cơ, ammoniac, sự đồng hóa các bon của vi sinh vật giảm do vậy sinh ra khí metan, và H2S

1.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân hữu cơ

- Nhiệt độ: Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển quá trình ủ CTR Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là

55÷650C, vì ở nhiệt độ này, quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt Khi nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của

vi sinh vật Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh (Lương Đức Phẩm, 2012)

- Độ ẩm: Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan chất dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50÷60% Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí

bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác (Lương Đức Phẩm, 2012)

- Kích thước chất thải: Kích thước chất thải ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra trên bề mặt, chất thải có kích

thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nếu kích thước chất thải quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt động của vi sinh vật Ngược lại, chất thải có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ

Kích thước chất thải tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3÷50mm Kích thước chất thải tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền

và sàng vật liệu thô ban đầu Bã thải, phân bắc, bùn và phân động vật thường

có kích thước hạt mịn, thích hợp cho quá trình phân hủy sinh học (Bùi Thị Thơ và Võ Châu Tuấn, 2012)

Độ rỗng (xốp): Độ rỗng của khối vật liệu ủ là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ Độ rỗng tối ưu sẽ thay đổi tùy theo loại vật liệu chế biến phân Thông thường, độ rỗng để quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35÷60%, tối ưu là 32÷36% Độ rỗng của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ hiện diện trong lớp vật liệu ủ Độ rỗng thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ Ngược lại, độ rỗng cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt (Bùi Thị Thơ và Võ Châu Tuấn, 2012)

- Lượng khí cung cấp: Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây mùi hôi Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách:

Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất Tuy nhiên, lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể chứa vi sinh vật gây bệnh Khi pH của môi trường trong khối phân lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3 Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trường bên trong khối phân trở thành kị khí Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ phân thường trong khoảng 5÷10m3 khí/tấn nguyên liệu/h (Bùi Thị Thơ và Võ Châu Tuấn, 2012)

- Tỷ lệ C/N

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật, trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỷ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; quan trọng kế tiếp là nguyên tố photpho (P); lưu huỳnh (S), canxi (Ca) Các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30/1 Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do thiếu

N (Lương Đức Phẩm, 2012)

- pH

pH thích hợp cho vi khuẩn phát triển là 6÷8, cho nấm men, nấm mốc là

5÷6 Ngoài giá trị trên VSV sẽ kém phát triển hoặc chết pH ban đầu của nguyên liệu có thể làm phân ủ được khoảng 5 - 7, thường là 6, sau 2 - 4 ngày

PH bắt đầu giảm đến 4,5 - 5 do axít hữu cơ sinh ra, sau đó khi nhiệt độ tăng cao PH sẽ tăng theo xu hướng hơi kiềm 7,5 - 8,5 (Lương Đức Phẩm, 2012)

1.1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trong nhiều công trình nghiên cứu của thế giới đã chứng minh rằng việc sản xuất phân hữu cơ từ các nguồn phụ phẩm và phế thải trong nông nghiệp được ứng dụng rất nhiều trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển của cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng suất chất lượng nông sản

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ ủ phân như nhiệt độ, pH, độ ẩm

và chất dinh dưỡng sẵn có trong nguyên liệu ủ ảnh hưởng đến sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật Quá trình ủ phân thường diễn ra theo ba giai đoạn: giai đoạn đầu các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy được sử dụng; tiếp theo là giai đoạn ưa nhiệt khi nhiệt độ tăng lên và giai đoạn ổn định khi nhiệt độ giảm Sự

tự nóng lên xảy ra trong đống ủ là do sự giải phóng nhiệt từ hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật Độ ẩm tối ưu cho hầu hết quá trình ủ phân là 50 - 70% và nồng độ oxy phải được duy trì ở mức lớn hơn 0,1%, tốt nhất là 5 -12% Chất thải để làm phân trộn có tỷ lệ C/N cao thường đòi hỏi phải bổ sung thêm một nguồn nitơ bên ngoài để làm mồi cho vi sinh vật hoạt động (Báo công thương, 2023)

Sản phẩm từ vỏ sắn ủ sau 3 tháng có màu nâu sẫm, tương đối khô, cấu trúc đồng nhất và có kết cấu tương tự như đất Độ pH (6,50-6,73), hơi chua, thuận lợi cho việc trồng ớt ngọt Phân trộn rất giàu khoáng chất (Mg2+; Ca2+;

K+; và Na+) và hàm lượng kim loại nặng thấp (Cu, Zn và Mn) Tỷ lệ C/N của phân trộn là từ 13,15 đến 13,42 Phân hữu cơ được sản xuất từ vỏ sắn cho thấy chỉ số nảy mầm và tỷ lệ nảy mầm cao hơn 80% cho thấy không có độc tính thực vật (Báo pháp luật, 2020)

Xu hướng trên thế giới hiện nay là biến rác thải thành sản phẩm hữu ích thông qua tác động của vi sinh vật Việc sử dụng chất thải là một cách tiếp cận khác trong thực hành quản lý chất thải Tận dụng chất thải là phương pháp xử lý chất thải an toàn về mặt sinh thái và mang lại hiệu quả kinh tế cao Việc sử dụng chất thải có thể được thực hiện bằng phương pháp sinh học như chuyển đổi chất thải thành nhiên liệu ethanol, khí metan, phân bón,

Thế giới dần thay đổi nhận thức về rác thải từ nguồn chất thải thải bỏ sang nhận thức mới coi rác thải như là một nguồn tài nguyên sau sự kêu gọi của cộng đồng quốc tế từ Ủy ban Liên Hợp Quốc tại hội nghị thứ 19 về phát

triển bền vững Rác thải cần phải được xác định lại như là một nguồn tài nguyên quý giá vì quản lý và xử lý rác thải mở ra các cơ hội kinh tế đem lại nguồn thu tài chính và tạo ra các việc làm "xanh" theo nhấn mạnh của Katharina Kummer Peiry - Thư ký chấp hành Công ước Basel về kiểm soát vận chuyển chất thải độc hại xuyên biên giới Đặc biệt trong thời kỳ công nghiệp hóa-hiện đại hóa gắn với sự mọc lên của các khu công nghiệp, rác thải điện tử, rác thải sinh hoạt của người dân đang ngày càng gia tăng kéo theo thách thức cho các nước đang phát triển trong quá trình đầu tư công nghệ để

xử lý chất thải

Phân compost được sản xuất rất nhiều từ các phế phẩm nông nghiệp, điển hình như tại Miura Peninrula (Nhật Bản) với trên 30.000 tấn phân compost mỗi năm hay tại Crete, 40.000 tấn tàn dư thực vật trồng trong các nhà kính được sử dụng làm phân compost

Người nông dân châu Âu đã sử dụng phân bón từ phân động vật như một loại phân bón từ khoảng năm 6000 trước Công nguyên Từ thời kỳ đầu của sự phát triển nông nghiệp ở Hoa Kỳ, từ thế kỷ 16 đến thế kỷ 19, phân bón

từ phân động vật đã được coi là một tài nguyên nông nghiệp quan trọng Các thông tin ban đầu từ Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) cho thấy rằng việc bỏ qua nguồn tài nguyên này sẽ dẫn đến những thiệt hại đáng kể cho nông trại Trong những hồ sơ này, giá trị phân bón từ phân động vật do số lượng gia súc

ở Hoa Kỳ tại thời điểm đó được ước tính là hơn 1 tỷ đô la Mỹ Theo thông tin ban đầu này cho thấy Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đã làm việc để tăng cường nhận thức về giá trị dinh dưỡng của phân động vật đối với người nông dân Nó cũng cố gắng khuyến khích người nông dân sử dụng phân động vật thay vì hoàn toàn thay thế bằng phân bón thương mại Sự phát triển kinh tế và dân số sau chiến tranh thế giới thứ hai đã dẫn đến tăng cường hiệu suất sản xuất nông nghiệp, dẫn đến sự gia tăng đáng kể của các hoạt động chăn nuôi

lớn cùng với sự gia tăng sản xuất phân bón thương mại Ở thế giới ngày nay,

sự suy thoái đất đai do xói mòn, sa mạc hóa, cày cấy và các phương pháp nông nghiệp không bền vững đã gây ra sự suy giảm đáng kể về năng suất trên một số đất Trên một khía cạnh khác, sự tăng trưởng dân số trên thế giới đã tăng nhu cầu thực phẩm, đòi hỏi sự gia tăng sản xuất nông nghiệp Những phát triển này đòi hỏi việc thực hiện các phương pháp cải thiện hoặc khôi phục chất lượng đất nông nghiệp Phân động vật đã được biết đến có tác động

có lợi đối với năng suất đất và nhiều thuộc tính đất khác, góp phần vào sức khỏe tổng thể của đất Hơn nữa, vào năm 1985, Bộ Năng lượng, Môi trường

và Nông nghiệp Đan Mạch đã phát động một chương trình phát triển và trình diễn để xây dựng các nhà máy khí sinh học tập trung sử dụng phân bón Các công trình khí sinh học này chủ yếu đồng tiêu hóa phân chăn nuôi với các loại nguyên liệu khác như chất thải thực phẩm công nghiệp, rác thải sinh hoạt và rơm rạ Khái niệm đồng tiêu hóa đã được thúc đẩy kể từ đó và hiện nay tất cả các nhà máy khí sinh học tập trung lớn đều là các nhà máy sử dụng phân bón đồng tiêu hóa Các nhà máy khí sinh học đồng tiêu hóa tập trung cũng góp phần tạo ra hệ thống phân bón linh hoạt hơn cho nông dân Hiện nay dưới 10% lượng phân được xử lý bằng phương pháp phân hủy kỵ khí Theo chính sách năng lượng của Đan Mạch, vào năm 2025, có tới 50% phân chuồng phải được xử lý sinh học trong các nhà máy khí sinh học trước khi sử dụng làm phân bón sinh học Ngoài Đan Mạch, Đức cũng là quốc gia châu Âu phát triển công nghệ khí sinh học nhằm thực hiện quản lý phân bón và sản xuất năng lượng tái tạo hiệu quả “Đạo luật năng lượng tái tạo (2004)” nổi tiếng cũng như “Kreislaufwirtschaftsund Abfallgesetz” và “Bioabfallverordnung-BioAbfV” đã được thực hiện để thúc đẩy phát triển công nghệ khí sinh học ở Đức nhằm quản lý hợp lý lượng chất thải động vật khổng lồ được tạo ra Ở Bắc Mỹ, Kế hoạch quản lý dinh dưỡng toàn diện (CNMP) đã được đề xuất

vào cuối thế kỷ XX tại Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) và Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (USEPA), đóng vai trò quan trọng trong việc đối phó với ô nhiễm môi trường do chăn nuôi thâm canh (Khoshnevisan và cs 2021)

1.1.4 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

1.1.4.1 Cây sắn và lợi ích từ cây sắn

Sắn là cây mầu được trồng phổ biến sau cây lúa, từ Bắc vào Nam đều trồng được sắn, tổng diện tích sắn ở Việt Nam đã lên tới gần triệu ha Cây sắn không chỉ phục vụ trong đời sống thường nhật mà còn là nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp Sắn được sử dụng để sản xuất thức ăn chăn nuôi; làm xăng sinh học, cồn, rượu; tinh bột sắn dùng làm hồ vải, giấy, làm vỏ thuốc kháng sinh, sản xuất axit glutamic là nguyên liệu chính để chế biến bột ngọt (mì chính); làm đường hóa học

Tinh bột sắn còn được sử dụng để làm bánh bột lọc, tinh bột biến tính

để chế ra nhiều loại bánh ngọt cao cấp; tinh bột sắn được sử dụng trong công nghiệp để chế biến bột mì, bánh kẹo, cồn, màng phủ sinh học dùng trong dược liệu, bột ngọt, rượu, mì ăn liền, đường gluco, xiro, bánh kẹo, mạch nha, keo dính (hồ vải, dán gỗ), bún, miến, mì ống, mì sợi, bột khoai, bánh tráng, hạt trân châu Giàu calo, carbohydrate và chất sắt, sắn là nguồn cung cấp năng lượng dồi dào cho con người

Củ sắn tươi để làm thức ăn gia súc Củ của một số giống sắn ít đắng (sắn ngọt) được dùng làm lương thực cho người; lá sắn có thể dùng làm thức ăn cho tằm, cá, gia súc (ăn tươi hoặc ủ chua); lá sắn non còn có thể dùng làm rau xanh

Bã thải sắn là nguồn cơ chất hữu cơ giàu dinh dưỡng, có thể tái sử dụng làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng thu nhập cho người dân làng nghề

Sau khi tinh chế được tinh bột, chất xơ và cặn bã từ sắn chiếm khoảng 15-20% lượng sắn tươi và lượng chất thải này có thể gây mùi hôi, thối, ô nhiễm không khí, đất và nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng nếu

không được quản lý hợp lý Chất thải rắn từ hoạt động sản xuất tinh bột sắn thường được các công ty sản xuất sử dụng làm phụ phẩm dưới dạng thức ăn chăn nuôi Lợi nhuận thu được từ sản phẩm phụ này không đáng kể, do đó điều quan trọng là phải có các biện pháp quản lý hiệu quả hơn trong quá trình

Bã thải sắn được sử dụng để chế tạo sản phẩm than hoạt tính có giá trị góp phần cải thiện môi trường và tăng hiệu quả kinh tế bằng cách axit hóa với

tỉ lệ axit/bã là 1,5/1 Sản phẩm chế tạo than từ bã sắn đạt được 56,8% (Trần Thị Bích Ngọc và Mary Atieno, 2021)

Sử dụng chế phẩm vi sinh có thành phần chính gồm xạ khuẩn, nấm men, vi khuẩn với hoạt tính phân giải xenlulozơ, tinh bột và phân giải phốt phát khó tan cho ủ cùng bã thải sắn theo phương pháp ủ compost có bổ sung thêm các nguyên liệu phụ như rỉ mật, ure, kali, super lân, vôi bột cho kết quả sau 45 ngày ủ: bã thải có màu nâu, tơi xốp, không có mùi; độ pH trung bình; hàm lượng chất hữu cơ giảm xuống hơn 50% và không phát hiện thấy có các

vi sinh vật gây bệnh (Trần Thị Bích Ngọc và Mary Atieno, 2021)

Theo Hồ Thị Thúy Liên và cộng sự, sơ sợi từ bã sẵn là nguyên liệu để sản xuất giấy bìa cứng bằng việc sử dụng bã sắn kết hợp với bột giấy tái chế được xem như bổ sung xơ sợi dài để nâng cao độ bền cho vật liệu Các vật liệu từ bã sắn có đặc tính tương tự giấy tái chế Tuy nhiên bã sắn có lợi thế hơn vì nó là nguồn nguyên liệu tái tạo, thân thiện môi trường

Theo Tạp chí kinh tế nông thôn, trong 5 tháng đầu năm 2023, xuất khẩu sắn và các sản phẩm sắn của Việt Nam sang thị trường Nhật Bản tăng tới 1.285% về sản lượng và tăng 947,4% về doanh thu so với cùng kỳ năm 2022

Trong số liệu từ Báo điện tử chính phủ số ra ngày 8 tháng 04 năm

2022, hiện nay sắn và các sản phẩm từ sắn là một trong 13 sản phẩm nông sản chủ lực xuất khẩu của Việt Nam với kim ngạch xuất khẩu 1,35 tỷ USD/năm, đứng thứ 2 thế giới chỉ sau Thái Lan Khối lượng xuất khẩu sắn và các sản phẩm từ sắn trong tháng 3/2022 ước đạt 450.000 tấn với trị giá đạt 202 triệu USD, đưa khối lượng xuất khẩu sắn và các sản phẩm từ sắn 3 tháng đầu năm

2022 ước đạt 970.000 tấn và 420 triệu USD, giảm 0,6% về khối lượng nhưng tăng 15,5% về trị giá so với cùng kỳ năm 2021

1.1.4.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bã sắn

- Tỷ lệ C/N:

Tỷ lệ C/N là thông số quan trọng nhất trong rất nhiều thông số dinh dưỡng ảnh hưởng đến quá trình ủ hiếu khí và ảnh hưởng không nhỏ đến tốc

độ của quá trình phân hủy

Sự phát triển của vi sinh vật sẽ bị giảm do thiếu N nếu tỷ lệ C/N lớn đồng thời làm chậm quá trình ủ do vi sinh vật phải thực hiện nhiều quá trình oxy hóa cho đến khi đạt được đến giá trị C/N tối ưu dẫn đến thời gian cần thiết cho quá trình làm phân thường kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn Tuy nhiên, nếu tỷ lệ C/N quá thấp thì nitơ sẽ bị mất bởi quá trình bay hơi NH3, nhất là trong điều kiện nhiệt độ cao, độ thông khí lớn

Trong nghiên cứu của Nattipong Kamolmanit & Alissara Reungsang khảo sát quá trình ủ bã sắn và phân lợn với tỷ lệ C/N ban đầu là 20/1, 30/1, 40/1 dưới tác dụng của vi sinh vật trong quá trình ủ phân hữu cơ: Kết quả cho thấy ở công thức phân trộn với tỷ lệ C/N ban đầu là 30/1 nhiệt độ tối đa cao nhất (63,50C), số lượng coliform trong phân thấp nhất và thời gian ủ ngắn