Nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp làm vật liệu xây dựng

- Tồng quan về tình hình phế phẩm nông nghiệp hiện nay vỏ trấu và xơ dừa; - Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế của vỏtrấu, xơ dừa; - Thu thập nhu cầu

LỜI MỞ ĐẦU

Từ xưa đến nay, nông nghiệp là một lợi thế to lớn của nước ta, với trên 9 triệu hađất nông nghiệp, trong đó có hai vùng đồng bằng phì nhiêu đó là vùng đồng bằngsông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng Hai vùng này là những vùng trồng lúađược xếp vào loại tốt nhất của thế giới Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệpđạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá trị so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm

2008 Nền nông nghiệp chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước (Theo tổng cục

thống kê Việt Nam) Chính vì thế nông nghiệp vẫn là ngành kinh tế quan trọng củaViệt Nam hiện nay Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnhvực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng30% trong năm 2005 Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúagạo, đã giúp Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo Ngoài ra còn

có những nông sản quan trọng khác như cà phê, sợi bông, đậu phộng, cao su, đường

và trà

Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề về các bãichứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, thâncây chuối, vỏ dừa, bã mía, … Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàngnăm, tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ramôi trường sẽ là vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh

về sản xuất nông nghiệp Năm 2007, Việt Nam sản xuất được 36 triệu tấn lúa, 17,4triệu tấn mía, 4,1 triệu tấn ngô Ước tính tổng số sản phẩm trong nông nghiệp tạo ra

là trên 50 triệu tấn trong đó phế phẩm nông nghiệp chiếm khoảng 10 triệu tấn Đâychính là một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trường đang được công chúng

và các nhà quản lý môi trường quan tâm tìm cách xử lý

Chính vì thế mà cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và hiệu quả

để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay và đề tài " Nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp làm vật liệu xây dựng" được chọn làm đề tài luận văn tốt

nghiệp nhằm nghiên cứu đánh giá tính khả thi của nó trong thực tế và những hiệuquả mà phế phẩm nông nghiệp mang lại.

Nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp làm vật liệu xây dựng

- Tồng quan về tình hình phế phẩm nông nghiệp hiện nay ( vỏ trấu và xơ dừa);

- Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế của vỏtrấu, xơ dừa;

- Thu thập nhu cầu của nghành vật liệu xây dựng trong nước và thế giới, cáchđánh giá chất lượng vật liệu xây dựng;

- Nghiên cứu tận dụn phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng;

- Đo đạc tính chất cơ lý, hóa học của vật liệu xây dựng làm từ phế phẩm nôngnghiệp;

- Đánh giá tính khả thi của phế phẩm nông nghiệp trong việc áp dụng làm vật liệuxây dựng

Đối tượng nghiên cứu: Chỉ thí nghiệm và ứng dụng trên những phế phẩm là vỏtrấu và xơ dừa

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các lĩnh vực sau: Nguồn phế phẩm nôngnghiệp được lấy từ các vùng ngoại ô TP.HCM Chỉ làm mẫu thử là vữa chứ khôngnghiên cứu làm các loại vật liệu xây dựng khác

Địa điểm nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm khoa môi trường và khoa xây dựngcủa Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh và ở nhiệt độphòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghệ thành phố Hồ Chí Minh

Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ ngày 05/04/2010 đến ngày 28/06/2010

Những phế thải nông nghiệp đó không những giúp ích cho việc giảm một lượnglớn nguồn tài nguyên khoáng sản, giảm chi phí xây dựng, tận dụng hiệu quả một

lượng lớn phế thải nông nghiệp và đặc biệt hơn còn làm giảm ô nhiễm môi trường do

xi măng và phế thải nông nghiệp mang lại

7.1 Phương pháp luận

- Dựa trên nguyên tắc tái chế phế phẩm nông nghiệp để làm vật liệu xâydựng

- Dựa trên tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi

7.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập dữ liệu

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp phân tích

- Phương pháp tính toán

- Phương pháp đánh giá

CHƯƠNG 1 -TỔNG QUAN VỀ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP

1.1 ĐỊNH NGHĨA PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP

Phế phẩm nông nghiệp là chất thải phát sinh trong quá trình hoạt động nôngnghiệp

1.2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH

Phế phẩm nông nghiệp phát sinh trong quá trình chế biến các loại cây côngnghiệp, cây lương thực, sản xuất hoa quả, thực phẩm…

1.3 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP

Việt Nam có những lợi thế về sản xuất nông nghiệp, mặc dầu công nghiệp đang cómức tăng trưởng đáng kể Với đặc điểm của một đất nước nông nghiệp, hằng nămlượng phế thải dư thừa trong quá trình chế biến các sản phẩm nông sản, thực phẩmrất lớn Với việc sản xuất được hơn 38,5 triệu tấn lúa trong năm 2009, chỉ riêng rơm,

rạ, vỏ trấu thải ra trong quá trình thu hoạch, xay xát thành hạt gạo đã có khối lượng

cả chục triệu tấn

Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản thì các phụ, phế phẩm trong quátrình chế biến các loại cây công nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm cũng rất đadạng về chủng loại và phong phú về số lượng Và đó cũng là nỗi lo về các bãi chứa,đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, thân câychuối, xơ dừa, bã mía,… Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm,tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môitrường sẽ là vấn nạn về rác, đe dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thếmạnh về sản xuất nông nghiệp Nhưng nếu biết tận dụng, tái chế thì chẳng những tạothêm việc làm cho nhiều lao động, mà còn góp phần nâng cao giá trị sản phẩm, bảođảm vệ sinh môi trường

Trong những năm qua, đã có nhiều nhà khoa học của các trường đại học, việnnghiên cứu, trung tâm công nghệ sinh học và doanh nghiệp của nhiều bộ, ngành đãtham gia đầu tư, nghiên cứu, ứng dụng các tiến bộ khoa học vào việc tận thu các phụ,phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản, thực phẩm, để sản xuất phân hữu cơ visinh, vật liệu xây dựng, thức ăn chăn nuôi, khí đốt

Tuy nhiên so với tiềm năng dồi dào của nguồn phụ, phế thải trong nông nghiệphiện nay thì những công trình nghiên cứu, ứng dụng còn rất khiêm tốn Bởi chủ yếunguồn phế phẩm cần tái chế lại tập trung ở nông thôn, nơi trực tiếp sản xuất ra nôngsản, thực phẩm, trong khi nơi thu mua, tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp mạnh nhất lại

ở các thành phố, khu công nghiệp, trung tâm thị trấn

Hơn nữa do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tínhnhỏ lẻ, phân tán, mạnh ai nấy làm nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải rất khókhăn Còn các cơ sở chế biến nông sản, thực phẩm thì chủ yếu tập trung đầu tư chodây chuyền sản xuất chính, ít quan tâm tận thu, tái chế sử dụng lại phụ, phế phẩmtrong quá trình sản xuất

Nhiều doanh nghiệp còn sản xuất trong điều kiện không bảo đảm vệ sinh môitrường, huống chi nói đến đầu tư công đoạn xử lý sản phẩm phụ, phế thải để tái chế

Vì vậy các phụ, phế phẩm sau khi sử dụng thường được xử lý bằng các biện phápchôn lấp, đốt bỏ, thậm chí đổ xuống hồ, ao, sông, suối vừa lãng phí, vừa gây ônhiễm môi trường

Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, việc tận thu, táichế sử dụng lại các nguyên vật liệu nói chung và các phụ, phế phẩm trong quá trìnhsản xuất, chế biến nông sản, thực phẩm nói riêng là một biện pháp tiết kiệm hết sứccần thiết, nhất là khi tình hình kinh tế đang có nhiều khó khăn như hiện nay Quantrọng hơn khi các phụ, phế phẩm được tận dụng, tái chế sử dụng lại sẽ góp phầngiảm lượng chất thải ra môi trường, làm trong lành bầu không khí vốn đang bị đe dọabởi quá dư thừa các chất thải độc hại

Tuy nhiên, với một nguồn"nguyên liệu phong phú và đa dạng"như vậy, cần có cơchế, chính sách của Nhà nước tạo điều kiện cho các doanh nghiệp, nhà khoa học,nhất là các làng nghề, cụm công nghiệp vừa và nhỏ, nơi tiếp xúc gần nhất với nguồncung cấp nguyên liệu, nghiên cứu, ứng dụng các thành tựu khoa học mới vào việc táichế, xử lý các sản phẩm phế thải, từ sản xuất nông nghiệp, và công nghiệp thực phẩmmột cách hiệu quả

Một trong những nguồn phế phẩm dồi dào đa dạng và hiệu quả cao đó chính là vỏtrấu và xơ dừa

1.4 THU GOM, XỬ LÝ VÀ TÁI CHẾ

Hiện nay số lượng phế thải nông nghiệp ở nước ta vẫn còn là một vấn nạn Cácchất phế thải sinh khối từ phụ phẩm của nông nghiệp như vỏ trấu, mùn cưa, vỏ càphê, bã mía, cùi ngô, xơ dừa, rơm, rạ là nguồn nguyên liệu khổng lồ luôn luôn tồntại và ngày càng tăng cùng với sự tăng diện tích canh tác và năng suất cây trồng.Riêng sản lượng trấu có thể thu gom được ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long lêntới 1,4-1,6 triệu tấn Tổng sản lượng phế thải sinh khối hằng năm ở nước ta có thể đạt8-11 triệu tấn Ngoài đồng bằng sông Cửu Long, các khu vực khác như Tây Nguyêncũng có thể cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3-0,5 triệu tấn từ cây cà phê Cònvùng Tây Bắc cũng đem lại tới 55.000-60.000 tấn mùn cưa từ việc khai thác và chếbiến gỗ Đặc biệt là chất thải từ các nhà máy mía đường, hiện tại cả nước đang cóđến 10-15% tổng lượng bã mía không được sử dụng vừa gây ô nhiễm môi trường,vừa không được tận dụng Một phần nhỏ trong số đó được sử dụng làm nhiên liệuđốt, thức ăn gia súc, phân bón,phần lớn đổ ra các hồ ao, cống rãnh làm ảnh hưởngkhông nhỏ đến môi trường sinh thái Việc sử dụng các phế thải nông nghiệp trongsinh hoạt nông thôn ngày càng giảm và dần dần được thay thế bằng các nguồn nhiênliệu thuận lợi hơn Trong khi đó, các cơ sở sản xuất và chế biến nông sản lại cần rấtnhiều nguồn năng lượng mà hiện đang phải sử dụng các nhiên liệu hoá thạch không

có khả năng hoá thạch, đắt như than, dầu, gas Vì vậy, việc nghiên cứu tận dụng phếthải nông nghiệp tạo ra nguồn năng lượng, nguyên vật liệu phục vụ công nghiệp, xâydựng, đời sống sinh hoạt hàng ngày của người dân là việc làm hết sức cần thiết vàcấp bách hiện nay

1.5 TỔNG QUAN VỀ VỎ TRẤU

1.5.1 Nguồn gốc của vỏ trấu

Lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùngvới ngô (Zea Mays L.), lúa mì (Triticum sp tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihotesculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.) Lúa cungcấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Nó là các loài thực vật sốngmột năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5cm) và dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân

nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của cácloại cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Sau khingâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã đượccày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức pháttriển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sảnphẩm thu được từ cây lúa là thóc Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩmchính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếu củahơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làmcho nó trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất Không nhữnghạt lúa được sử dụng làm thực phẩm chính, mà các phần còn lại sau khi đã thu hoạchlúa cũng được người dân tận dụng trở thành những vật liệu có ích trong đời sốnghàng ngày Có thể nói cây lúa là một cây lương thực có công dụng và hiệu quả rấtcao Từ rễ cho đến hạt lúa đều mang lại cho người dân nhiều nguồn lợi khác nhau Ví

dụ rơm được sử dụng lợp nhà, cho gia súc ăn, làm chất đốt, hoặc ủ làm phân

Khi nhắc đến vỏ trấu thì từ những người nông dân cho đến những nhà nghiên cứuđều có thể nêu được những công dụng của chúng Trấu được sử dụng làm chất đốthay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng… Không những trấu được sử dụng làmchất đốt trong sinh hoạt hàng ngày mà còn được sử dụng như là một nguồn nguyênliệu thay thế cung cấp nhiệt trong sản xuất với giá rất rẻ

Hình 1.1 – Cây lúa và vỏ trấu

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt

và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro (Theo Energy Efficiency Guide for Industry

in Asia) Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%),ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ Lignin chiếm khoảng25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%

Bảng 1.1- thành phần hóa học của vỏ trấuThành phần SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN

Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loàisinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháynên có thể dùng làm chất đốt Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxyt, đây

là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực

1.5.2 Hiện trạng vỏ trấu tại Việt Nam

Vỏ trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng, 2vùng trồng lúa lớn nhất cả nước Chúng thường không được sử dụng hết nên phảiđem đốt hoặc đổ xuống sông suối để tiêu hủy Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải ra tạiĐồng bằng sông Cửu Long khoảng hơn 3 triệu tấn/năm, nhưng chỉ khoảng 10%trong số đó được sử dụng Về sau, trấu còn được dùng để làm củi trấu (trấu ép lạithành dạng thanh), nhưng cũng chỉ sử dụng được khoảng 12.000 tấn vỏ trấu/năm.Tại đồng bằng sông Cửu Long,các nhà máy xay xát đổ trấu xuống sông, rạch.Trấu trôi lềnh bềnh đi khắp nơi, chìm xuống đáy gây ô nhiễm nguồn nước Tại đây,trấu chỉ có công dụng duy nhất là làm chất đốt Nhưng để sử dụng loại chất đốt cồngkềnh này, một số hộ gia đình phải vận chuyển nhiều lần và phải có nhà rộng đểchứa

Các nhà máy xay xát của tỉnh Hậu Giang thải ra khoảng 220.000 tấn trấu, trungbình mỗi ngày, mỗi nhà máy xay xát thải ra 24,5 tấn trấu Lượng trấu thải ra khôngđược tiêu thụ ngay, ứ đọng lại Các nhà máy thường un trấu thành phân trấu, đổthành đống cao

Năm 2009, ở một số huyện vùng sâu thuộc TP Cần Thơ và tỉnh An Giang bức xúc

trước tình trạng một lượng lớn vỏ trấu trôi khắp mặt sông, gây ô nhiễm môi trường

và ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt Dọc một số bờ sông ở quận Ô Môn, huyệnThới Lai, huyện Cờ Đỏ của TP Cần Thơ như sông Thị Đội, sông Ngang sẽ thấy rấtnhiều vỏ trấu trôi trên mặt sông Bờ sông ngập một màu vàng của vỏ trấu Nước sông

ở những đoạn này vốn đã ô nhiễm, giờ quyện với mùi vỏ trấu phân hủy tạo nên mộtmùi rất khó chịu Con sông này bị ô nhiễm nặng nề nên không thể dùng nước để sinhhoat được Chính vì bị một lượng vỏ trấu thải ra sông như thế mà người dân ở đâykhông có nước sinh hoạt, ảnh hưởng đến giao thông qua lại của ghe tàu cũng nhưviệc nuôi cá ở đây bị cản trở vì dòng nước bị ô nhiễm quá nặng

Hình 1.2- Vỏ trấu được thải bỏ bừa bãi

Lượng vỏ trấu quá nhiều, không còn chỗ để chứa thì cách duy nhất là tuồn xuốngsông để nước sông cuốn trôi chứ cũng chẳng biết làm gì hơn

Vì thế chúng ta đã biết những công dụng của vỏ trấu nhưng nếu không được ứngdụng và sử dụng đúng cách thì nó sẽ trở thành tác hại gây nên ô nhiễm môi trườngảnh hưởng đến người dân sống xung quanh khu vực đó

1.5.3 Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay

1.5.3.1 Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt

Từ lâu, vỏ trâu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà côn nông dân, đặc biệt

là bà con nông dân ở vùng đồng bằng sông Cửu Long Chất đốt từ vỏ trấu được sửdụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và sản xuất (làm gạch,sấy lúa) nhờ những ưu điểm sau:

Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ: Theobảng chi phí thì 1kg trấu khi đốt sinh ra 3400 Kcal bằng 1/3 năng lượng được tạo ra

từ dầu nhưng giá lại thấp hơn đến 25 lần (năm 2006)

Bảng 1.2- chi phí sử dụng các nguồn nguyên liệu năm 2006

(Nguồn: công ty Thai Boiler, 2006)

Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền: Sản lượng lúa năm 2007 cảnước đạt 37 triệu tấn, trong đó lúa đông xuân 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6 triệu tấn,

lúa mùa 8,7 triệu tấn (Nguồn Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn) Như vậy

lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương 7,4 triệu tấn Sản lượng trấu có thể

thu gom được ở đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu tấn (Lang, 2006).

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

Chính vì các lý do trên mà trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến Trongsinh hoạt người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu

Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu Lò trấuhiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn

Hình 1.3 - Lò đốt vỏ trấu dùng trong sinh hoạt ở các vùng Tây Nam Bộ

Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng đưọc sử dụng rấtthường xuyên Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá hoặclợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạchtại khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Hình 1.4 - Dùng vỏ trấu trong việc nung gạch

1.5.3.2 Dùng vỏ trấu để lọc nước

Tại thành phố Hải Dương đã có người phát minh ra cách chế tạo thiết bị lọc nước

từ vỏ trấu, có khả năng lọc thẳng nước ao, hồ thành nước uống sạch Cốt lõi của thiết

bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình lọc Điều đặc biệt là loại

sứ này được tạo ra bằng cách tách ôxit silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọcsiêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của thiết bị của Mỹ tới 10 lần, của Nhật 4 lần, ngoài ra nócũng có độ bền cao (có thể sử dụng 10 đến 20 năm)

Thiết bị còn có khả năng khử được mùi ở nguồn nước ô nhiễm, khử chất dioxinkhi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính

Để kiểm tra tính hiệu quả, an toàn của thiết bị lọc nước, Trung tâm y tế dự phòngtỉnh Hải Dương đã lấy mẫu nước hồ Bạch Đằng, nơi bị ô nhiễm nặng trong thànhphố Hải Dương đem xử lý qua thiết bị lọc từ vỏ trấu Kết quả cho thấy: nước hồ sau

xử lý đạt tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống về các chỉ tiêu vi sinh

Mặt khác việc bảo dưỡng lõi lọc khá đơn giản, chỉ cần dùng giẻ lau hoặc khăn mặtlau sạch là lõi lọc trắng, tốc độ lọc như ban đầu

1.5.3.3 Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu

Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất 70 - 80 kgcủi/giờ, tiêu thụ điện 6 - 7 KW/h Cứ 1,05 kg trấu thì cho ra 1 kg củi trấu Chỉ cầncho trấu vào họng máy, qua bộ phận ép thì máy cho ra những thanh củi trấu Củi trấu

có đường kính 73 mm, dài từ 0,5 - 1 m Cứ 1 kg củi trấu thì nấu được bữa ăn cho 4người

Hình 1.5 - Củi trấu thành phẩm

Củi trấu duy trì sự cháy lâu hơn nấu trực tiếp bằng trấu hoặc than đá Cũng nhưcác loại chất đốt khác, củi trấu có thể sử dụng cho lò truyền thống, cà ràng, bếp than,bếp than đá rất dễ dàng vì bắt lửa nhanh, không có khói và khi cháy thì có mùi rất

dễ chịu

Bên cạnh giá thành hạ so với gas, củi trấu cũng có hạn chế là dùng củi trấu nếuphát triển sẽ phổ biến ở nông thôn, vì nó cần phải có chỗ để củi, cần có bếp lò, cầnnơi thải tro, vì thế nó khó tiến vào đô thị được mà có thể chỉ phổ biến ở nông thôn,vùng ven các khu dân cư gần đô thị

1.5.3.4 Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ

Hình 1.6 - Bình hoa, tượng làm từ vỏ trấu

Huyện Gia Viễn, Ninh Bình người ta đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội thất từ

vỏ hạt thóc Vỏ hạt thóc (trấu) được nghiền nhỏ tạo thành bột dưới dạng mịn và bộtsợi Sau khi kết hợp với keo, trấu được cho vào máy ép định hình sản phẩm và sấykhô, hoàn thiện để trở thành một sản phẩm mỹ nghệ hoàn chỉnh, có khả năng xuấtkhẩu Giải pháp nêu trên giúp sản phẩm có giá thành hạ, tận dụng được lao động ởnông thôn, đặc biệt là dây chuyền chế biến tinh bột trấu thấp hơn 10 lần so với dâychuyền sản xuất tinh bột gỗ

1.5.3.5 Aerogel vỏ trấu - Mặt hàng công nghệ cao làm từ vỏ trấu

Hình 1.7 – Vật liệu aerogel cách âm và nhiệt Hình 1.8 -Tro trắng thành aerogel dạng bột

18% trọng lượng hạt lúa nằm trong vỏ trấu Vì vậy nhu cầu nghiên cứu khai thác

vỏ trấu phế phẩm hiện nay thành nguyên liệu công nghiệp sản xuất các mặt hàng giátrị cao đang được coi trọng nhằm tạo giá trị tăng thêm cho nông dân Aerogel vỏ trấu

là một trong các mặt hàng đó, sản xuất từ loại tro trắng tinh sạch Căn bản của kỹthuật khai thác vỏ trấu ở chỗ cách đốt, để trước hết thu được nguồn năng lượng lớn

và ổn định phục vụ nhu cầu chạy máy hay phát điện, sau là để có các loại tro trắng,tro đen hay tro xốp (biochar) thuần chất tiện cho việc sản xuất mặt hàng công nghiệp.Trong cách đốt bếp, đốt lò thông thường chúng ta chỉ tạo ra tro xám, gồm các tỷ

lệ khác nhau của tro trắng, tro đen, tro xốp và một tỷ lệ không nhỏ tro cháy bán phầncòn nhiều chất than Việc tách ly mỗi loại tro trong trường hợp này sẽ rất tốn kém vảlại ô nhiễm bụi bặm Vì vậy các kỹ thuật đốt mới thiên về việc chỉ cho ra một loạitro, cũng nhờ đó mà cho ra một tỷ suất nhiệt lượng nhất định tiện để sử dụng mụctiêu công nghiệp

Trong kỹ thuật sản xuất aerogel, vỏ trấu được rửa sạch, khử tạp bằng acidsulfuric, phơi khô, rồi đem đốt trong buồng gió ở nhiệt độ khống chế 650-700oC Ởnhiệt độ kiểm soát này tro trấu tạo thành là loại tro trắng 92-97% silic không kết tinh,cấp hạt nano, có hoạt tính rất cao Hàm lượng tro đen gồm nhóm SiOH và SiO2 kếttinh hình thành trong đó rất thấp Tro trắng 98% cũng là nguyên liệu thương phẩmcung cấp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, trong đó có ngành sản xuất tấmpin mặt trời và làm con chip điện tử

Tro đốt sau đó được cho hòa tan trong dung dịch hydroxid sodium (xút) và khuấyđều ở 90oC để tạo thành silicat sodium Dùng acid sulfuric để chuyển toàn bộ dungdịch silicat sodium sang thể hydrogel Cũng có nơi dùng dấm chua tức acid aceticthay thế acid sulfuric để hạ giá thành Để hydrogel ổn định trong khoảng 5 ngày rồidùng nước rửa mạnh để loại bỏ sulfat sodium sinh ra từ quá trình phản ứng Cuốicùng chuyển hydrogel thành alcogel bằng cách đưa rượu ethanol vào đầy nước rangoài.

Sau đó đưa alcogel vào các nồi áp suất (autoclave), bổ sung vào đó một ít rượu,rồi nâng nhiệt từ từ trong khoảng 7 giờ: 50oC/giờ cho đến 200oC, rồi 25oC/giờ chođến 275oC và giữ mức nhiệt này trong khoảng 1 giờ để toàn bộ alcol bay ra thànhhơi Cho hơi rượu thoát từ từ ra khỏi nồi trong vòng 1 giờ rưỡi để hạ áp suất bêntrong đến mức bình thường Từ đó bắt đầu hạ nhiệt xuống, cũng từ từ, để có mẻ sảnphẩm aerogel tốt Aerogel thương phẩm sản xuất theo quy trình này có dạng hạt rờicứng giòn, trong suốt, cực mịn đến cấp hạt nano, được đóng gói để bán hoặc épthành cấu kiện cung cấp cho các nhà máy

Aerogel là thứ bột cách nhiệt tốt nhất hiện nay, gấp 37 lần loại sợi thủy tinh Với

kỹ thuật mới này Đại học Kỹ thuật Malaysia đã sản xuất thành công và hạ giá bánaerogel thương phẩm từ 2.600USD xuống còn 250USD/kg, tạo điều kiện ứng dụngrộng rãi aerogel cách nhiệt, cách âm cho các trang bị điện tử, các loại tủ lạnh và kholạnh, làm lớp kẹp ngăn nhiệt cho các loại cửa kính và cả trong kết cấu công trình xâydựng cao cấp

1.5.3.6 Nhiên liệu mới từ chất thải plastic và vỏ trấu

Ở một số nước trên thế giới, vỏ trấu đã được chứng minh có nhiều công dụng nhưdùng làm nguyên liệu phát điện hoặc làm phụ gia cho xi măng Trong khi đó, tại ViệtNam, vỏ trấu thường được trộn với đất bùn để xây nhà, làm thức ăn cho gia súc, làmnhiên liệu củi trong các lò đốt công nghiệp

Mặc dù vỏ trấu là phế phẩm nông nghiệp nhưng về mức độ nguy hiểm đến vớimôi trường thì vỏ trấu không gây ảnh hưởng bằng nhựa Nhựa là một sản phẩm phổbiến đối với đời sống hiện nay và còn là một loại phế thải nguy hiểm, thường ở dạngbao xốp, hộp đựng thức ăn, ống hút, bao bì bánh kẹo… Trung bình 1 ngày, lượng

nhựa phế thải được thải ra là khoảng 200 tấn, nhưng chỉ khoảng 30-40 tấn được tái

sử dụng

Trước kia, các lò đốt công nghiệp chủ yếu sử dụng than đá và củi Theo thông tin

từ Tập đoàn Công nghiệp Than và Khoáng sản Việt Nam, tổng lượng tiêu thụ than đátrong nước năm 2008 đạt khoảng 43 triệu tấn Lượng than đá này sẽ tạo ra một lượnglớn khí thải độc hại ảnh hưởng đến môi trường

Khi củi trấu ra đời, các lò đốt chuyển sang dùng nhiên liệu này thay cho than đá(ngoài việc hạn chế khí thải, giá củi trấu cũng chỉ bằng 1/2-1/3 giá than đá) Tuynhiên, đốt bằng củi trấu có nhược điểm là dễ làm bào mòn thiết bị Loại nhiên liệumới này còn có giá cạnh tranh Nhiên liệu rắn từ vỏ trấu và nhựa phế thải phổ biếntrên thị trường sẽ mang lại nhiều lợi thế hơn các lò khí đốt hiện nay vì đây là nhiênliệu sạch, giá rẻ và phù hợp với tất cả mô hình lò đốt

Plastic có nhiệt trị cao, cháy nhanh nhưng không cháy hết còn vỏ trấu thì có nhiệttrị thấp, khó bắt cháy nhưng cháy hết Từ đó, phối kết trộn chất thải plastic và vỏ trấutheo tỷ lệ thích hợp để gia tăng độ kết dính và nhiệt trị cho sản phẩm Nhiên liệu rắnmới có pha thêm nhựa, là chất xúc tác bôi trơn và kết dính, không làm bào mòn thiết

bị của máy, cũng như cho ra năng suất cao hơn rất nhiều so với củi trấu Vốn đầu tưcho máy móc thiết bị làm ra nhiên liệu rắn mới tùy thuộc vào năng suất của máy Ví

dụ, loại máy có sản lượng 500 tấn/giờ sẽ có giá cao gấp 3 lần máy có sản lượng 500kg/giờ Máy có sản lượng 3 tấn/giờ thì giá là 400-500 triệu đồng/máy

Hình 1.9 – Sơ đồ quy trình sản xuất nhiên liệu rắn từ phế thải

Nhiên liệu mới này vừa được nhóm các nhà khoa học thuộc Khoa Kỹ thuật hóahọc, Trường ĐH Bách khoa (ĐH Quốc gia TPHCM) chế tạo thành công và đã được

Sở Khoa học - Công nghệ TPHCM nghiệm thu vào ngày 2-6-2009 vừa qua

Hình 1.10 – Sản xuất thử nghiệm nhiên liệu đốt từ chất thải plastic và vỏ trấu

Trước đây, các xưởng sấy vải huyện Hóc Môn – TP.HCM vẫn sử dụng than đá đểsấy vải sau khi nhuộm Gần đây, cơ sở này đã chuyển sang dùng củi trấu Mỗi giờlàm việc, lò đốt cần khoảng 100-150 kg củi trấu Mỗi 30 phút, công nhân lại phải mởcửa lò và đưa vào khoảng 60 kg củi trấu Trung bình, mỗi tháng lò đốt sử dụngkhoảng 120 tấn đến 150 tấn củi trấu Trong khi đó, máy làm củi trấu (giá từ 25-30triệu đồng/máy) có năng suất tối đa là 180 kg/giờ, nhưng nhược điểm là sau 10 - 12giờ thì phải thay trục vít Nếu 1 ngày doanh nghiệp cho ra 10 tấn củi trấu thì cần phảiđầu tư 2 máy với công suất 1,5 tấn/giờ Ngoài ra, do củi trấu khó cháy nên gây nhiềubất lợi cho việc giữ nhiệt trong lò

Nếu đầu tư cho mô hình làm nhiên liệu rắn thì chỉ khoảng sau 1 - 2 năm là có thểthu hồi vốn

Khi đưa vào thử nghiệm sản phẩm nhiên liệu rắn từ chất thải plastic và vỏ trấu,trong lần đầu tiên, khoảng 20 kg nhiên liệu rắn được đưa vào lò đốt, lửa trong lò đãbùng lên rất mạnh và duy trì nhiệt độ yêu cầu trong khoảng 15 - 20 phút So sánh vềmặt kinh tế, tiết kiệm được 40% so với củi trấu Nhiên liệu mới này đã được Trungtâm Kỹ thuật Đo lường 3 kiểm định và xác định nhiệt trị là 25,25 MJ/kg (6.040 kcal/kg), cao gấp 1,5 lần so với củi trấu

Ngoài ra, nhiên liệu hứa hẹn sẽ thay thế cho than đá dùng trong công nghiệp vì giátrị kinh tế cạnh tranh và cả ích lợi về môi trường vì không sinh ra khí độc hại (SO2)

Nhiên liệu rắn từ vỏ trấu và nhựa phế thải có thể làm theo nhiều hình dạng hoặc kíchthước khác nhau Nó sạch hơn rất nhiều so với than đá vì không thải ra khí SO2

(nguyên nhân gây ra mưa acid và gây nguy hiểm cho đường hô hấp của con người),

có thể tiết kiệm lượng lớn nhiên liệu củi hằng năm và không làm hư hại máy móc

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

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

Hình 1.11 – Vỏ trấu Hình 1.12 – Vỏ đậu phộng Hình 1.13 – Bã mía

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

vỏ đậu phụng, bã mía và các loại phế phẩm nông sản, thông qua sự xử lý axit và tácnhân tạo lỗ xốp, sau khi nung ở nhiệt độ cao có thể thu được vật liệu carbon có côngsuất điện áp cao, ban đầu có thể đảo ngược điện dung, cao nhất mỗi tiếng có thể đạtđến 1650 mA/gram, cao hơn nhiều so với graphite thương mại dùng để tích trữ điện,điện dung một tiếng 370 mA/gram Điều đáng tiếc là vật liệu carbon điện áp cao này,lần đầu không thể đảo ngược điện dung quá lớn, sau khi sử dụng lần đầu tiên sẽ bịtổn thất nhiều điện năng

1.5.3.8 Dùng trấu làm thiết bị khí hoá trấu

Nguyên lý làm việc của trạm dựa vào công nghệ khí hóa trấu bằng lò đốt tầng sôi,cho hiệu suất chuyển hóa năng lượng rất cao Nguyên liệu trấu qua lò sẽ được nhiệthóa và khí hóa ở nhiệt độ cao chuyển thành khí sinh khối, sau khi được xử lý làmsạch và làm mát, sử dụng để phát điện thông qua động cơ đốt trong hoặc đốt nồi hơi,thậm chí có thể cung cấp gas cho các khu dân cư để đun nấu

Theo tính toán, một nhà máy xay xát có hóa đơn tiền điện khoảng 50 triệuđồng/tháng cần một máy phát điện khoảng 200 kW, với tỷ suất đầu tư khoảng 750USD/kW (bao gồm cả trạm khí hóa và máy phát điện loại tốt) thì thời gian hòa vốnchưa đến 3 năm Bên cạnh đó còn có các lợi ích như tận dụng nhiệt từ lò đốt để sấylúa; chủ động nguồn điện để sản xuất, tăng khả năng cạnh tranh nhờ giảm chi phíđiện xay xát; sử dụng gas để đun nấu hoặc bán cho các hộ gia đình khác Với cácngành sản xuất khác như gốm sứ, thủy tinh lò khí hóa không chỉ sử dụng trấu làmnguyên liệu mà còn có thể sử dụng hầu hết các loại phế phẩm nông nghiệp và lâmnghiệp như rơm rạ, bã mía, vỏ cà phê, mạt cưa, dăm bào, cành cây thậm chí nhữngloại phế phẩm này còn cho năng lượng lớn hơn cả trấu

Tùy theo yêu cầu, nhà đầu tư có thể chỉ cần đầu tư lò khí hóa để cho ra khí nóng(ví dụ như lò gạch, đốt nồi hơi ) hoặc đầu tư cả hệ thống để cho ra khí nguội và sạch(ngành gốm sứ, thủy tinh ) Theo tính toán, một nhà máy sử dụng khoảng 25 tấn khíhóa lỏng/tháng nếu chuyển qua sử dụng khí sinh khối thì chỉ cần 10 - 12 tháng là hòavốn

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

Vật liệu gồm vỏ trấu nghiền, xơ dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi thuỷtinh Trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường khoảng 50% và cótính cách âm, cách nhiệt và không thấm nước cao Đây là vật liệu thích hợp với cácvùng như miền Tây, miền Trung bị ngập úng, lũ lụt và nền đất yếu Sau khi sử dụng

có thể nghiền nát để tái chế lại

Nhờ trọng lượng nhẹ nên khi sử dụng vật liệu này làm vách và sàn, móng căn nhà

sẽ không phải gia cố nhiều như xây bằng gạch Lúc ấy cột nhà cũng không cần làm

lớn Nếu làm nhà ba tầng chỉ cần cột 10 x 15cm Những điều này giúp giảm chi phíđến gần 1/2 so cách thông thường Trong khi thi công do vách và sàn theo dạng lắpghép nên công thợ sẽ giảm xuống rất nhiều Một ưu điểm của sản phẩm là sau khixây dựng muốn di chuyển có thể tháo dỡ toàn bộ và lắp ghép ở vị trí mới Nhà sẽ xâytheo nguyên tắc có khung xương bằng sắt hoặc thanh bê tông chịu lực, sản phẩmđược ghép vào bằng cách bắt vít Tường tô trát một lớp vửa mỏng do bề mặt vật liệu

đã phẳng Riêng sàn có thể lát gạch, trát Khi đổ cột có thể dùng tấm vật liệu mỏngnày thay cho cốp pha ốp bên ngoài và sau đó để luôn sẽ cho bề mặt phẳng Vật liệunày còn thích hợp cho việc xây nhà trên nền đất yếu, sửa chữa nhanh như sửa nhànâng thêm tầng, thay đổi các chức năng phòng trong nhà

1.5.3.10 Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng

Với khả năng đốt cháy mạnh và rẻ, có thể ứng dụng hơi nóng sinh ra khi đốt nóngkhông khí bằng trấu để làm quay tua bin phát điện Theo tính toán mỗi kg trấu có thểtạo được 0,125kW giờ điện và 4 kW giờ nhiệt tùy theo công nghệ Ứng dụng nàyđược áp dụng chế tạo máy phát điện loại nhỏ cho các khu vực vùng sâu vùng xa

1.5.3.11 Sử dụng tro trấu sản xuất ôxyt silic

Tro của trấu sau khi đốt cháy có hơn 80% là silic oxyt Ôxyt silic là chất được sựdụng khá nhiều trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, thời trang, luyện thủy tinh….Vấn

đề tận dụng ôxyt silic trong vỏ trấu hiện đang đưọc rất quan tâm, mục đích là thuđược tối đa lượng silic với thời gian ngắn Hiện nay đã có công trình nghiên cứu vềtrích ly ôxyt silic bằng NaOH thành công mang lại hiệu quả kinh tế cao

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

Tập đoàn Torftech của Anh cho biết, sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo ra 180 kgtro, có giá trị là 100 USD, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thếtrực tiếp SiO2 trong xi măng

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

tạo ra hàm lượng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần ximăng.

Mới đây, theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học xã hội, cácnhà khoa học Mỹ đã phát hiện một phương pháp gia công vỏ trấu mới, có thể đồngthời sử dụng tro vỏ trấu làm thành phần trong xi măng, thúc đẩy sự phát triển nguyênliệu xây dựng sạch

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

và công trình được tổ chức tại phân hiệu trường Đại học Maryland Park, nhómnghiên cứu của trường đã giới thiệu về kết quả nghiên cứu của họ Cho dù trong quátrình đốt cũng sẽ tạo ra CO2, nhưng nhìn chung vẫn là Carbon trung hòa, bởi lượngCarbon sẽ bị triệt tiêu bởi sản phẩm lúa mới hàng năm sẽ hấp thu chúng

Trên thực tế, việc sử dụng bê tông và tiêu hao đặt ra vấn đề khó khăn khi gây ra sựbiến đổi khí hậu Mỗi tấn xi măng dùng để sản xuất bê tông, thì phải xả ra khôngtrung một tấn CO2 Mà trong phạm vi toàn thế giới, việc sản xuất xi măng chiếm 5%lượng thải khí Carbon trong tất cả những hoạt động của con người

Sở dĩ tro vỏ trấu chưa thể làm thành phần chính trong xi măng là bởi vì hàm lượngCarbon quá cao Nếu có thể giải quyết vấn đề này thì tro vỏ trấu sẽ trở thành nguyênliệu tốt của bê tông, từ đó có thể giảm bớt đi lượng Carbon thải ra từ ngành bê tông Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏ trấu sẽ cứng chắc hơn

và có khả năng chống xâm thực cao hơn Nhóm nghiên cứu dự đoán, việc sửa chữacác ngôi nhà cao tầng, trụ cầu hay bất kỳ công trình nào gần biển hay trên nước, nếunhư sử dụng tro vỏ trấu thay thế 20% xi măng, thì sẽ mang lại hiệu quả rất cao cho

bê tông

Nếu việc sản xuất tro vỏ trấu đi vào ổn định, tận dụng tất cả nguồn vỏ trấu ở Mỹthì có thể thu được lượng tro vỏ trấu là 2.1 triệu tấn/ năm Trên thực tế, đối với

những quốc gia đang phát triển tiêu thụ lúa gạo và bê tông rất lớn như Trung Quốc,

Ấn Độ tiềm năng phát triển của tro vỏ trấu là rất lớn

Ngoài ra các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Bath và Dundee, cùng với cáccộng sự ở Ấn Độ cũng đang phát triển loại xi măng thân thiện với môi trường từ việc

sử dụng các vật liệu thải như vỏ trấu

Xi măng Portland, thành phần chính của bêtông được sản xuất bằng quy trìnhnung đá vôi với đất sét ở nhiệt độ cao, mỗi tấn xi măng được sản xuất thải ra khoảng

1 tấn CO2

Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các cách để làm giảm phát thải cácbon bằngcách thay thế một phần xi măng portland bằng các vật liệu thải như tro bay từ quátrình đốt than, xỉ trong luyện thép và thậm chí là vỏ trấu

Bê tông là vật liệu được sử dụng nhiều thứ 2 trên thế giới sau nước, vì vậy việcphát thải CO2 từ bê tông có thể gây ra tác động lớn đối với biến đổi khí hậu Hiệnnay, cơ sở hạ tầng ở Ấn Độ đang phát triển nhanh chóng và Ấn Độ là nước sản xuất

xi măng lớn thứ 2 trên thế giới sau Trung Quốc Vì vậy, Dự án hợp tác với các việnnghiên cứu ở Ấn Độ này đang triển khai các công nghệ mới tại những nước có nhucầu xi măng lớn nhất

Để thay thế một phần xi măng Portland, cần phải nghiên cứu một số loại xi măng

“xanh” sử dụng các vật liệu thải khác nhau có sẵn ở địa phương Ví dụ, ở Ấn Độ, cóthể sản xuất silic điôxít từ quá trình đốt vỏ trấu để trộn vào xi măng; ở nước Anh, cóthể dùng tro bay được tạo ra từ quá trình đốt than

Chính vì thế nếu biết cách khắc phục để làm giảm hết lượng cacbon trong vỏ trấuthì có thể có một lượng lớn hạt SiO2 ở nước ta vì nước ta là nước xuất khẩu gạo đứngthứ 2 trên thế giới và từ đó có thể nghiên cứu ứng dụng vào việc thay thế xi măng đểlàm giảm ô nhiễm môi trường

1.5.3.13 Các ứng dụng khác của vỏ trấu

Một số ứng dụng khác của vỏ trấu: Không dừng ở các ứng dụng trên, vỏ trấu còn

có thể dùng làm thiết bị lọc nước, thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, giá thể trongcông sản xuất meo giống để trồng nấm, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại,tro trấu có thể dùng làm phân bón

Trấu có thể được ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con người Việt Nam.Trấu có ưu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sửdụng trấu vào sản xuất luôn mang lại hiệu quả kinh tế cao và tiết kiệm chi phí Thực

tế hiện nay một số tỉnh nhất là ở đồng bằng sông Cửu Long lượng trấu vẫn còn rấtdồi dào nên cần lưu ý tăng cường việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu nàynhằm mở rộng khả năng sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi chomôi trường

1.6 TỔNG QUAN VỀ XƠ DỪA

1.6.1 Nguồn gốc của xơ dừa

Dừa (danh pháp khoa học: Cocos nucifera), là một loài cây trong họ Cau(Arecaceae) Nó cũng là thành viên duy nhất trong chi Cocos và là một loại cây lớn,thân đơn trục (nhiều khi gọi là nhóm thân cau dừa) có thể cao tới 30 m, với các láđơn xẻ thùy lông chim 1 lần, cuống và gân chính dài 4–6 m các thùy với gân cấp 2

có thể dài 60–90 cm; lá kèm thường biến thành bẹ dạng lưới ôm lấy thân; các lá giàkhi rụng để lại vết sẹo trên than

Hình 1.14 – Hình ảnh cây dừa

Dừa phát triển tốt trên đất pha cát và có khả năng chống chịu mặn tốt cũng như nó

ưa thích các nơi sinh sống có nhiều nắng và lượng mưa bình thường (750 – 2.000

mm hàng năm), điều này giúp nó trở thành loại cây định cư bên các bờ biển nhiệt đớimột cách tương đối dễ dàng Dừa cần độ ẩm cao (70 – 80%) để có thể phát triển mộtcách tối ưu nhất, điều này lý giải tại sao nó rất ít khi được tìm thấy trong các khu vực

có độ ẩm thấp (ví dụ khu vực Địa Trung Hải), thậm chí cả khi các khu vực này cónhiệt độ đủ cao Nó rất khó trồng và phát triển trong các khu vực khô cằn

Hoa của dừa là loại tạp tính (có cả hoa đực lẫn hoa cái và hoa lưỡng tính), với cảhoa đực và hoa cái trên cùng một cụm hoa Dừa ra hoa liên tục với hoa cái tạo ra hạt.Người ta cho rằng dừa là loại cây thụ phấn chéo là chủ yếu, mặc dù một vài giốnglùn lại là tự thụ phấn

Về mặt thực vật học, dừa là loại quả khô đơn độc được biết đến như là quả hạch

có xơ Vỏ quả ngoài thường cứng, nhẵn, nổi rõ 3 gờ, lớp vỏ quả giữa là các sợi xơgọi là xơ dừa và bên trong nó là lớp vỏ quả trong hay gáo dừa hoặc sọ dừa, lớp vỏquả trong hóa gỗ, khá cứng, có ba lỗ mầm có thể nhìn thấy rất rõ từ phía mặt ngoàikhi bóc hết lớp vỏ ngoài và vỏ giữa (gọi là các mắt dừa) Thông qua một trong các lỗnày thì rễ mầm sẽ thò ra khi phôi nảy mầm Bám vào thành phía trong của lớp vỏ quảtrong là vỏ ngoài của hạt với nội nhũ dạng anbumin dày, là lớp cùi thịt, gọi là cùidừa, nó có màu trắng và là phần ăn được của hạt

Khi nhìn từ một đầu, vỏ quả trong và các lỗ mầm trông giống như mặt của khỉ, từtrong tiếng Bồ Đào Nha để gọi nó là macaco, đôi khi được viết tắt thành coco, từ đây

mà có tên gọi khoa học của dừa Nucifera là từ trong tiếng Latinh để chỉ mang theohột

1.6.2 Công dụng của dừa trong đời sống hiện nay

Công dụng của các phần khác nhau của cây dừa bao gồm:

- Phần cùi (cơm) dừa trắng ăn được và được sử dụng ở dạng tươi hay sấy khôtrong một số món ăn Cơm dừa khô là nguyên liệu sản xuất dầu dừa Mứt dừa đượclàm từ cơm dừa được cắt sợi và sên với đường cát để khô dùng trong ngày tết ở việtNam

- Nước dừa nằm trong khoang bên trong quả dừa có chứa các chất như đường,đạm, chất chống ôxi hóa, các vitamin và khoáng chất, là nguồn cung cấp và tạo racân bằng điện giải đẳng trương tốt cũng như là nguồn thực phẩm bổ dưỡng

- Cây cảnh: Những cây dừa lạ (do biến dị) được trồng làm cảnh, chủ yếu tạiPhilippines, tại đây nó được gọi là macapuno

- Sữa dừa, ở miền Nam gọi là nước cốt dừa, (chứa khoảng 17% chất béo) được tạo

ra từ cơm dừa đã nạo nhỏ hòa với nước nóng hay sữa nóng Nước cốt dừa là thànhphần chủ yếu của các món ăn vùng Đông Nam Á và Việt Nam Các bã sợi cơm dừacòn lại từ việc sản xuất sữa dừa được dùng làm thức ăn cho gia súc

- Nhựa dừa thu được từ việc rạch các cụm hoa dừa được lên men để sản xuất rượuvang dừa (ở Philippines gọi là tuba)

- Gáo dừa khô bổ đôi được dùng làm bộ phận trong một số loại nhạc cụ như gia hồ

và bản hồ của Trung Quốc hay đàn gáo của Việt Nam Gáo dừa còn được dùng làmgáo múc nước và là nguyên liệu làm đồ thủ công mỹ nghệ

Ngoài ra ở trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, nghành vật liệucấu kiện xây dựng, một sinh viên cuối khóa đã tìm tòi và chế tạo để lấy dừa làm cốtliệu bê tông thay thế đá.Nói về những ưu điểm của gáo dừa khi đưa vào sản xuất bêtông thì đây là loại vật liệu vừa cứng lại vừa dẻo nên ứng dụng trong sản xuất bêtông là rất hợp lý Trong sản xuất vật liệu xây dựng hiện nay, đa số dùng nguồnnguyên liệu tự nhiên không tái tạo và tốn nhiều năng lượng để làm ra Gáo dừa thìkhác, vừa là nguồn nguyên liệu tái tạo được mà biến thành vật liệu xây dựng lại tiếtkiệm năng lượng, bảo vệ môi trường Nếu thực sự nó được đem vào ứng dụng trongxây dựng sẽ đem lại hiệu quả không chỉ cho những người trồng dừa mà còn là bướcđột phá trong ngành xây dựng

- Xơ dừa được dùng làm dây thừng, chão, thảm, bàn chải, khảm thuyền cũng nhưlàm vật liệu lèn; nó còn được dùng rộng rãi trong nghề làm vườn để làm chất độntrong phân bón

- Vỏ và xơ dừa có thể làm nguồn nhiên liệu hay để sản xuất than củi Một loại dừahiếm tại Nam bộ có xơ dừa tươi cho nước khá ngọt khi nhai, trong khi các loài kháccho vị chát.

- Lá là nguồn cung cấp vật liệu làm mái che, làm một số loại giỏ đựng đồ và làmchổi dừa

- Các gân giữa của các lá (chét) có độ cứng thích hợp cho việc làm các que xiên(để nướng thịt chẳng hạn) trong nấu ăn

- Các chồi non trên ngọn cây dừa có thể ăn được và nó đôi khi được thu hái để làmrau ăn (mặc dù kiểu thu hái này sẽ làm chết cây dừa) Phần bên trong của lá non đanglớn cũng có thể thu hoạch làm tim dừa và nó được coi là một loại đặc sản Kiểu thuhái này cũng làm chết cây dừa Tim dừa thường được ăn trong các món rau trộn; cácmón rau trộn như thế đôi khi được gọi là "salad triệu phú"

- Gỗ dừa có thể dùng làm đồ mỹ nghệ hoặc làm vật liệu cho một số công trình xâydựng đặc biệt (nổi tiếng nhất là cung điện Dừa tại Manila) Người Hawaii còn đụcrỗng thân cây dừa để làm trống, thùng chứa hay các loại xuồng nhỏ

- Rễ dừa có thể dùng làm thuốc nhuộm, thuốc sát trùng để súc miệng hay chữa trịbệnh lỵ Nó còn được dùng để đánh răng

- Củ hũ dừa là phần lõi trong thân cây dừa, đôi khi cũng được dùng làm món ăn

1.6.3 Hiện trạng của xơ dừa ở nước ta

Ngành sản xuất chỉ xơ dừa đã được hình hành rất lâu và bắt đầu phát triển từ năm

1996, cho đến những năm gần đây ngành sản xuất chỉ xơ dừa mới thật sự phát triểnmạnh Theo tính toán của các nhà chuyên môn, để sản xuất một tấn chỉ xơ dừa thì có

ít nhất 2,5 tấn mụn được thải ra Kết quả điều tra năm 2005 có khoảng 200 cơ sở sảnxuất chỉ sơ dừa trên toàn huyện Mỏ Cày, phát triển tập trung mạnh nhất ở các xãKhánh Thạnh Tân, Đa Phước Hội, An Thạnh, Thành Thới B nằm dọc theo tuyếnsông Thơm có khoảng 135 cơ sở Sản xuất chỉ xơ thải ra lượng mụn dừa giao động từ300-500 tấn/ngày, tập trung nhiều nhất vào khoảng tháng 4-9 hằng năm Phần lớnmụn dừa không có bãi chứa hoặc có bãi chứa khi quá tải thì chủ cơ sở thải đổ trựctiếp xuống sông Thơm gây ô nhiễm môi trường và lan rộng ra các nhánh của sông

Thơm, ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt của người dân và huỷ diệt nguồnlợi thuỷ sinh vật.

Sông Thơm từ phía sông Hàm Luông, khi đến đoạn sông thuộc xã Đa Phước Hộigiáp thị trấn Mỏ Cày đã thấy nước sông lấm tấm hạt mụn dừa

Mụn dừa gây ô nhiễm nước sông, không chỉ ảnh hưởng ăn uống, sinh hoạt của conngười mà việc nuôi trồng thủy sản cũng bị thiệt hại, vì mụn dừa còn theo dòng nướcchảy vào các con rạch, mương vườn, ao cá, nước chát của vụn rỉ ra làm nước ao đenngòm, nhiều loại cá chịu không nổi đã chết

Thủy sản ngoài sông rạch cũng giảm nhiều Ở vùng này trước đây có miệng chài

là có thể kiếm tôm cá nuôi sống gia đình được, nay phải bỏ nghề vì cá tôm còn rất ít Hầu hết đều cho việc xử lý mụn dừa là bế tắc vì mặt bằng không đủ chứa, cònchuyển cơ sở sang nơi khác thì chi phí vận chuyển nguyên liệu và thành phẩm rấtcao

Hoạt động của các cơ sở sản xuất xơ dừa cũng đóng góp rất lớn vào nguồn thungân sách nhà nước, góp phần tăng giá trị trái dừa cho nhà vườn, mang lại ngoại tệ từxuất khẩu chỉ xơ dừa không phải nhỏ

Tuy nhiên, sớm có qui hoạch một bãi đổ mụn dừa, cơ sở sản xuất phải đưa mụnđến bãi đổ để chấm dứt tình trạng ô nhiễm dòng sông Thơm

Hình 1.15 – Các bãi chứa xơ dừa

Thành phần hóa học của xơ dừa

- Nước chiếm 5.25%

- Pectin và các hợp chất liên quan chiếm 3.30%

Trong quá trình đập, tước chỉ xơ dừa, vụn dừa bung ra gây ô nhiễm môi trường do

đổ xuống sông, kênh, rạch… Ngày nay mụn dừa trở nên khan hiếm nhờ sản xuất đấtsạch, phân hữu cơ vi sinh, đất sinh học, giá thể trồng nấm, chậu trồng kiểng, bao bì

cơ, vi lượng đủ dùng, vi sinh vật hữu ích, vi sinh vật cố định đạm, vi sinh vật phângiải lân…

Đất sạch được sản xuất theo công nghệ như sau: Đem xả chất chát và các tạp chấttrong mụn dừa, dùng phương pháp hóa học để tách chất chát trong mụn dừa, đồngthời xử lý và cho ra một gốc hóa học khác ở dạng muối dễ tiêu Sau đó mụn dừađược diệt khuẩn có hại, đem xay nhuyễn, trộn ủ với các chất dinh dưỡng đa, vi lượng

từ nguồn hữu cơ vi sinh, sấy khô và đóng gói xuất ra thị trường Đất sạch có đặc tính

dễ thấm nước, giữ ẩm tốt, thoát nước nhanh, kháng sâu bệnh… thích hợp để trồnghoa kiểng, rau sạch, rau mầm, ươm cây giống

Đất sinh học được sản xuất từ mụn dừa bằng phương pháp vi sinh để loại bỏ chấtchát thành dạng muối vi lượng, có tác dụng như một loại phân bón, khi trộn vào đất,giúp đất trở nên tơi xốp hơn Ngoài ra, đất sinh học còn cải thiện được sự bạc màu

của đất tự nhiên, vì trong đất sinh học có các thành phần: Nitơ, P2O5, K2O, AcidHumic, Ligninsulfonate, trung lượng, vi lượng, vi sinh vật kháng bệnh cho đất, visinh vật cố định đạm, vi sinh vật phân giải lân, vi nấm kháng bệnh Đất sinh học khitrộn vào đất sẽ có những tác dụng: Giúp cho đất trồng có hệ dinh dưỡng đầy đủ vàcân đối; Giúp điều tiết được dinh dưỡng cho cây trồng theo cơ chế vi sinh; Cải thiệntrạng thái mao dẫn của đất làm cho đất dễ thấm nước Tăng khả năng trao đổi iontrong đất, giúp cho đất tơi xốp, thoáng khí tạo điều kiện cho rễ cây phát triển mạnh.Đất sinh học giữ ẩm tốt trong điều kiện khí hậu thay đổi, thích hợp cho việc cải thiệnđất pha cát, pha sét Trong đất sinh học có nhiều chủng loại vi sinh có lợi cho đất vàcây trồng, tăng độ phì nhiêu giúp cải tạo đất tốt

Mụn dừa là nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh: Sau khi mụn dừa đượcsấy khô loại bỏ tạp chất có hại, áp dụng tiếp kỹ thuật vi sinh sẽ cho ra sản phẩm phânhữu cơ vi sinh, giúp cải tạo đất bạc màu một cách hiệu quả

1.6.4.2 Mụn dừa là nguyên liệu sản xuất ván ép

Mụn dừa là nguyên liệu để sản xuất ván ép, do mụn dừa có chất chát nên có khảnăng chống mối, mọt Sản phẩm ván ép từ mụn dừa có công dụng như tấm Okal,MDF Theo kết quả thử nghiệm của Chi cục đo lường TP HCM thì lực uốn gãy củaloại ván ép dày 12mm và làm bằng mụn dừa là lớn hơn 90kg/cm2

1.6.4.3 Mụn dừa làm giá thể để trồng nấm

Mụn dừa còn là nguyên liệu tốt để làm giá thể trồng nấm rơm và nấm bào ngư.Hiện nay, Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng tiến bộ khoa học-công nghệ Bến Tređang đầu tư xây dựng vùng nguyên liệu trồng nấm và phối hợp với Công ty Chế biếnsau thu hoạch Quang Minh Anh (TP HCM) để đưa dây chuyền công nghệ hiện đạivào sản xuất nấm rơm, nấm bào ngư từ mụn dừa, xuất khẩu sang Mỹ

1.6.4.4 Các công dụng khác của mụn dừa

Bên cạnh làm đất sinh học, đất sạch, phân hữu cơ vi sinh, ván ép, vụn dừa lànguyên liệu sản xuất chậu trồng cây, bầu trồng cây, bao bì tự hủy Quy trình sản xuấtnhư sau: Hỗn hợp nguyên liệu gồm bã mía, vụn dừa, phụ gia (thạch cao, nhựathông…) được nghiền thành bột (độ mịn phụ thuộc vào từng loại sản phẩm), sau đó

đưa vào khuôn ép định hình sản phẩm, phơi sấy rồi đưa vào sử dụng Việc cho phụgia nhiều hay ít sẽ quyết định thời gian phân hủy của sản phẩm từ 1 tháng đến 1 năm.Thực tế cho thấy, các sản phẩm chậu hoa, bầu trồng cây tự hủy giúp cây phát triểnnhanh, sau 1 thời gian sử dụng chậu sẽ tự phân hủy thành đất mùn Thị trường Tây

Âu và Bắc Mỹ rất ưa chuộng sản phẩm này

Hiện nay, vụn dừa ở Bến Tre còn được sơ chế xuất khẩu sang các nước như HànQuốc, Hà Lan, Đài Loan, Thuỵ Điển, Nhật, Canada, Bỉ, Trung Quốc để trồng hoa,rau cải, cà chua … trong nhà kính mà không cần đất tự nhiên

Do vụn dừa có nhiều công dụng nên hiện nay mụn dừa trở nên đắt hàng, từ đó cáckhu vực sản xuất chỉ xơ dừa ở Bến Tre không bị ô nhiễm như trước đây

1.6.4.5 Xơ dừa làm nguyên liệu chế tạo phụ tùng xe

Chế tạo phụ tùng xe không nhất thiết cần nguyên liệu đắt tiền Ngay nguồn vậtliệu phong phú rẻ tiền như trái dừa khô cũng có thể làm nên chuyện

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Baylor (Texas) mới đây phát hiệnnguyên liệu mới giúp tiết kiệm giá thành sản xuất phụ tùng xe - vỏ dừa đã qua sửdụng hay xơ của trái dừa khô Để chứng minh nhận định này, họ đã thử nghiệm sảnxuất ván sàn, đường nẹp thân xe, panen cửa nội thất từ xơ dừa bỏ đi Kết quả thật bấtngờ, nguồn nguyên liệu tưởng chừng phế thải đã phát huy tác dụng triệt để, thay thếphần nào sợi tổng hợp pôliexte hiện thời

Đó là nhờ tính hữu dụng đặc biệt của hợp chất xơ dừa pha trộn pôliprôpilen, chohỗn hợp chịu nhiệt độ cao Từ đó nhà sản xuất dễ dàng tạo khuôn và làm bóng hìnhkhối theo ý đồ mong muốn Thêm vào đó, phụ tùng xe chế tạo từ xơ dừa còn đượcngười tiêu dùng ưa chuộng ở đặc tính nhẹ bền chắc chắn, bảo vệ xe khỏi nguy cơcháy nổ và khói độc

Chính vì thế, sản phẩm phụ tùng xe độc đáo này đã trở thành người sản phẩm hữuích của rất nhiều quốc gia vùng gần xích đạo - nơi thiên tai hiểm họa luôn rình rập đedọa cuộc sống của người dân Đặc biệt, tại những xứ sở dừa chất thành đống nhưInđônêxia, Gana hay Ấn Độ - nơi người dân không ý thức xơ dừa tích tụ chính là môitrường lý tưởng của loài muỗi anôphen - việc tận dụng vỏ dừa khô chế tạo phụ tùng

xe được xem như một sản phẩm lý tưởng: vừa bảo vệ môi trường và phòng bệnh sốtrét, vừa nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh.

1.6.4.6 Dùng xơ dừa để xử lý nước thải

Các vật liệu dùng làm giá thể cho sinh vật bám trong quy trình xử lý nước thảisinh học thường có ít nhất một trong bốn điểm yếu sau: đắt tiền, trọng lượng lớn,chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy Xơ dừa là một vật liệu có thể tránh đượcnhững bất lợi đó

Một trong những biện pháp nâng cao hiệu suất xử lý nước thải bằng công nghệsinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống Khi xử lý nước thải bằng quátrình sinh trưởng lơ lửng (không có giá thể cho sinh vật bám), thì nước thải qua xử lý

đi ra ngoài, đã mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật

Phương pháp xử lý theo kiểu sinh trưởng kết bám (có giá thể) khắc phục đượcđiều này Trước đây, những vật liệu được sử dụng làm giá thể thường là các vật liệutrơ như cát sỏi, gốm, xỉ quặng hoặc chất dẻo Tuy nhiên, các vật liệu trên thường làđắt tiền (với chất dẻo, đầu tư 75 - 200USD cho mỗi mét khối thể tích bể xử lý), trọnglượng lớn chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy của nước thải qua bể xử lý.Nhằm tìm kiếm một loại vật liệu làm giá thể có thể khắc phục được các điểm yếunêu trên, xơ dừa đã bắt đầu được nghiên cứu năm 1996 Các miếng đệm xơ dừa phủcao su dưới dạng các khối hình chữ nhật kích thước nhỏ được lắp đặt đều bên trongmột bể xử lý kỵ khí Với nước thải chế biến cao su, mô hình trên có hiệu suất xử lýchất hữu cơ khoảng 90%

Từ những ứng dụng ban đầu của công nghệ trên, người ta đã nghiên cứu thànhcông ứng dụng xơ dừa thô trong xử lý nước thải dưới dạng đơn giản hơn Các sợi xơdừa được kết thành chuỗi tiết diện tròn và không phủ cao su đường kính 20cm và dài200cm Sau đó, các chuỗi này được buộc song song với nhau trên một khung hìnhchữ nhật

Nước thải từ một xưởng chế biến cao su được cho qua bể phân hủy kỵ khí có xơdừa thô làm giá thể, thời gian lưu nước là hai ngày Kết quả, 90% COD và BOD bịloại ra khỏi nước thải Mô hình này đã được vận hành thử nghiệm thường xuyên từ

tháng 9/1999 đến năm 2001 Qua kiểm nghiệm chất lượng nước thải trên 22 mẫunước thải, hiệu suất xử lý đối với chất ô nhiễm hữu cơ vẫn ổn định, đạt khoảng 90%đối với cả BOD và COD, hiện tượng cuốn trôi vi sinh vật ra khỏi bể xử lý khôngđáng kể, thuận lợi cho những quá trình xử lý kế tiếp Sau hơn một năm vận hành, bể

kỵ khí dùng xơ dừa không có hiện tượng tắc ngẽn dòng chảy nước thải

Vì thành phần chủ yếu của xơ dừa là cellulose ( khoảng 80%) và lignin (khoảng18%), nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy Theo ước tính của các nhà nghiên cứu,tuổi thọ của xơ dừa trong bể kỵ khí là khoảng 5 năm

Từ kết quả trên, đã chứng minh khả năng và hiệu quả sử dụng xơ dừa thô trong bể

xử lý kỵ khí để xử lý nước thải nghành chế biến cao su Ngoài ra, có thể áp dụngcông nghệ trên trong việc xử lý các lọai nước thải có chứa chất ô nhiễm hữa cơ cao

Xơ dừa là một loại vật liệu rẻ tiền và sẵn có ở nhiều vùng trong nước ta, nên đây cóthể được coi như một hướng phát triển các công nghệ xử lý nước thải đơn giản và rẻtiền

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XÂY DỰNG

2.1 CÔNG NGHỆ XI MĂNG TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI

2.1.1 Định nghĩa xi măng

Xi măng (từ tiếng Pháp: ciment) là một loại khoáng chất được nghiền mịn và là

chất kết dính thủy lực được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiênnhiên và phụ gia Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạothành một dạng hồ gọi là hồ xi măng Tiếp đó, do sự hình thành của các sản phẩmthủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng để cuốicùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định Vì tính chấtkết dính khi tác dụng với nước, xi măng được xếp vào loại chất kết dính thủy lực

Đá xi măng là sản phẩm của quá trình thủy hóa xi măng đã đạt tới một cường độnhất định

Xi măng Portland là loại xi măng thông dụng, có thể gọi là xi măng thường đểphân biệt với các loại xi măng đặc biệt khác như xi măng aluminat, xi măngpouzzolan, xi măng xỉ lò cao, xi măng muội silic v.v Loại xi măng này có thànhphần chủ yếu là clinke Portland (chiếm trên 90% khối lượng) ngoài ra còn có thạchcao (3-5%) và các chất phụ gia khoáng khác (xỉ lò cao, tro than, pouzzolan tự nhiên,v.v…) có khả năng đóng rắn và bền vững trong nước

2.1.2 Nguồn gốc của xi măng

Xi măng Portland chính thức đi vào lịch sử ngày 21 tháng 10 năm 1824 khi JosephAspdin được cấp bằng sáng chế cho quá trình thực hiện một xi măng mà ông gọi là

xi măng Portland Cái tên được đặt như vậy là do loại đá ở đảo Portland miền Namnước Anh có màu xám giống màu loại xi măng của ông

Hình 2.1 – PortlandRoach Hình 2.2 - Mỏ đá trên đảo Portland

Hình 2.3 - Kích cỡ hạt clinke khi ra khỏi lò nung

2.1.3.2 Các công đoạn sản xuất xi măng

- Chuẩn bị nguyên liệu

- Phối hợp nguyên liệu

- Nung tạo clinke

- Nghiền clinke với các phụ gia khác

2.1.3.3 Sản phẩm của các giai đoạn trong lò nung tạo clinke

- Giai đoạn 1: CaCO3, Al2O3.2SiO2.2H2O , Fe2O3

- Giai đoạn 2: CaCO3, Al2O3.2SiO2, Fe2O3

- Giai đoạn 3: CaO, Al2O3.2SiO2, Fe2O3

- Giai đoạn 4: CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3

- Giai đoạn 5: CaO + Al2O3 -> 3CaO.Al2O3(Celit)

CaO + SiO2 -> 2CaO.SiO2(Belit)

2CaO.SiO2nc + CaO -> 3CaO.SiO2(Alit)

2.1.3.4 Các yếu tố sản xuất ảnh hưởng đến chất lượng xi măng

- Chất lượng nguyên liệu: Các nguyên liệu đầu vào để sản xuất xi măng là đá vôi

giàu CaCO3, đất sét, quặng sắt (nếu cần), và thạch cao Chúng ảnh hưởng trực tiếpđến các công đoạn sản xuất của xi măng thông qua thành phần hóa học của khoángvật và công nghệ xử lý tạp chất, điều trộn nguyên liệu

- Chất lượng nung kết: Clinke được tạo ra chủ yếu bằng dạng lò đứng và lò quay.Chất lượng sản phẩm của 2 lò này là khác nhau khi cho cùng 1 nguyên liệu tươngđồng do thời gian, tác động, phối hợp giữa các giai đoạn nung là khác nhau

- Chất lượng nghiền: Clinke khi ra khỏi lò là các cục nhỏ có đường kính từ 10- 40

mm, chúng được nghiền đến độ mịn yêu cầu Khi các hạt có kích cỡ càng nhỏ thì

diện tích bề mặt càng lớn làm tăng sự tiếp xúc, đẩy nhanh và triệt để phản ứng thủyhóa.

- Chất lượng phụ gia: Sự khác nhau giữa các loại xi măng phụ thuộc lớn vào thànhphần phụ gia, công thức điều trộn Tùy vào mục đích sử dụng mà người ta cho cácphụ gia khác nhau để tạo ra các loại xi măng

2.1.3.5 Thành phần khoáng vật của clinke Portland

Thông thường, trong clinke, thành phần phần trăm theo khối lượng của cáckhoáng vật thay đổi như sau:

* Alit (C3S*) chiếm 60-65%

* Belit (C2S) chiếm 20-25%

* Celit (C3A) chiếm 4-12%

* Alumino-Ferit (C4AF) chiếm 1-5%

Trong hóa học xi măng, do chủ yếu làm việc với các ô xít, cho nên để thuận tiệnngười ta sử dụng hệ thống ký hiệu viết tắt thường bằng các chữ cái đầu của các ô-xit(xem kí hiệu trong hóa học xi măng)

2.1.3.6 Thành phần hóa học của clinke Portland

Vật liệu xi măng là dạng vật liệu sử dụng tính chất thủy hóa của xi măng làm chấtkết dính liên kết tất cả các thành phần cấu thành khác Sau một thời gian bảo dưỡngtrong một điều kiện nhất định vật liệu nhận được ở dạng rắn có các tính chất cơ học(cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, ) hay tính chất vật lý (tính thấm, tínhkhuyếch tán, ) tùy thuộc vào mong muốn của người sử dụng

Các vật liệu xi măng thường dùng:

* Hồ xi măng: Hỗn hợp của xi măng và nước Hồ xi măng ít có ứng dụng thựctiễn, chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu vật liệu xi măng do chiếm tỷ lệ phầntrăm lớn và chi phối nhiều tính chất cơ lý của loại vật liệu này

* Vữa xi măng: Hỗn hợp của xi măng, cát và nước Nói một cách khác, vữa là vậtliệu nhận được khi cho thêm cát vào công thức của hồ xi măng.

* Bê tông : Hỗn hợp của xi măng, cát, sỏi và nước hoặc tùy trường hợp cụ thể cóthể có thêm chất phụ gia hoặc các chất thêm khác

Chú thích: Từ hạt cốt liệu đại diện cho cát và/hoặc sỏi được cho thêm vào trong công thức của hồ xi măng Cát còn được gọi là hạt cốt liệu mịn, và sỏi là hạt cốt liệu thô.

2.1.3.7. Ứng dụng:

Vật liệu xi măng được ứng dụng rất rộng rãi do ưu điểm thi công đơn giản,nguyên liệu ban đầu sẵn có, có tính chất cơ học tốt và tuổi thọ cao Trong lĩnh vựcxây dựng dân dụng (lĩnh vực áp dụng chủ yếu), đây là vật liệu chính để xây cầu, nhà,kênh, cống,v.v Trong xử lý rác thải hạt nhân, việc xi măng hóa cho phép cố định cácchất phóng xạ một cách sâu sắc trong vi cấu trúc của vật liệu xi măng

hình dạng, diện tích bề mặt riêng (m²/g) và nhất là sự phân bố theo kích thước củacác lỗ rỗng.

2.1.4 Các tính chất cơ lý hóa của xi măng

Độ mịn là đại lượng đặc chưng cho mức độ nghiền mịn của xi măng Là tỉ số giữakhối lượng xi măng còn lại trên sàng 0,08, sau khi sàng so với khối lượng mẫu thử.Đơn vị tính là % - Hoặc là tổng diện tích bề mặt các hạt trong 1 gram xi măng (còngọi là tỉ diện) Đơn vị tính là cm2/g

Quá trình ninh kết (đông kết) là thời kỳ hồ xi măng cho cường độ ban đầu

Quá trình đóng rắn là thời kỳ hồ xi măng phát triển cường độ

Tính ổn định thể tích là giới hạn độ nở của hồ xi măng đóng rắn trong khuôn tiêuchuẩn Lơsatơlie sau 24 giờ trong điều kiện tiêu chuẩn

Độ toả nhiệt khi thủy hoá là lượng nhiệt toả ra khi thủy hoá 1g xi măng Đơn vịtính là cal/g

Độ nở của hồ xi măng là mức độ hồ xi măng bị giảm thể tích trong quá trình đóngrắn và là mức độ hồ xi măng nở thể tích trong quá trình đóng rắn

Cường độ nén là chỉ số cường độ khi nén vỡ mẫu tiêu chuẩn xi măng - cát ở tuổinhất định Đơn vị tính MPa, daN/cm2, kG/cm2 hoặc N/mm2

Mác xi măng là đại lượng qui ước biểu thị giá trị cường độ chịu nén của mẫu tiêuchuẩn xi măng - cát 4x4x16 cm ở tuổi 28 ngày đêm đóng rắn trong điều kiện tiêuchuẩn Mác xi măng không có thứ nguyên Lấy tròn số theo giá trị cường độ nén Thành phần hoá là tỉ lệ phần trăm các oxit kim loại và thành phần khác cấu thành

xi măng ( như CaO; Al2O3 ; SiO2 ; MgO …)

Thành phần khoáng là tỉ lệ phần trăm các khoáng chủ yếu cấu thành clanhke ximăng ( C3S ; C2S ; C3A ; C4AF )

2.1.5 Nhu cầu xi măng

2.1.5.1 Tình hình nhu cầu xi măng trên thế giới

Năm 2002, nhu cầu xi măng toàn thế giới đạt 1,7 tỷ tấn Năm 2004 là 2,16 tỷ tấn.Năm 2005 (dự kiến) là 2,246 tỷ tấn (tăng gần 4% so với 2004) Riêng Trung Quốcnăm 2005 ước tính đạt 1,06 tỷ tấn (tăng 9,2% so với 2004)

Nhu cầu xi măng toàn thế giới năm 2020 là 3,06 tỷ (riêng nhu cầu các nước đangphát triển sẽ chiếm 84%).

Đến 2004, toàn thế giới có 163 nước sản xuất xi măng với 1655 nhà máy và 344

cơ sở nghiền xi măng với tổng công suất là 2,1 tỷ tấn với gần 900.000 người làmviệc

Nhu cầu sử dụng xi măng từ nay đến năm 2020: Tăng hàng năm 3,6%/năm (nhucầu ở các nước đang phát triển tăng 4,3%/năm, riêng châu Á: 5%/năm, các nước pháttriển chỉ tăng 1%/năm) Tiêu thụ tăng là do tiêu thụ xi măng tăng mạnh tại các nướcđang phát triển, thu nhập gia tăng và phát triển nhiều dự án cơ sở hạ tầng Ngoài ra,nhu cầu tiêu thụ xi măng hồi phục tại các nước công nghiệp hoá như Mỹ, Nhật vàĐức, sẽ đẩy mạnh tiêu dùng hơn nữa

Tại Trung Quốc, chiếm gần một nửa nhu cầu tiêu thụ xi măng toàn cầu trong năm

2007 Tỷ lệ tăng tại Trung Quốc chỉ vừa phải do chi tiêu xây dựng chậm lại Nhu cầutiêu thụ xi măng tại Ấn Độ, thị trường tiêu thụ xi măng lớn thứ hai thế giới, sẽ tăngvới tỷ lệ mạnh nhất tại nhiều thị trường lớn Mặc dù là nhỏ song các vương quốc ẢRập thống nhất tất cả đều dự kiến tăng kỷ lục vượt quá 7%/ năm Các khu vực đãphát triển như Mỹ, Nhật Bản và Tây Âu, số lượng bán xi măng sẽ thấp hơn mức tiêuthụ trung bình thế giới, tuy nhiên tiêu thụ đã được cải thiện trong thời kỳ từ năm

2002 - 2007 Bê tông trộn sẵn dự kiến sẽ dự kiến sẽ là thị trường tăng trưởng mạnhnhất từ nay tới năm 2012, làm tăng vị thế của sản phẩm này trở thành thị trường lớnnhất đối nhỏ song thị phần trong tổng nhu cầu tiêu thụ xi măng đang gia tăng tạinhiều nước đang phát triển tăng trưởng mạnh nhất, đặc biệt tại Trung Quốc và Ấn

Độ, nơi mà các dự án xây dựng tầm cỡ lớn sẽ đòi hỏi nhiều xi măng trộn sẵn Nhucầu tiêu thụ xi măng cũng sẽ tăng với tỷ lệ cao hơn mức trung bình, nhờ có sự tăngtrưởng chung tại các khu vực đang phát triển nơi mà số lượng bán tiêu dung có thểchiếm hơn một nửa tổng nhu cầu tiêu thụ xi măng

2.1.5.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng ở một số nước và ở Việt Nam

a Ở một số nước

Trung Quốc có sản lượng xi măng lớn nhất và tiêu thụ nhiều xi măng nhất thế

giới.Năm 2004, Trung Quốc sản xuất 970 triệu tấn xi măng, tiêu thụ 963 triệu tấn

Tốc độ gia tăng về sản lượng và nhu cầu 200 – 2004 là 11,6%/năm Sau đó phải kể

đến Ấn Độ vào năm 2004, sản xuất 130 triệu tấn/162 triệu tấn công suất thiết kế Tiêu

thụ xi măng nội địa 125 triệu tấn Năm 2005, ước tính đạt 140 triệu tấn, tiêu thụ nội

địa 135 triệu tấn.Tếp đó là Mỹ với nhu cầu sử dụng 2002 - 2004 tăng 10 triệu tấn, đạt

121 triệu tấn Năm 2005 dự tính nhu cầu sẽ là 124 triệu tấn.Còn ở Thái Lan thì vào

năm 2002 xuất khẩu 16 triệu tấn clanhke và xi măng Theo thống kê trong 20 nướctiêu thụ nhiều xi măng nhất hành tinh (2000 - 2004) với trên 80% lượng xi măng tiêuthụ toàn cầu (trong đó có 8 nước châu Á là Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, HànQuốc, Inđônêxia, Việt Nam, Thái Lan, Malaysia) đã tiêu thụ gần 50%

b Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, xi măng là nghành công nghiệp phát triển sớm nhất (để phục vụ choquá trình cai trị của người Pháp), từ năm 1899 tại Hải Phòng đó cũng là cái nôi củangành xi măng Việt Nam hiện nay

Hiện nay năng lực sản xuất xi măng trong nước của Việt Nam vào khoảng 55 triệutấn Một số nhà máy lớn: Xi măng Nghi Sơn: 4,3 triệu tấn/năm (Tĩnh Gia, ThanhHóa), Xi măng Bỉm Sơn : 3,8 triệu tấn/năm (Thanh Hóa), Xi măng Cẩm Phả: 2,3triệu tấn/năm, Xi Măng Tam Điêp: 1,4 triệu tấn ngoài ra còn có các nhà máy xi măngkhác như:Xi Măng Bút Sơn, Xi Măng Hoàng Thạch, Xi măng Hải Phòng, Xi Măng

Hà Tiên 1, Xi Măng Phúc Sơn, Xi Măng Chinfon…

Năm 2010 (dự báo) nhu cầu tiêu thụ 50 triệu tấn xi măng (tăng xấp xỉ 10%) Năm

2015 là 64 triệu tấn (bình quân 650kg/người)

Hàng năm công nghiệp xi măng thế giới thải ra khoảng 1,5 tỷ tấn CO2 nhân tạo(chiếm 5% lượng CO2 nhân tạo toàn cầu) là nhân tố làm thay đổi khí hậu

Tình trạng dư thừa công suất các nhà máy là phổ biến (nhất là khu vực Đông Âu

và Đông Nam Á), Bắc Mỹ đang có tình hình ngược lại

Các loại xi măng hiện đang sản xuất và sử dụng ở Việt Nam

- Xi măng Portland ( Portland cement ) viết tắt là PC được sản xuất ở nước taphù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682 - 1999 Theo tiêu chuẩn này, PC được