Nghiên cứu xác định một số tính chất vật lý, hoá học chủ yếu của một số loại rơm điển hình tại khu vực hà nội làm cơ sở đánh giá khả năng sản xuất ván dăm từ rơm

ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề ta ̣o vâ ̣t liêụ composite từ rơm ̣: mu ̣c đích là tạo vật liệu giải quyế t vấ n đề ô nhiễm môi trường đố t rơm ̣ ta ̣i đồ ng ruô ̣ng gây nên Đây là vấ n đề khá nhức nhố i của Việt Nam nói chung thành phố Hà Nô ̣i nói riêng hiêṇ nay, nhấ t là năm 2009, khiế n tình tra ̣ng ô nhiễm môi trường, ô nhiễm không khí khá trầ m tro ̣ng ta ̣i khu vực ngoại thành sau mùa gă ̣t, nông dân chủ yế u đố t rơm ̣ tâ ̣p trung ngoài đồ ng gây Khói rơm độc thành phần Rơm có thành phần chủ yếu chất xenlulozơ, hemixenlulozơ, chất hữu kết dính (nhựa) chất khoáng khác Khi rơm cháy, xảy nhiều phản ứng phức tạp nhiệt phân (cháy) không hoàn toàn, hình thành nhiều chất Ngoài khí cabonic, nước, khói có chất nhựa (dạng khí dung thành hạt nhỏ lơ lửng không gian), hàng trăm loại chất khác amoniac, oxit nitơ Các hợp chất chứa clo, lưu huỳnh kể hợp chất kim loại nặng tích luỹ sinh học lúa Thành phần khói phức tạp, rơm rạ lẫn dư lượng loại nông dược chưa phân huỷ hết, chất tạo thành tương tác với khiến thành phần khói thêm phức tạp Đáng ý là, việc đốt rơm dần thành thói quen người nông dân sau ngày mùa! Đố i với mu ̣c tiêu tìm kiế m mô ̣t loa ̣i nguyên liêụ mới cho sản xuấ t ván dăm: Đây là hướng nghiên cứu đươ ̣c tâ ̣p trung ưu tiên cả thế giới và nước Sở di ̃ vâ ̣y, là nguồ n nguyên liêụ sản xuấ t ván dăm hiê ̣n chủ yế u là từ gỗ (chiế m 90%) Nế u khai thác nhiề u thì sẽ dẫn đế n áp lực tàn phá rừng, hủy hoa ̣i môi trường số ng Theo số liê ̣u thố ng kê sơ bô ̣, để sản xuấ t m3 ván dăm sẽ cầ n tới m3 nguyên liêụ gỗ Trong điề u kiê ̣n trồ ng rừng hiêṇ ở nước ta, rừng trồ ng chỉ thu đươ ̣c 15 m3 gỗ/năm (chu kỳ trồ ng năm với gỗ rừng trồ ng), đó nhu cầ u ván dăm của thi ̣ trường nước lên tới 300.000 m3 (trong đó sản xuấ t nước là 180.000 m3) và đinh ̣ hướng chiế n lươ ̣c phát triể n Lâm nghiê ̣p 2006-2020 của Thủ tướng chính phủ (QĐ 18/2007/TTg) là sản xuấ t 320.000 m3 vào năm 2020, thì sẽ cầ n khai thác khoảng 600.000 m3 gỗ hàng năm (tương đương 40.000 rừng trồ ng) riêng cho sản xuấ t ván dăm Trong đó, gỗ rừng trồ ng còn phải phu ̣c vu ̣ nhiề u mu ̣c đích khác sản xuấ t các loa ̣i ván nhân ta ̣o khác ván ghép thanh, ván sơ ̣i, đồ gỗ, giấ y, củi…Hiê ̣n cả nước có 11 nhà máy ván dăm (công suấ t triê ̣u m3) dẫn tới áp lực phải tìm nguồ n nguyên liêụ mới thay thế cho gỗ sử du ̣ng sản xuấ t ván dăm là hế t sức cấ p bách Sử du ̣ng rơm ̣ sản xuấ t ván dăm giải quyế t đươ ̣c cả mu ̣c tiêu: có nguồ n nguyên liê ̣u rẻ tiề n, dễ kiế m; và chố ng ô nhiễm môi trường Theo tổ chức Nông lương Liên hiêp̣ quố c (FAO), sản lươ ̣ng ván dăm hàng năm thế giới (từ năm 2005 trở la ̣i đây) là rấ t lớn, tới 100 triêụ m3 mỗi năm, riêng của Viê ̣t Nam đã là hàng trăm nghìn m3 Đây nguồn tiêu thu ̣ nguyên liêụ dăm khá lớn Sản phẩ m ván dăm giá rẻ đáp ứng đươ ̣c nhu cầ u lớn và tăng trưởng nhanh về nhu cầu đồ gỗ giá rẻ của người dân có thu nhập trung bình và thấ p, vố n chiế m tỷ tro ̣ng rấ t lớn cấ u dân số trẻ của Viêṭ Nam Đố i với mu ̣c tiêu sử du ̣ng liñ h vực xây dựng và đồ mô ̣c: Ván dăm gỗ hiêṇ chủ yế u sử du ̣ng cho xây dựng và đồ mô ̣c nên đề tài ma ̣nh da ̣n nghiên cứu khả sử dụng rơm rạ cho nguyên liệu sản xuất ván dăm Từ kế t quả nghiên cứu và tiǹ h hiǹ h sử du ̣ng thực tiễn rơm ta ̣i Viê ̣t Nam, chúng nhâ ̣n thấ y, rơm ̣ ở Viê ̣t Nam mới chỉ chủ yế u đươ ̣c bỏ la ̣i hoă ̣c đố t bỏ ngoài đồ ng hoă ̣c sử du ̣ng trực tiế p làm chấ t đố t, thức ăn cho gia súc hoă ̣c làm vâ ̣t liêụ lót ổ chố ng va đâ ̣p là chính Ngoài có nghiên cứu làm hô ̣p đựng thực phẩ m đòi hỏi yêu cầ u về vê ̣ sinh an toàn thực phẩ m cao, tiêu hao nhiề u lươ ̣ng khâu ta ̣o bô ̣t rơm, nguyên liêụ và lươ ̣ng rơm ̣ sử du ̣ng nhỏ Nghiên cứu về sử du ̣ng rơm ̣ làm vâ ̣t liêụ composite thì hầ u chưa có Tuy nhiên có dự án sử du ̣ng rơm ̣ để làm vâ ̣t liêụ xây dựng nhà cho người có thu nhâ ̣p thấ p ở khu vực đồ ng băng sông Cửu Long Development Marketplace tài trơ ̣ nghiên cứu vào ta ̣o vâ ̣t liêụ composite từ rơm ̣, giúp ta ̣o giá tri ̣gia tăng cho sản phẩ m từ rơm ̣ ta ̣o vâ ̣t liêụ tiêu âm (hấ p thu ̣ âm thanh), cách nhiêt,̣ vâ ̣t liêụ nhe ̣ xố p làm trầ n, vâ ̣t liêụ sử du ̣ng để sản xuấ t đồ mô ̣c thay thế cho ván dăm gỗ Điề u này khiế n cho pha ̣m vi sử du ̣ng rơm ̣ ta ̣i Viê ̣t Nam mới chỉ dừng la ̣i ở sử du ̣ng trực tiế p nêu ở phầ n Từ những phân tích trên, đươ ̣c sự nhấ t trí của Nhà trường, khoa Đào ta ̣o sau đa ̣i ho ̣c – Trường Đa ̣i ho ̣c Lâm nghiêp, ̣ thực hiêṇ đề tài “Nghiên cứu xác định số tính chất vật lý, hóa học chủ yếu số loại rơm điển hình khu vực Hà Nội làm sở đánh giá khả sản xuất ván dăm từ rơm.” nhằ m góp phầ n sử du ̣ng có hiê ̣u quả nguồ n phế liêụ Nông nghiê ̣p này, giảm thiể u ô nhiễm môi trường rơm ̣ gây ra, đồ ng thời ta ̣o mô ̣t lựa cho ̣n mới cho nguyên liêụ dùng xây dựng và đồ mô ̣c, giảm bớt sức ép về sử du ̣ng gỗ hiêṇ Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lich ̣ sử nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng rơm ̣ 1.1.1.1 Trên thế giới Lúa có vai trò đă ̣c biê ̣t quan tro ̣ng đố i với an ninh lương thực toàn cầ u, vì thế mà sản lươ ̣ng ga ̣o thế giới ngày càng tăng, lên tới 500 triêụ tấ n mỗi năm Chính vì vậy, lươ ̣ng rơm ̣ ta ̣o (mô ̣t phế phẩ m Nông nghiê ̣p), cũng khá lớn Theo điề u tra sơ bô ̣ thì để ta ̣o tấ n gạo thì sẽ thải tới 1,3 rơm ̣ khô Như vâ ̣y, hàng năm, thế giới sẽ ta ̣o khoảng 650 triêụ tấ n rơm ̣ Viê ̣c nghiên cứu sử du ̣ng rơm ̣ vì thế cũng đươ ̣c nhiề u nước quan tâm, đă ̣c biêṭ là các nước có sản lươ ̣ng lúa cao tâ ̣p trung ở ở vùng Đông Nam Á Thái Lan, Indonesia Ta ̣i các nước này, rơm ̣ hiê ̣n đươ ̣c dùng để sản xuấ t điê ̣n và tro của rơm (thường có hàm lươ ̣ng SiO2 tơi 75% hàm lượng tro) có thể dùng để làm phu ̣ gia bê tông ta ̣i tỉnh Pichit, Thái Lan và đảo Bali, Indonesia Ta ̣i California, My,̃ theo nghiên cứu của Kiran L.Kadam và các công sự (2000) [19] rơm ̣ có thể đươ ̣c sử du ̣ng làm thức ăn gia súc, chấ t đố t hoă ̣c sử du ̣ng ta ̣o sơ ̣i để sản xuấ t giấ y Theo Alex Wilson (1995) [15] nguyên liêụ rơm ̣ (từ lúa mì, lúa ga ̣o, lúa ma ̣ch, yế n ma ̣ch, lúa ma ̣ch đen) có thể là mô ̣t loa ̣i nguyên liêụ mới cho ngành xây dựng ta ̣o các vách tường các nhà từ rơm ̣ đóng kiêṇ (straw bale), sản xuấ t ván nhân ta ̣o (vâ ̣t liê ̣u da ̣ng tấ m) cả loa ̣i ván dày và ván mỏng để làm vâ ̣t liêụ xây dựng chiụ lực, cách âm, chác nhiêt.̣ Từ những năm 90, thế giới đã bắ t đầ u hiǹ h thành ngành công nghiê ̣p sản xuấ t ván dăm từ rơm Tuy nhiên, rơm ̣ có đă ̣c điể m là phía vỏ bên ngoài có lớp sáp (wax) ky ̣ nước khiế n cho viê ̣c sử du ̣ng các loa ̣i keo gố c formaldehyde thông du ̣ng sản xuấ t ván dăm trở nên khó khăn chỉ có thể sử du ̣ng keo MDI (Methylen Diphenyl Isocyanate) – là loa ̣i keo khá đắ t, để sản xuấ t Ván dăm từ rơm ̣ chỉ thực sự phát triể n từ những năm 2000 trở la ̣i với giải pháp xử lý rơm ̣ trước ép bằ ng phương pháp hóa-cơnhiêṭ ta ̣i mô ̣t số nước My,̃ Úc, Philippin với sản phẩ m chủ yế u sử du ̣ng xây dựng Tuy nhiên, chủ yế u nguồ n rơm ̣ mới là lúa mì, lúa ma ̣ch, còn nguyên liêụ rơm ̣ từ lúa ga ̣o rấ t ̣n chế sản lươ ̣ng ít Ta ̣i Hàn Quố c, Han Seung Yang và các cô ̣ng sự (2003) [22] đã tiế n hành sản xuấ t ván dăm từ hỗn hơ ̣p rơm ̣ và gỗ sử du ̣ng keo UF để tạo vâ ̣t liêụ cách âm dùng xây dựng Sản phẩ m ván ta ̣o có cường đô ̣ uốn tĩnh là 4,83-6,21 Mpa (với ván có khố i lươ ̣ng thể tích 0,6 g/cm3) và là 9,65-20 Mpa (với ván có khố i lươ ̣ng thể tích 0,8 g/cm3) Đă ̣c biê ̣t, sản phẩ m ván ta ̣o có khả hấ p thu ̣ âm (hê ̣ số hấ p thu ̣ âm tới 0,3 – kiể m tra theo tiêu chuẩ n Mỹ ASTM C384) tố t nhiề u so với các loa ̣i ván nhân tạo khác Ta ̣i Ấn Đô ̣, Ibrahim Mutlu (2009) [23] đã nghiên cứu sử du ̣ng tro từ rơm để thay amiăng chế tạo má phanh Ngoài ra, rơm đươ ̣c sử du ̣ng để sản xuấ t ván sơ ̣i từ xi măng cho kế t quả khả quan (theo Elvira C.Fernandez, 2000) [18] Youngquist (1993) đánh giá tổng quan nguyên liệu sợi thực vật khả sử dụng để sản xuất ván nhân tạo [27] Kadam cộng (2000) [19], nghiên cứu thành phần hóa học rơm rạ Summers (2002) [25] khái quát lại đặc tính rơm (tính chất vật lý, hoá học chủ yếu) so sánh với gỗ để đánh giá tiềm sử dụng loại nguyên liệu để sản xuất ván nhân tạo, theo bảng 1.1 Bảng 1.1: Hàm lượng nguyên tố rơm rạ ước tính KLTT thực rơm dựa hàm lượng nguyên tố Các nguyên tố chủ yếu C H O Si Khác KLTT nguyên tố KLTT thực ước tính 1950 1000 1000 2320 2000 (kg/m3) (kg/m3) % khối lượng nguyên tố chủ yếu Gỗ kim 50 43 1485 Rơm rạ 42 37 12 1597 Markessini [17] cộng nghiên cứu tạo ván nhân tạo từ nguồn nguyên liệu sợi thực vật thu hoạch hàng năm sử dụng keo dán U-F Hội thảo nghiên cứu vật liệu composite/ván dăm quốc tế lần thứ 31, đưa bảng kết so sánh thành phần hóa học rơm rạ từ lúa gạo gỗ vân sam 1.1.1.2 Ở Viê ̣t Nam Ở Viê ̣t Nam, rơm ̣ vẫn chưa thực sự đươ ̣c sử du ̣ng có hiê ̣u quả đă ̣c điể m thu gom không tâ ̣p trung và thói quen của người dân các vùng miề n khác Ở miề n Bắ c, nông dân thường phơi rơm ̣ sau mùa gă ̣t đường quố c lô ̣ l hiê ̣n tra ̣ng khá phổ biế n, gây nguy tai na ̣n giao thông cao, ngoài còn là vâ ̣t dễ cháy gây nguy hiể m cho người đường Chủ yế u rơm ̣ đươ ̣c sử dụng làm chấ t đố t và ta ̣o các vâ ̣t du ̣ng sinh hoa ̣t hàng ngày ổ rơm cho gà đẻ trứng, hun khói thiṭ … Ở các tin ̉ h phía Nam, đă ̣c điể m trồ ng lúa tâ ̣p trung nên rơm ̣ đã bước đầ u đươ ̣c sử du ̣ng khá hiêụ quả làm vâ ̣t liêụ lót thùng để vâ ̣n chuyể n trái cây, dư hấ u, đồ sành sứ với giá bán mỗi xe tải từ 300.000 đế n 600.000 đồ ng, làm thức ăn nuôi bò sữa ở Long An, Bình Dương, Tây Ninh…với giá 2.500 đế n 3.000 đồ ng/5 kg rơm; xuấ t khẩ u rơm (công ty bao bì Long An) với giá 1.000 đồ ng/kg Rơm ̣ chủ yế u mới đươ ̣c sử du ̣ng ở da ̣ng thô, chưa qua gia công chế biế n Ngoài ra, công ty du lich ̣ Vinh Sang (du lich ̣ Bế n Thành, thành phố Hồ Chí Minh) thực hiêṇ dự án ta ̣o tấ m vách từ rơm ̣ để xây dựng nhà ở cho người có thu nhâ ̣p thấ p ta ̣i khu vực đồ ng bằ ng Sông Cửu Long tổ chức Development Marketplace tài trơ ̣ bắ t đầ u từ năm 2008 Rơm ̣ cũng đã đươ ̣c nghiên cứu để sản xuấ t nhiên liêụ sinh học (cồ n sinh ho ̣c), nằ m đề tài “nghiên cứu công nghê ̣ xử lý mô ̣t số loa ̣i phu ̣ phẩ m nông nghiêp̣ bằ ng nước áp suấ t cao để thu dung dich ̣ đường có khả lên men to ̣a thành Ethanol” của Sở KHCN TP.HCM TS Nguyễn Hoàng Dũng (ĐHBK, TP.HCM) [4] thực hiêṇ và đã đươ ̣c nghiê ̣m thu 12/2008 (hơ ̣p tác với Đa ̣i ho ̣c Tokyo, Nhâ ̣t Bản) Cồ n ta ̣o mới chỉ đạt đươ ̣c đô ̣ cồ n 90% Sản xuấ t hô ̣p đựng thực phẩ m từ vỏ trấ u và rơm: Giải pháp nhằ m khắ c phu ̣c vấ n đề của các hô ̣p đựng không thích nghi đươ ̣c với các thực phẩm nóng ở nhiê ̣t đô ̣ tương đố i cao và thực phẩ m chứa nhiề u nước Hô ̣p đựng thực phẩ m này đươ ̣c làm bằ ng vâ ̣t liêụ hỗn hơ ̣p từ: Bô ̣t trấ u hoă ̣c bô ̣t rơm với tỷ lệ 800 – 1.200 phầ n khố i lươ ̣ng; tinh bô ̣t thực phẩ m: 150 – 250 phầ n khố i lươ ̣ng; Natri polyacrylic: 15 – 25 phầ n khố i lươ ̣ng; bô ̣t Titan – 25 phầ n khố i lươ ̣ng; Nước: 400 – 600 phầ n khố i lươ ̣ng Tổng quan Việt nam, chưa có công trình công bố đặc điểm rơm nói chung, thành phần hoá học chủ yếu rơm nói riêng để làm sở cho việc đánh giá khả sản xuất ván dăm từ loại hình nguyên liệu 1.1.2 Tình hình nghiên cứu việc sử dụng rơm làm ván dăm Ván dăm là mô ̣t loa ̣i vâ ̣t liêụ composite gỗ đã đươ ̣c nghiên cứu khá sớm, bắ t đầ u từ năm 1887, với sản phẩ m ván dăm đươ ̣c sản xuấ t từ mùn cưa và keo máu (albumin máu) Tuy nhiên, ván dăm chỉ đươ ̣c sản xuấ t với quy mô công nghiêp̣ từ những năm 40 của thế kỷ 20 với nhà máy ván dăm đầ u tiên đươ ̣c xây dựng ta ̣i Bremen (Đức) năm 1941 và có mă ̣t thi ̣trường sau chiế n tranh thế giới lầ n thứ hai kế t thúc (1946 – Nhà máy ván dăm công suấ t 60 m3/ngày đă ̣t ta ̣i Thu ̣y Sy)̃ Ngành công nghiêp̣ ván dăm chỉ thực sự phát triể n ma ̣nh từ những năm 70 trở la ̣i đây, cùng với sự phát triể n của ngành công nghiê ̣p hóa dầ u đã tạo nguồ n nguyên liêụ phong phú, giá rẻ để sản xuấ t keo dán (nhựa tổ ng hợp) Nghiên cứu về ván dăm vì thế mà cũng đã có những thành công lớn, đặc biêṭ là công nghê ̣ sản xuấ t ván dăm từ gỗ đã khá hoàn thiên ̣ Hiê ̣n thế giới cũng Viê ̣t Nam, hướng nghiên cứu về ván dăm tâ ̣p trung vào hướng chính sau: - Ta ̣o sản phẩ m mới: ván dăm da ̣ng xố p, ván dăm không sử du ̣ng keo, ván dăm sử du ̣ng keo ít gây ô nhiễm - Tìm loa ̣i nguồ n nguyên liê ̣u mới thay thế gỗ: + Tìm các loa ̣i vâ ̣t liêụ sơ ̣i cellulose mới ngoài gỗ + Kế t hơ ̣p vâ ̣t liê ̣u cellulose với vâ ̣t liêụ khác + Sử du ̣ng thứ phế liêụ Nông, lâm nghiê ̣p - Nâng cao chấ t lươ ̣ng sản phẩ m hiê ̣n có: Nhươ ̣c điể m ván dăm hiêṇ có là khả chố ng chiụ ẩ m kém, đă ̣c biêṭ là điề u kiêṇ khí hâ ̣u nhiêṭ đới nóng ẩ m mưa nhiề u ở Viê ̣t Nam, đô ̣ bề n uố n tiñ h và mô đun đàn hồ i uố n tiñ h còn chưa cao; đô ̣ bề n kéo vuông góc mă ̣t ván thấ p 1.2 Định hướng nghiên cứu Qua tìm hiểu cho thấy, Việt Nam, nghiên cứu lĩnh vực ít, chủ yếu phân tích chung tính chất hóa học loại lâm sản gỗ nhằm tìm kiếm nguyên liệu phục vụ sản xuất ván sợi Đề tài cho ̣n hướng nghiên cứu là sử du ̣ng nguồ n nguyên liêụ mới thay thế gỗ (rơm ̣ – thứ phế liê ̣u Nông nghiêp) ̣ để sản xuất ván dăm Để làm việc trước hết cần phải xác định rõ số định hướng nghiên cứu sau: - Làm rõ số tính chất vật lý, hóa học số loại rơm để sản xuất ván dăm từ rơm ̣ - Đánh giá khả sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu công nghệ sản xuất ván dăm 1.3 Mục tiêu, nội dung, phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát Xác định số tính chất vật lý, hóa học chủ yếu rơm từ định hướng cho công nghệ sản xuất ván dăm Mục tiêu cụ thể - Xác định số tính chất vật lý chủ yếu rơm - Xác định số thành phần hóa học chủ yếu rơm - Đánh giá khả khả sử dụng rơm làm nguyên liệu để sản xuất ván dăm:  Ván dăm với nguyên liệu từ rơm  Ván dăm với nguyên liệu từ hỗn hợp rơm – gỗ  Ván dăm với nguyên liệu từ hỗn hợp rơm – loại vật liệu khác 10 1.3.2 Nội dung nghiên cứu - Xác định số tính chất vật lý loại rơm (Khang Dân, Q5, Hai dòng): Khối lượng thể tích, đặc tính hút ẩm, độ ẩm rơm sau gặt sau hong phơi - Xác định số thành phần hóa học loại rơm (Khang Dân, Q5, Hai dòng): Hàm lượng cellulose, hàm lượng lignin, hàm lượng chất tan NaOH 1%, hàm lượng chất tan nước nóng, hàm tro, độ pH - Đánh giá khả khả sử dụng rơm làm nguyên liệu để sản xuất ván dăm 1.3.3 Phạm vi nghiên cứu - Nguyên liệu: Rơm nghiên cứu đề tài lấy mùa thu hoạch vào cuối tháng năm 2010 khu vực xã thuộc huyện Chương Mỹ, Hà Nội Cụ thể, tiến hành lấy rơm thu sau tuốt lúa máy ruộng lúa loại rơm sau: Khang dân, Q5 Hai dòng Đây phần lúa từ phần lúa trở lên, có chiều dài trung bình từ 35-40 cm, chủ yếu gồm thân, bẹ lúa, cọng lúa - Xác định số tính chất vật lý chủ yếu rơm: Khối lượng thể tích, đặc tính hút ẩm, độ ẩm rơm sau gặt sau hong phơi - Xác định số thành phần hóa học chủ yếu rơm: Hàm lượng cellulose, hàm lượng lignin, hàm lượng chất tan NaOH 1%, hàm lượng chất tan nước nóng, hàm tro, độ pH - Máy thiết bị: Sử dụng máy thiết bị trung tâm nghiên cứu thực nghiệm chuyển giao công nghiệp rừng phòng thí nghiệm khoa Chế Biến Lâm Sản - ĐH Lâm Nghiệp 1.3.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp xác định tính chất vật lý theo tiêu chuẩn phương pháp đánh giá có sẵn công nhận, cụ thể sau: 55 riêng loại, tạo điều kiện thuận lợi cho trình thu gom xử lý sau 4.1.2 Độ ẩm rơm Từ bảng 3.2 ta có hình biểu diễn 4.2 W (%) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Rơm tươi Phơi khô Khang Dân Q5 Loại rơm Hai dòng Hình 4.2: Biểu đồ biểu diễn độ ẩm loại rơm Kết cho thấy rơm tươi có độ ẩm cao, trung bình từ 158,40% đến 169,35% So với kết nghiên cứu Summers (2000) với độ ẩm rơm tươi từ 150%-250% độ ẩm rơm tươi Việt Nam hoàn toàn phù hợp, có thấp mức độ chung chút Sở dĩ thời điểm gặt lúa cuối tháng (mùa hè) nhiệt độ không khí cao, có gió nắng, không mưa rơm lại bị đập nát trình tuốt nên làm giảm độ ẩm tự nhiên rơm Với giá trị sai quân phương khoảng 7,5% giá trị độ ẩm trung bình rơm tươi loại rơm (theo lý thuyết xác suất thống kê) khác biệt lớn Về giá trị độ ẩm rơm hong phơi: kết cho thấy độ ẩm rơm nằm khoảng từ 16,21% đến 16,99% Kết cho thấy hiệu hong phơi cao khiến cho độ ẩm loại rơm giảm mạnh, xuống mức độ ẩm 17% (là mức giá trị chặn (ngưỡng) để nấm mốc phát triển (theo Summers, 2000) Độ chênh lệch độ ẩm loại rơm không 56 nhiều, khoảng 0,7% Điều cho thấy độ ẩm rơm hong phơi không phụ thuộc nhiều vào loại rơm mà phụ thuộc vào chế độ hong phơi 4.1.3 Đặc tính hút ẩm loại rơm Từ hình 3.1, cho thấy có khác biệt loại rơm không nhiều Độ ẩm bão hoà rơm khoảng 42,5%, cao nhiều so với giá trị 30% gỗ Kết phù hợp với kết nghiên cứu mà Thompson (1974) công bố (xem thêm hình 2.7) Sự khác biệt EMC loại rơm chủ yếu khoảng độ ẩm tương đối môi trường từ 20% đến 80%, tương ứng với độ ẩm rơm nằm khoảng 6% đến 20% Từ kết này, thấy, hong phơi rơm điều kiện nhiệt độ phòng (khoảng 25 0C) với độ ẩm tương đối 75% EMC rơm mức 17%, ngưỡng an toàn không cho nấm mốc phát triển Rơm hút ẩm mạnh độ ẩm môi trường 80% (đặc biệt mùa mưa Việt nam), thời điểm sau vụ gặt tháng Đặc điểm ảnh hưởng đến tính toán chu kỳ cung cấp, công tác bảo quản nguyên liệu, lưu giữ sản phẩm công nghệ sản xuất ván dăm 4.2 Một số thành phần hóa học rơm 4.2.1 Hàm lượng cellulose loại rơm Từ bảng 3.4 ta biểu diễn qua hình 4.3, so sánh với hàm lượng cellulose Keo lai (49,0%) [5] Kết cho thấy, rơm lúa Q5 có hàm lượng cellulose nhỉnh chút so với hai loại rơm lại Khang dân Hai dòng So với kết nghiên cứu hàm lượng cellulose Giáo trình tổng hợp ván sợi 40,40% (Thân lúa mì Hà Bắc-Trung Quốc) cho thấy, kết có tương đồng cao, khẳng định độ tin cậy kết đề tài Kết cho thấy hàm lượng cellulose loại lúa không lệch nhiều 57 Với hàm lượng cellulose cao (từ 38,43% đến 42,06%, tuỳ loại rơm) tế bào dạng sợi 46,0% (Giáo trình tổng hợp ván sợi), 49,0% với Keo lai không thua gỗ nhiều chứng tỏ chất lượng sợi rơm hứa hẹn tạo cường độ tốt cho nguyên liệu dăm rơm thành phần cellulose có vai trò quan trọng tạo cường độ cho vật liệu sợi thực vật 60 % 50 40 30 20 10 Keo lai Khang dân Q5 Hai dòng Hình 4.3: So sánh hàm lượng cellulose rơm với Keo lai So với yêu cầu nguyên liệu sợi thực vật sản xuất ván sợi 30% hàm lượng cellulose rơm cho thấy tiềm sử dụng loại nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất ván dăm mà đạt yêu cầu “cần” để sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván sợi giấy, bột giấy Tuy nhiên, để khẳng định khả sản xuất giấy bột giấy rơm cần có thêm nghiên cứu 4.2.2 Hàm lượng lignin loại rơm Từ bảng 3.5 ta có hình biểu diễn 4.4, so sánh hàm lượng lignin loại rơm với Keo lai 25.65% [5], thấy hàm lượng lignin rơm lúa Q5 nhỉnh so với hai loại lúa lại thấp chút so với Keo lai Khi so sánh kết với kết Kadam cộng (2000) thấy kết hàm lượng lignin loại rơm Khang dân, Q5 Hai dòng cao 58 Điều giải thích đặc điểm lấy mẫu rơm thực đề tài 30 % 25 20 15 10 Keo lai Khang dân Q5 Hai dòng Hình 4.4 Hàm lượng lignin keo lai so với loại rơm Sở dĩ rơm nghiên cứu Kadam lấy từ phần gốc trở lên nghiên cứu đề tài, tập trung lấy phần rơm (là phần lúa gặt vào máy tuốt) Phần rơm dài khoảng 35-40 cm (tức phần nửa thân lúa), chủ yếu thành phần gồm lúa chính, phần thân lúa, cọng lúa, bẹ có lẫn chút lúa lép sót lại trình đập lúa qua máy tuốt lúa Chính thế, thành phần hoá học rơm, hàm lượng lignin lại cao vượt lên Tuy nhiên, so sánh với hàm lượng lignin rơm lấy tỉnh Hà Bắc (Trung Quốc), kết nghiên cứu Uông Hoa Phúc (1998) lại cho thấy tương đồng cao với giá trị hàm lượng lignin 22,34% Đặc điểm riêng rơm Hà Nội tạo điều kiện cho trình sản xuất ván dăm không keo từ rơm, giúp hoạt hoá lignin để hình thành liên kết tự nhiên ván dăm tác dụng nước nhiệt bàn ép nhiệt Theo hình 4.4 ta thấy hàm lượng lignin loại rơm không thua hàm lượng lignin keo lai mấy, tin tưởng vật liệu rơm 59 làm ván dăm có khả làm ổn định ván tác dụng nhiệt bàn ép 4.2.3 Hàm lượng chất chiết suất nước nóng loại rơm Từ bảng 3.7 ta biểu diễn qua hình 4.5, so sánh hàm lượng chất chiết suất nước nóng loại rơm với rơm Trung Quốc (T Quốc) 23,15%; Keo lai 3,65% [5] % 25 20 15 10 Keo lai Rơm TQuốc Khang Dân Loại nguyên liệu Q5 Hai dòng Hình 4.5 Hàm lượng chất chiết suất nước nóng Kết nghiên cứu cho thấy, hàm lượng chất chiết suất loại rơm Khang dân, Q5 Hai dòng nằm khoảng từ 14,69% đến 19,43 % Đây số tương đối cao so với gỗ Điều cho thấy cần lưu ý tới giải pháp bảo quản loại rơm điều kiện tốt cho loại nấm mốc phát triển So với kết tổng hợp Kadam cộng (2000) hàm lượng chất chiết suất rơm 5,3% kết cao Khi so sánh với rơm Trung Quốc (Uông Hoa Phúc, 1998) lượng chất chiết suất nước nóng lại cao nhiều, tới 23,15% Điều cho thấy rơm Việt nam có tính chất hoá học giống với rơm Trung Quốc, có lẽ đặc điểm giống (Khang dân Q5 hai giống lúa Trung Quốc) điều kiện 60 lập địa, phương thức canh tác giống hai nước láng giềng Kết khẳng định độ tin cậy kết xác định hàm lượng chất chiết suất loại rơm đề tài nghiên cứu Hàm lượng chất chiết suất rơm cao so với keo lai (hình 4.5) cho thấy khả rơm bị nấm mốc công cao thành phần mà nấm mốc công đầu tiên, nguồn dinh dưỡng cho xâm nhập phát triển nấm mốc vi sinh vật hại rơm khác Vì thế, phải đặc biệt lưu ý đến điều kiện cất giữ rơm (rơm phải đựoc cất trữ điều kiện khô, độ ẩm thấp) để tránh nguy nấm mốc phát triển ván dăm trình sử dụng việc xử lý bảo quản rơm yêu cầu bắt buộc, điều kiện chất dinh dưỡng cho nấm phát triển cao rơm Đây yếu tố quan trọng cần tính đến dung rơm để sản xuất ván dăm, nhằm đảm bảo thành phẩm không bị nấm mốc sau xuất xưởng, cần có nghiên cứu để bổ xung hóa chất bảo quản vào ván cách hiệu 4.2.4 Hàm lượng chất chiết suất NaOH 1% Từ bảng 3.6 ta biểu diễn qua hình 4.6, so sánh hàm lượng chất chiết suất NaOH 1% loại rơm với Keo lai 13,5% [5] Từ kết trên, thấy, hàm lượng chất chiết suất NaOH 1% loại rơm Khang dân, Q5 Hai dòng nằm khoảng từ 25,04% đến 27,83% So với kết hàm lượng chất chiết suất nước nóng kết hoàn toàn phù hợp chất tan nước nóng, chất tan NaOH 1% có thêm thành phần hemicellulose Điều khẳng định độ tin cậy kết nghiên cứu % 61 30 25 20 15 10 Keo lai Khang Dân Q5 Hai dòng Loại nguyên liệu Hình 4.6 Hàm lượng chất chiết suất NaOH 1% Sự sai khác hàm lượng chất chiết suất NaOH 1% loại rơm không nhiều cho thấy thành phần hoá học chủ yếu loại rơm có khác biệt không lớn, tạo thuận lợi cho việc sử dụng rơm sau mà không cần quan tâm vào công đoạn phân loại rơm theo nguồn gốc (loại rơm) Từ hình 4.6 ta thấy hàm lượng chất chiết suất NaOH 1% loại rơm cao gỗ keo lai nhiều, ván dăm sản xuất từ rơm khả bị biến chất từ rơm nghiêm trọng 4.2.5 Hàm lượng tro loại rơm Từ bảng 3.8 ta biểu diễn qua hình 4.7, so sánh hàm lượng tro loại rơm với rơm Trung Quốc 6,04% [8] Kết xác định hàm lượng tro rơm Khang dân, Q5 Hai dòng cho thấy, giá trị cao gỗ nhiều Màu sắc tro sau nung không giống màu trắng tro gỗ mà màu xám, chứng tỏ thành phần chất khoáng tro rơm không giống với tro gỗ Kết cho thấy có khác biệt rõ rệt hàm lượng tro phần rơm chung (lá cọng rơm) phần cọng rơm (phần cọng rơm dài khoảng 10 cm tính từ vị trí cắt bó lúa, 62 không lẫn lá) Điều chứng tỏ phần thân gốc rơm có chứa nhiều chất khoáng (chủ yếu Silic) làm cứng thân cây, giúp lúa đứng vững trước mưa gió Nếu so sánh kết qủa hàm lượng tro phần cọng rơm (từ 11,2% đến 13,7% tuỳ loại lúa) với kết mà Markessini cộng công bố 12,51% giống Kết hàm lượng tro loại rơm (rơm chung) lại giống với % kết mà Uông Hoa Phúc (1998) công bố với rơm Trung Quốc 6,04% Rơm TQuốc Khang Dân Q5 Hai dòng Loại nguyên liệu Hình 4.7 Hàm lượng tro rơm Trung Quốc rơm nghiên cứu Sở dĩ có lẽ đặc điểm gặt rơm rơm Việt nam Trung quốc giống Ngoài loại rơm Việt Nam có nguồn gốc Trung Quốc Với đặc điểm hàm lượng tro rơm (chủ yếu SiO 2, chiếm tới khoảng 75% (theo Kadam cộng (2000)) cao so với gỗ, lại tập trung chủ yếu phần thân rơm bông/nhành gié nên sử dụng, phải lưu ý thành phần khoáng cản trở trình thấm ướt thấm sâu keo vào rơm mà hạn chế điểm hình thành liên kết bề mặt rơm, làm giảm cường độ ván dăm 63 4.2.6 Độ pH loại rơm Từ bảng 3.9 cho thấy, độ pH rơm nhìn chung trung tính, riêng rơm Khang dân nghiêng trị số axít yếu rơm Q5 Hai dòng lại nghiêng môi trường bazơ yếu Điều cho thấy thành phần chất tan nước lúa Q5 Hai dòng không khác nhiều, chất tan nước lúa Khang dân có thành phần axít yếu lẫn vào, lượng chất tan rơm Khang dân nhỉnh so với loại rơm lại So với kết độ pH gỗ (axít yếu, nằm khoảng từ 4,5 – (theo David N.-S Hon Nobuo Shiraishi, 2001) ta thấy pH rơm nghiêng trung tính bazơ yếu so với gỗ Điều ảnh hưởng trực tiếp tới thời gian đóng rắn loại keo nhiệt rắn đóng rắn môi trường axít keo UF (loại keo phổ biến sản xuất ván dăm) Đây điều mà phải lưu ý trình sử dụng keo đưa thêm chất đóng rắn vào keo trình sản xuất ván dăm để điều chỉnh pH keo phù hợp, giúp rút ngắn thời gian ép tạo ván tăng suất đảm bảo mức độ đóng rắn keo cường độ liên kết cường độ sản phẩm 4.3 Đánh giá khả sử dụng rơm trong sản xuất ván dăm 4.3.1 Yêu cầu nguyên liệu sản xuất ván dăm - Thành phần hóa học chủ yếu nguyên liệu: Từ xuất công nghiệp sản xuất ván dăm, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ván dăm phế liệu gỗ: Phoi bào, mùn cưa, đầu mẩu gia công giới gỗ, cưa xẻ, đồ mộc; đầu mẩu, mảnh ván mỏng công nghiệp sản xuất gỗ dán; cành ngọn, gỗ phẩm chất khai thác, sử dụng gỗ rừng tự nhiên; gỗ tỉa thưa rừng trồng Nhu cầu sản xuất ván dăm ngày tăng chất lượng khổi lượng, khoa học kỹ thuật ngày phát triển, gỗ phế liệu gỗ 64 người ta bắt đầu sử dụng tre, lau sậy, phế liệu nông nghiệp như: rơm rạ, bã mía, than đay, vỏ bong, xơ dừa, than thảo… Để làm ván nhân tạo theo nguyên tắc công nghệ kiểu ván dăm Nhằm tạo sở đánh giá khả sử dụng rơm công nghệ sản xuất ván dăm qua số tính hóa học nghiên cứu ta có bảng 4.2, [2] Bảng 4.2: Thành phần hóa học số loại gỗ Loài Tro % Chất triết suất nước lạnh % Chất triết suất Chất triết suất cellulose Lignin nước nóng % 1% NaOH % % % Thông rụng 0.28 trường bạch 1.14 11.48 20.98 39.97 26.21 Vân sam vảy 0.29 cá 1.69 2.47 12.37 42.48 28.58 Thông đỏ 0.30 4.64 6.53 19.50 37.68 25.56 0.18 1.61 2.90 10.32 43.45 26.84 0.33 1.80 2.11 16.48 41.82 20.37 Bạch đàn to 0.56 4.09 6.13 20.94 40.33 30.69 Thuỷ liều khúc 0.72 2.75 3.52 19.98 46.20 21.57 Mao bạch 0.49 3.96 4.44 18.88 44.55 23.03 Thông ngựa đuôi Bạch hoa dương Với yêu cầu đơn giản từ nguyên liệu để sản xuất ván dăm, khẳng định loại gỗ bảng hoàn toàn đáp ứng làm nguyên liệu sản xuất ván dăm Hơn rơm dùng để sản xuất ván dăm không mang ý nghĩa đơn lẻ, mà phối trộn với loại dăm gỗ, nhằm tạo đa dạng thành phẩm ván Từ hai đặc điểm ta sử dụng bảng 4.9 tiêu chuẩn thành phần hóa học để đánh giá khả sử dụng loại thực vật nói chung hay rơm nói riêng công nghệ sản xuất ván nhân tạo 65 - Khối lượng thể tích nguyên liệu: Theo Bài giảng công nghệ sản xuất ván nhân tạo [1], khối lượng thể tích hợp lý cho sản xuất ván dăm 0.3 – 0.6 g/cm3 - Độ ẩm nguyên liệu: Theo Bài giảng công nghệ sản xuất ván nhân tạo [1] cho thấy độ ẩm hợp lý dăm Dăm lớp mặt: MC = ÷ 9% Dăm lớp giữa: MC = ÷ 5% 4.3.2 So sánh tính chất rơm với yêu cầu công nghệ sản xuất ván dăm - Về thành phần hóa học rơm: Từ kết thu qua bảng 4.1 so sánh với 4.2 ta có bảng 4.3 Bảng 4.3: So sánh thành phần hóa học số loại gỗ với loại rơm Chất triết Chất triết suất Chất triết suất cellulose Lignin nước nóng % 1% NaOH % % % 1.14 11.48 20.98 39.97 26.21 0.18 1.61 2.90 10.32 43.45 26.84 0.49 3.96 4.44 18.88 44.55 23.03 Khang Dân 4,27 - 19,43 27,83 39,96 21,80 Q5 5,35 - 14,69 25,23 42,06 23,72 Hai dòng 4,07 - 17,07 25,04 38,43 21,53 Loài Tro % Thông rụng 0.28 trường bạch Thông đuôi ngựa Mao bạch dương suất nước lạnh % Từ bảng so sánh 4.3 ta có số nhận xét:  Hàm lượng cellulose lignin loại rơm loại gỗ gần  Hàm lượng tro, chất chiết suất NaOH 1% nước nóng loại rơm cao loại gỗ, khoảng 1,3 – 1,5 lần 66 - Về số tính chất vật lý: Từ kết thu qua bảng 4.1 so sánh với KLTT hợp lý, ta bảng 4.4 Bảng 4.4: So sánh KLTT rơm với KLTT hợp lý Loại rơm Tính chất KLTT hợp lý Khang dân Q5 Hai dòng 0,3 – 0,6 52,9 52,1 53,3 Khối lượng thể tích (rơm cắt ngắn)  Khối lượng thể tích rơm thấp nhiều so với cácloại gỗ, khoảng 20 – 30 lần, ta kết hợp phối trộn rơm với nhiều loại gỗ tạo hỗn hợp dăm hợp lý cho ván dăm có xu hướng giảm khối lượng thể tích, tiện phục vụ cho mục đích sử dụng riêng Tuy nhiên mặt công nghệ, công đoạn trải thảm khó áp dụng phương pháp khí động học, dăm từ rơm tách riêng khỏi hỗn hợp  Theo kết thu từ nghiên cúu độ ẩm rơm sau hong phơi loại rơm khoảng 16.21 – 16.99 %, cao so với yêu cầu dăm làm ván dăm không nhiều, nên việc đưa đến độ ẩm thích hợp đơn giản nhiều rơm băm thành dăm Đây đặc điểm thuận lợi cho công nghệ sản xuất ván dăm từ rơm 4.3.3 Đề xuất số giải pháp khắc phục nhược điểm rơm công nghệ sản xuất ván dăm Do đặc điểm khác biệt rơm so với nguyên liệu gỗ nên công nghệ sản xuất ván dăm có số lưu ý, cụ thể sau: + Công đoạn dự trữ nguyên liệu: Do rơm có hàm lượng chất chiết suất nước nóng NaOH 1% cao nên dễ bị nấm mốc phá hại, điều kiện khí hậu nóng ẩm nước ta Ngoài chu kỳ cung cấp nguyên liệu ngắn (năm/2-3lần), thời gian dự trữ kéo dài Vì vấn đề 67 phòng chống nấm mốc đặt lên hàng đầu công đoạn dự trữ nguyên liệu Có thể dùng thuốc bảo quản, kết hợp với đóng gói cách ly môi trường + Công đoạn băm dăm: Do đặc điểm rơm phơi khô thường bị rối, đóng thành cục, nên cần cắt ngắn trước băm thành dăm + Về kích thước dăm công nghệ: Do đặc điểm cọng rơm có đường nhỏ gỗ nhiều thường bị vỡ, dập nên khó đặt chất lượng dăm mong muốn, hàm lượng bụi lớn Vì cần phải mềm hóa rơm trước tạo dăm + Chất kết dính: Do rơm khó thấm ướt nên cần tăng ẩm cho dăm giảm độ nhớt keo phải đảm bảo hàm lượng khô + Trộn keo: Khi sản xuất ván dăm với nguyên liệu hỗn hợp rơm – gỗ, cần rằng, dăm gỗ hút ẩm tốt dăm rơm Vì nên trộn keo cho loại nguyên liệu trước tạo dăm hỗn hợp 68 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết bảng tổng hợp nghiên cứu loại rơm 4.1 đến số kết luận sau: - Kết cho thấy, loại rơm Khang dân, Q5 Hai dòng, thành phần hoá học không khác nhiều, giúp cho việc sử dụng hỗn hợp loại rơm để sản xuất ván dăm không gặp nhiều khó khăn (do phải phân loại rơm), tạo thuận lợi cho khâu thu gom sản xuất ván dăm từ rơm có chất lượng ổn định, điều chỉnh nhiều mặt thông số công nghệ dây chuyền sản xuất thay đổi loại rơm hỗn hợp chúng - Khi sử dụng rơm hàm lượng chất chiết suất cao so với gỗ, cho thấy nguy dễ bị nấm mốc phá hoại công nên phải quan tâm tới khâu cất trữ xử lý nguyên liệu bảo quản ván dăm để tránh nấm mốc phát triển trình sử dụng - Với hàm lượng cellulose lignin cao, gỗ chút cho thấy rơm hoàn toàn có đủ điều kiện cần để sản xuất ván dăm đạt cường độ theo yêu cầu - Độ pH trung tính điểm cần lưu ý trình sử dụng keo chất đóng rắn, đặc biệt loại keo nhiệt rắn đóng rắn môi trường axít keo UF - Ván dăm sản xuất với nguồn nguyên liệu từ rơm hoàn toàn khả thi nhanh chóng áp dụng vào thực tế 5.2 Kiến nghị Từ kết thu đề tài, mạnh dạn đưa khuyến nghị sau: 69 - Nên đa dạng hóa nguồn nguyên liệu dăm để sản xuất ván có hiệu quả, như: Phối trộn hỗn hợp dăm rơm – gỗ rơm – lâm sản gỗ - Cần phải nghiên cứu thêm số giống lúa khác, đặc biệt gieo trồng Đồng song Cửu Long, nơi sản xuất đứng đầu nước, nguồn cung cấp nguyên liệu dồi - Cần mở rộng nghiên số tính chất hóa học khác như: Hàm lượng Silic có vỏ, thân lúa Cũng biện pháp nhằm hạn chế khả dán dính, tính mềm dẻo dăm từ rơm - Cần nghiên cứu thêm chế độ ép dành riêng cho ván dăm sản xuất từ rơm rạ, để đưa công nghệ vào sản xuất thực tiễn ... nghiêp, ̣ thực hiêṇ đề tài Nghiên cứu xác định số tính chất vật lý, hóa học chủ yếu số loại rơm điển hình khu vực Hà Nội làm sở đánh giá khả sản xuất ván dăm từ rơm. ” nhằ m góp phầ n sử... tính chất vật lý chủ yếu rơm - Xác định số thành phần hóa học chủ yếu rơm - Đánh giá khả khả sử dụng rơm làm nguyên liệu để sản xuất ván dăm:  Ván dăm với nguyên liệu từ rơm  Ván dăm với nguyên... pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát Xác định số tính chất vật lý, hóa học chủ yếu rơm từ định hướng cho công nghệ sản xuất ván dăm Mục tiêu cụ thể - Xác định số tính chất