NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ VÀ KINH NGHIỆM THẾ GIỚI VỀ XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG

TỔNG LUẬN THÁNG 03/2010 "NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ VÀ KINH NGHIỆM THẾ GIỚI VỀ XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG" CỤC THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA Địa chỉ: 24, Lý Thường Kiệt Tel: 8262718, Fax: 9349127 Ban Biên tập: TS Tạ Bá Hưng (Trưởng ban), TS Phùng Minh Lai (Phó trưởng ban), Kiều Gia Như, Đặng Bảo Hà, Nguyễn Mạnh Quân MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU I NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ, KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƢƠNG THỨC XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG Thành phần rơm rạ vấn đề ô nhiễm môi trường đốt rơm rạ trời Các phương thức xử lý tận dụng nguồn rơm rạ 3 Các ứng dụng rơm rạ sản xuất công nghiệp II KHÁI QUÁT CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH 11 HỌC TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU RƠM RẠ Rơm rạ - nguồn sinh khối sản xuất lượng 11 Các công nghệ sản xuất lượng từ nguồn sinh khối rơm rạ 13 Hiệu kinh tế việc ứng dụng công nghệ lượng 20 III KINH NGHIỆM CỦA MỘT SỐ NƢỚC VỀ XỬ LÝ RƠM RẠ VÀ 22 TẬN DỤNG LÀM NGUỒN NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NĂNG LƢỢNG Mỹ 22 Trung Quốc 28 Nhật Bản 35 Thái Lan 38 Sử dụng rơm rạ Việt Nam 41 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 LỜI GIỚI THIỆU Rơm rạ nguồn phế thải nông nghiệp, bao gồm phần thân cành lúa, sau tuốt hạt lúa Rơm rạ chiếm khoảng nửa sản lượng ngũ cốc, lúa mạch, lúa mì lúa gạo Trong trường hợp nước ta, rơm rạ chủ yếu phát sinh từ lúa nước đề cập chủ yếu đến tài liệu Đã có lúc rơm rạ coi loại sản phẩm phụ hữu ích thu hoạch được, nhu cầu lương thực mà sản lượng lúa ngày gia tăng, với nguồn rơm rạ tận dụng hết, nên rơm rạ trở thành nguồn phế thải khó xử lý nông nghiệp Mặc dù nguồn phụ phẩm có chứa vật chất mang lại lợi ích cho xã hội, song giá trị thực thường bị bỏ qua chi phí q lớn cho công đoạn thu thập, vận chuyển cơng nghệ xử lý để sử dụng cách hữu ích Việc đốt ngồi trời nguồn phế thải gây vấn đề môi trường, làm ảnh hưởng đến sức khỏe người đồng thời thất thoát nguồn tài nguyên Nếu nguồn phế thải tận dụng để tăng cường cho sản xuất lương thực hay sản xuất nhiên liệu sinh học chúng khơng cịn nguồn phế thải mà trở thành nguồn nguyên liệu Trong năm gần trước thực trạng giá dầu mỏ tăng cao mối đe dọa biến đổi khí hậu hiệu ứng khí nhà kính, nhiều nước giới tập trung ý vào sản xuất nhiên liệu sinh học để thay cho nhiên liệu hóa thạch Các cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học hệ thứ hai (tức sản xuất lượng từ nguồn sinh khối) coi giải pháp để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu không đe dọa đến nguồn cung ứng lương thực đến đa dạng sinh học Thông qua tổng quan mang tiêu đề: " Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ kinh nghiệm giới xử lý tận dụng " hy vọng cung cấp cho độc giả cách nhìn khái quát khả ứng dụng công nghệ đại kinh nghiệm nước việc tận dụng phế thải nông nghiệp rơm rạ nguồn nguyên liệu tái tạo để sản xuất nhiên liệu sinh học Xin chân trọng giới thiệu độc giả CỤC THÔNG TIN KH&CN QUỐC GIA I NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ, KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƢƠNG THỨC XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG Thành phần rơm rạ vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đốt rơm rạ trời Với gia tăng sản lượng lúa gạo đẩy mạnh trồng trọt, việc quản lý sản phẩm phụ lúa trở thành vấn đề mở hội Trong hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường chuyển dời khỏi cánh đồng thu hoạch lúa người dân thường đem nhà đánh đống để đun nấu làm thức ăn cho gia súc, thời gian gần lượng phế thải lớn, người dân không sử dụng hết nên rơm rạ đốt đồng ruộng Việc đốt rơm rạ đồng thực nhiều nước ngày trở nên chấp nhận nguy môi trường sức khỏe Theo đánh giá số cơng trình nghiên cứu, trung bình hàng năm châu Á tổng cộng có 730 Tg (1 teragram = 1012 gram) lượng sinh khối xử lý cách đốt ngồi trời (open field burning), có 250 Tg có nguồn gốc từ nơng nghiệp Việc đốt trời phế thải từ trồng hoạt động theo truyền thống người nhằm chuẩn bị đất trồng cho vụ mùa sau, loại trừ đầu mẩu dư thừa, cỏ dại giải phóng chất dinh dưỡng cho chu kỳ trồng trọt sau Việc đốt rơm rạ trời thực tiễn phổ biến nơi có thời gian ngắn để chuẩn bị đất trồng cho vụ mùa sau Tại thời điểm thu hoạch, hàm lượng ẩm rơm rạ thường cao tới 60%, nhiên điều kiện thời tiết khô hanh rơm rạ trở nên khơ nhanh đạt đến trạng thái độ ẩm cân vào khoảng 10-12% Rơm rạ, có hàm lượng tro cao (trên 22%) lượng protein thấp Các thành phần hydrate cacbon rơm rạ gồm lienoxenluloza (37,4%), hemicellulose (bán xenluloza - 44,9%), linhin (4,9%) hàm lượng tro silica (silic dioxyt) cao (9-14%), điều gây cản trở việc sử dụng loại phế thải cách kinh tế Thành phần Lienoxenluloza rơm rạ khó hủy mặt sinh học, để xử lý địi hỏi phải có bước tiền xử lý Có thể tiến hành tiền xử lý rơm rạ phương pháp học xay, nghiền để làm giảm kích thước, xử lý nhiệt hóa chất sử dụng axit hay bazơ thường cải thiện khả phân hủy Việc đốt ngồi trời q trình đốt khơng kiểm sốt, dioxit cacbon (CO2), sản phẩm chủ yếu q trình đốt giải phóng vào khí với cacbon monoxide (CO), khí methane (CH4), oxit nitơ (NOx) lượng tương đối nhỏ dioxit sulphur (SO2) Tại châu Á dựa công trình nghiên cứu cho thấy, hàng năm nguồn phát xạ đốt sinh khối ngồi trời ước tính đạt 0,37 Tg SO 2, 2,8 Tg NOx, 1100 Tg CO2, 67 Tg CO 3,1 Tg methane (CH4) Riêng lượng phát xạ từ việc đốt phế thải trống theo ước tính đạt: 0,10 Tg SO2, 0,96 Tg NOx, 379 Tg CO2, 23 Tg CO 0,68 Tg CH4 Từ lâu người dân vùng nông thôn thường hay sử dụng rơm rạ để đun nấu với số lượng không nhiều, gần sản lượng lúa gia tăng kéo theo lượng phế thải từ rơm rạ, việc đốt rơm rạ trời đồng ruộng dùng để đun nấu dẫn đến phát xạ khí gây nhiễm mơi trường Một phần rơm rạ cịn sót lại cách khơng kiểm sốt đồng ruộng chưa đốt hết cày lấp vào đất để làm phân bón cho vụ mùa sau Tỷ lệ phân hủy kỵ khí chúng phụ thuộc vào hàm lượng ẩm đất hay độ ướt đất vụ mùa tới, điều ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng CH4 giải phóng từ q trình Mặc dù việc rơm trộn vào với đất cung cấp nguồn chất dinh dưỡng cho vụ mùa sau, dẫn đến số bệnh cho thường ảnh hưởng đến sản lượng tác động bất lợi ngắn hạn bất ổn định hàm lượng nitơ Đây nguyên nhân giải thích việc đốt rơm rạ đồng ruộng lại thường tiến hành để xử lý nguồn phế thải Trong năm gần đây, thực tiễn cho thấy việc đốt cháy trời phế thải từ trồng góp phần làm phát xạ chất gây nhiễm khơng khí, điều dẫn đến tác động nguy hại đến sức khỏe người, có chất polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated dibenzo-pdioxins (PCDDs), polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) coi dẫn xuất dioxin mang tính độc hại cao Các chất gây nhiễm khơng khí mang tính độc hại nghiêm trọng đáng ý có tiềm gây ung thư Ơ nhiễm khơng khí khơng gây ảnh hưởng đến sức khỏe người mơi trường mà cịn tác động dán tiếp đến kinh tế nước Chính mà cộng đồng quốc tế bắt đầu ý đến việc tìm kiếm phương pháp xử lý tận dụng rơm rạ theo cách an toàn, thân thiện môi trường nhằm giúp làm giảm khối lượng rơm rạ đốt trời đồng ruộng Các phƣơng thức xử lý tận dụng nguồn rơm rạ: Các phương pháp tận dụng cổ truyền: Theo liệu thu thập được, sử dụng sản phẩm phụ rơm rạ theo truyền thống chủ yếu bao gồm sử dụng để làm củi đốt, làm vật liệu xây dựng, nuôi gia súc trồng nấm - Lợp nhà: Ở nông thôn, trước người nông dân hay sử dụng rơm rạ lau sậy hay loại vật liệu tương tự để làm lợp mái nhà nhẹ không thấm nước Loại rơm để sử dụng cho mục đích thường trồng riêng thu hoạch tay máy gặt bó - Làm mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Người ta tạo nhiều kiểu mũ bện từ rơm rạ Tại Anh, vài trăm năm trước đây, mũ bện từ rơm rạ phổ biến Người Nhật, Triều Tiên có truyền thống sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ Tại số nơi thuộc Đức, vùng Black Forest Hunsruck, người ta thường dép rơm nhà lễ hội - Tại nhiều nơi giới, rơm rạ sử dụng để làm đệm giường nằm cho người làm ổ cho vật ni Nó thường sử dụng để làm ổ cho loại súc vật trâu bò (tức loại động vật nhai lại) ngựa Nó sử dụng để làm ổ cho loài động vật nhỏ, điều thường dẫn đến gây thương tổn cho vật miệng, mũi mắt sợi rơm sắc dễ cứa - Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ sử dụng thành phần thức ăn thô nuôi gia súc để đảm bảo lượng lượng thời gian ngắn Rơm rạ có hàm lượng lượng dinh dưỡng tiêu hóa Lượng nhiệt sinh ruột vật ăn cỏ, việc tiêu hóa rơm rạ hữu ích việc trì nhiệt độ thể thời tiết mùa đơng lạnh Do mối nguy hiểm cọ sát mạnh hàm lượng dinh dưỡng thấp, nên việc sử dụng rơm rạ làm thức ăn nên giới hạn phần chế độ ăn cho gia súc - Trồng nấm: Việc trồng loại nấm ăn phụ phẩm nông nghiệp rơm rạ q trình có giá trị gia tăng nhằm chuyển hóa loại nguyên liệu từ chỗ coi phế thải thành thức ăn cho người Trồng nấm coi phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ có hiệu nguồn đầu mẩu rơm rạ dùng quay vịng lại Nấm giàu protein loại thực phẩm ăn ngon Sản lượng trồng nấm nước trồng lúa liên tục gia tăng năm gần Các kết nghiên cứu cho thấy việc trồng nấm rơm rạ kết hợp với hạt mang lại hiệu chuyển hóa sinh học cao nhất, đạt 12,82% (được xác định tỷ lệ phần trăm chuyển hóa chất thành thân nấm sở trọng lượng khô) Hàm lượng protein nấm đạt từ 26,3 - 36,7% Trồng nấm phương pháp thay để giảm nhẹ vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến phương pháp xử lý đốt trời hay cho cầy xới với đất Trồng nấm rơm rạ mang lại biện pháp khuyến khích kinh tế nghề nông, coi nguồn phế thải nguồn nguyên liệu có giá trị phát triển sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất loại nấm giàu chất dinh dưỡng Với hiệu suất chuyển hóa sinh học 10% 90% hàm lượng ẩm nấm tươi, rơm rạ khơ cho sản lượng khoảng 1000 kg nấm sị Vì việc trồng nấm trở thành nghề nơng mang lại lợi nhuận cao, tạo thực phẩm từ rơm rạ giúp toán loại phế thải theo cách thân thiện mơi trường Rơm rạ cịn tận dụng nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau, ví dụ ngành hóa chất rơm rạ sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất sản phẩm hóa chất Trong lĩnh vực cơng nghiệp xây dựng, rơm rạ tận dụng cho loạt ứng dụng làm vật liệu xây dựng lớp nhà, cách nhiệt, panen tường hay làm giấy, Bảng cho thấy lĩnh vực tận dụng rơm rạ khác nhau, lĩnh vực nơng nghiệp, ngành hóa chất, công nghiệp xây dựng Bảng 1: Ứng dụng rơm rạ nông nghiệp Phủ đất Phân ủ Lót ổ cho gia súc Chất trồng trọt Chống sương giá Nuôi giun (Worm farming) Gieo hạt nước Trồng cảnh Làm ổ gia cầm Trộn bùn thải Phủ lớp vật liệu chết (không hoạt động) lên bề mặt đất Q trình phân giải để khơi phục phần chất dinh dưỡng thành phần hữu Phổ biến chăn nuôi gia súc Các khối kiển rơm rạ sử dụng sản xuất nhiều loại trồng, dưa chuột, cà chua, cảnh, Thường ứng dụng kết hợp với phương pháp phủ đất phân ủ khí hậu giá rét Sử dụng làm phương tiện nuôi giun Rơm rạ nghiền sợi sử dụng gieo hạt nước quy trình gieo trồng dọc theo bờ dốc đứng nhằm chống xói mịn Rơm thơ nghiền sử dụng nghề trồng cảnh Ổ gia cầm rơm sử dụng hệ thống ổ ráp nối Làm vật mang ủ phân hủy bùn cống Bảng 2: Ứng dụng rơm rạ lĩnh vực hóa chất Quy trình xử lý Sản phẩm Thủy phân Pentoza, glucoza linhin, thành phần tan nước Các q trình nhiệt phân Khí tổng hợp Xử lý kết hợp Tấm xơ ép alcohol Hòa tan xenluloza nhớt Sợi nhân tạo tổng hợp Linhin bột Chất keo dán Thủy phân axit - lên men Glucoza, xenlobioza hay xiro xyloza Lên men vi sinh Protein đơn bào (Single cell protein - SCP) Quá trình Gulf đường hóa song song Sản xuất ethanol lên men (SSF) Metan hóa hay ninh yếm khí Metan cacbon dioxit với khí khác Các ứng dụng rơm rạ sản xuất công nghiệp Các phương pháp xử lý nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ gây mối lo ngại môi trường Việc xử lý rơm rạ cách đốt trời, đồng gây nên vấn đề ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân Nhiều nước Mỹ ban hành Luật hạn chế đốt rơm rạ, điều đặt yêu cầu người trồng lúa phải tìm phương pháp thay thân thiện với môi trường để xử lý tận dụng rơm rạ Mặt khác, nhiều cơng tình nghiên cứu kinh nghiệm thực tiễn cho thấy không xử lý hết phế thải rơm rạ cánh đồng, để sót lại đất với liều lượng lớn có khả làm giảm sản lượng trồng, tăng bệnh suy thối độ màu mỡ đất Chính mà công nghệ xử lý tận dụng cách kinh tế nguồn sản phẩm phụ nông nghiệp cần nghiên cứu phát triển Sản xuất lượng từ nguồn phế thải rơm rạ nhiều nước người trồng lúa ý đến phương pháp thay khả thi Hàm lượng lượng rơm rạ đạt khoảng 6533 kJ/kg, nước sản xuất lúa gạo lớn, tổng nhiệt lượng hàm chứa rơm rạ lớn, việc coi rơm rạ nguồn nguyên liệu tái tạo để sản xuất lượng điều hoàn toàn thực tế Những sử dụng tiềm rơm rạ xếp theo nhóm sử dụng lượng, chế tạo xây dựng, giảm ô nhiễm mơi trường hay chăn ni gia súc Thí dụ, sản phẩm lượng gồm ethanol, methane, nhiệt cho sản xuất điện sản xuất khí ga từ q trình khí hóa Trong lĩnh vực sản xuất gồm loạt loại ván ép, nhựa gia cường sợi/chất thải, bột giấy sản phẩm sợi/xi măng Ứng dụng giảm nhẹ ô nhiễm môi trường gồm sử dụng rơm rạ để kiểm sốt xói mịn khu vực xây dựng hay làm phục hồi vùng bùn bị cháy Tuy có nhiều tiềm năng, việc khai thác sử dụng rơm hạn chế Các nguyên nhân chủ yếu liên quan là: 1) trở ngại vấn đề kỹ thuật; 2) tính khả thi kinh tế, liên quan đến vấn đề thu hoạch, vận chuyển bảo quản Dưới số kỹ thuật sản xuất sản phẩm sử dụng rơm rạ: Sản xuất lƣợng Nhiên liệu sinh khối rắn Việc sử dụng rơm làm nhiên liêu sinh khối đóng bánh gồm cơng đoạn chính: chuẩn bị ngun liệu đóng bánh nhiên liệu Thiết bị chuẩn bị nguyên liệu máy băm rơm kiểm sốt kích cỡ rơm băm Máy thiết kế gồm môtơ, hệ thống truyền, dao cắt lưới sàng Nguyên tắc hoạt động máy sau: (1) rơm cắt thành mẩu nhỏ cửa vào lưỡi dao gắn trục dao quay: (2) sau mẩu rơm băm nát khe bánh dao thành thùng lưỡi dao gắn trục dao quay, (3) rơm sau băm, có kích thước nhỏ cỡ mắt sàng, qua sàng; (4) rơm băm có kích cỡ mong muốn chuyển cửa thoát đáy máy Lưu lượng trung bình (kg/phút) tùy thuộc vào tốc độ quay dao Thí dụ với sàng 10mm, lưu lượng tăng từ 2,31 lên 2,5kg/phút, tốc độ qua tăng từ 620 lên 980 vòng/phút Cả rơm trấu phơi khơ ngồi trời tuần, rơm khơ với kích thước dài 70-104cm băm thành mẩu có kích thước 10-5mm, 5-2mm hay 2mm, sau trấu rơm băm nhỏ nghiền thành bột với kích cỡ mắt lưới 40 60 Đóng bánh nhiên liệu Một khuôn đúc thép không gỉ sử dụng để đóng bánh sinh khối với kích thước 40 mm (dài) × 40 mm (rộng) × 35 mm (cao) Một máy ép nóng với sức ép tối đa nhiên liệu rắn (100khf/cm2) khả gia nhiệt tối đa (200oC), tốc độ gia tăng áp lực (8kgf/cm2/phút) sử dụng để chuẩn bị nhiên liệu rắn Ngoài ra, bề mặt máy ép nóng rộng 30 x 30 cm2 Quy trình chuẩn bị nhiên liệu rắn sau: (1) Khối hỗn hợp rơm băm trấu cân lên, sau đó; (2) chúng trộn lẫn với cho vào phần khuôn đúc; (3) phần khuôn ghép lại với khuôn đặt vào khoảng máy ép nóng; (4) hỗn hợp khn đúc ép thành bánh sinh khối cách di chuyển máy ép lên thông qua giá thủy lực áp lực đạt 83,7kgf/cm2; (5) máy ép nóng làm nóng tới nhiệt độ đặt sẵn thiết bị gia nhiệt chạy điện, nhiệt độ trì 10 phút; (6) sau nhiệt độ khn hạ xuống nhiệt độ phịng, khn mở bánh sinh khối lấy khỏi khuôn Sản xuất nhiên liệu sinh học Hiện trước tình trạng nguồn trữ lượng dầu mỏ dần cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày leo thang, việc sử dụng rơm rạ nguồn lượng trung tính cacbon để sản xuất nhiên liệu sinh học ngày gia tăng nhanh chóng Và thu hút ý đặc biệt nhiều quốc gia sản xuất lúa gạo giới Đây xu mới, đáng ý lĩnh vực xử lý tận dụng nguồn rơm rạ, đề cập chi tiết phần hai tài liệu Sản xuất bột giấy Rơm rạ phơi khô đến mức độ định Sau kiểm tra đảm bảo độ ẩm, rơm rạ cho vào máy nghiền thành mẩu có kích thước 4-6cm, khơng lẫn tạp chất sạn, cát bụi; sau tiếp tục nghiền thơ nghiền mịn Các tính chất hóa học rơm xác định theo tiêu chuẩn Tappi tương ứng cho thành phần khác nhau, ví dụ như: T-222 lignin, T-203 OS-61 α-cellulose, T-257 khả hịa tan nước nóng, T-212 khả hòa tan NaOH 1%, T-204 khả chiết xuất ethanol–benzene T-211 tro Nguyên liệu chuẩn bị nấu nồi phản ứng quấy liên tục kiểm soát nhiệt độ áp suất Rơm rạ cho vào nồi nấu với chất phản ứng truyền thống (sođa, soda–antraquinone, soda–parabenzoquinone, hydroxide kali quy trình Kraft) thành bột giấy cách sử dụng nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ, thời gian nấu tỷ lệ chất rắn/lỏng xác định Sau thành bột giấy, vật liệu nấu rửa để loại bỏ nước thải tạo sợi máy nghiền thải tốc độ 1200 vòng/phút thời gian 30 phút Sau bột giấy đập máy lọc tinh vật liệu sợi qua sàng có kích thước khe 0,16mm để loại bỏ thành phần không nấu Cuối bột giấy vắt khô máy li tâm để đạt tới độ ẩm 10% nhiệt độ thường Giấy bột giấy hòa tan Bột giấy sử dụng để làm giấy sản phẩm xenlulo có nhiều ứng dụng cơng nghiệp Dự án nghiên cứu làm giấy bột giấy từ rơm rạ Mỹ sản xuất giấy bột giấy hịa tan có độ dai cao bất thường lực chịu xé không tốt Bột giấy làm từ rơm có hàm lượng alpha-cellulose mức polyme hóa tương đương với bột giấy sản xuất từ gỗ Bột giấy hịa tan thường làm từ gỗ có nhiều ứng dụng khác công nghiệp, gồm sản xuất sợi nhân tạo dẫn xuất xenlulo Các dẫn xuất xenlulo sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, chất tẩy rửa dệt Các kết phân tích giấy bột giấy làm từ rơm rạ theo quy trình cho thấy rơm rạ nguồn xenlulo thay hiệu để sản xuất giấy bột giấy Tấm panel rơm ép Các panel rơm ép khơng có lạ Quy trình sản xuất panel “sợi nơng nghiệp ép” sáng chế năm 1935 Thụy Điển Theodor Dieden, sau phát triển thành sản phẩm thương mại Anh tên gọi Stramit vào cuối năm 1940 Do sáng chế hết thời hạn bảo hộ công nghệ nên hàng loạt công ty sử dụng quy trình Stramit mọc lên tồn cầu Các nhà sản xuất Stramit phát triển mạnh mẽ số nước châu Âu Ơxtraylia, Cơng ty Stramit Industries, Ltd Anh tuyên bố 250.000 ngơi nhà xây dựng có sử dụng panel Tất sản phẩm sử dụng công nghệ Stramit khai thác tính chất thú vị rơm rơm ép nhiệt độ cao (khoảng 200oC), sợi rơm gắn kết với mà không cần đến chất keo dính 10 Tuy nhiên, nay, dự án nhỏ chưa phát huy hết tác dụng chưa đạt mục tiêu cung cấp lượng cho khu vực nơng thơn tới năm 2010 từ sinh khí hóa nguyên nhân như: + Các thiếu sót mặt hành chính: thiếu phối hợp đồng ban ngành, nhiều ban ngành miễn cưỡng giám sát, quản lý trạm biogas ngồi cịn thiếu tinh thần trách nhiệm đảm bảo tính hiệu dự án + Các thiếu sót mặt sách: Năm 1986, Ủy ban Kinh tế Nhà nước ban hành Thông tư việc Cải thiện việc Phát triển Năng lượng Nơng thơn Đây sách phát triển lượng tái tạo nhắc tới tầm quan trọng lượng sinh học Tuy nhiên, sau 20 năm chưa có kế hoạch chi tiết thành lập, chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật hướng dẫn lượng sinh học đề để điều tiết thị trường trang thiết bị chưa có mục tiêu định lượng đề xuất + Các thiếu sót mặt kỹ thuật: Quá trọng tới việc giảm chi phí, với trang thiết bị có cấu đơn giản vận hành cần sức lao động để lại nhiều hậu quả: thiết kế thiết bị tinh lọc khơng hiệu làm gây tình trạng tắc nhựa Trang thiết bị xử lý nhiên liệu ẩm Dung lượng caloric biogas sản sinh thấp Trong trình xây dựng, thép chất lượng sử dụng nên sở tích trữ, đường ống bắt đầu hỏng hóc rị rỉ khí + Thiếu sót ngân sách + Thiếu ủng hộ cộng đồng Xác định thiếu sót trên, ngồi định hướng sửa đổi tạo thuận lợi mặt sách, ngân sách, số định hướng sau Trung Quốc đề ra: - Nghiên cứu phổ biến công nghệ cải tiến biogas lò để đáp ứng nhu cầu lượng khu vực nông thôn, nhằm nâng cao hiệu suất đốt cháy lò cải tiến hiệu suất kị khí phân hủy kị khí rơm rạ, phát triển công nghệ nông nghiệp sinh thái biogas đồng bộ, giảm việc sử dụng củi đốt nhiên liệu hóa thạch - Phổ biến hệ khí hóa rơm rạ việc cung cấp khí tập trung khu vực trù phú - Nghiên cứu công nghệ đốt cháy trực tiếp rơm rạ cách phát triển nồi buồng đốt trực tiếp rơm rạ phương tiện khác để sử dụng với quy mô lớn rơm rạ việc sản xuất điện cung cấp nhiệt 36 - Nghiên cứu phát triển máy đổ khuôn than sinh học máy sản xuất than bánh rơm theo đặc tính rơm rạ với tiêu chí giảm lượng tiêu thụ máy móc, nâng cao độ tin cậy khả ứng dụng mức độ thương mại hóa máy móc - Tăng cường hợp tác quốc tế, ứng dụng công nghệ tiên tiến nước vào việc tận dụng rơm rạ để thúc đẩy sử dụng rơm rạ Trung Quốc Nhật Bản Theo khung Nghị định thư Kyoto, Nhật Bản phải giảm lượng phát thải khí nhà kính tới 6% so với tỷ lệ năm 1990 Do vậy, ngành công nghiệp lượng Nhật Bản phải tiếp cận tới nguồn lượng tái tạo vốn chưa trọng nghiên cứu với công nghệ bảo tồn lượng Việc sử dụng lượng tái tạo Nhật Bản tỷ lệ thấp Luật Thúc đẩy Năng lượng sửa đổi vào 25/1/2002 ban hành để thúc đẩy việc áp dụng hệ thống Sử dụng phế thải dư thừa nông nghiệp lần đưa bàn thảo, nghiên cứu cách nghiêm túc trình cấm vận dầu mỏ thấp niên 70 kỷ trước Tuy nhiên, giá dầu giảm sau cấm vận kết thúc, sản phẩm bã nơng nghiệp thải loại bị tính cạnh tranh nhiên liệu hóa thạch Kết là, chưa có loại bã nông nghiệp thải loại sử dụng Nhật Bản Bảng 10 cho thấy tiềm năng lượng nhiều loại chất dư thừa nông nghiệp Nhật Bảng 10: Sản lƣợng loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (năm 2002) Sản lƣợng (t/năm) Tỷ lệ dƣ (-) 9.472.000 1,43 13.544.960 Lúa mỳ 688.200 2,53 1.741.146 Lúa mạch 192.200 2,5 490.500 Khoai lang 1.008.000 1,14 1.149.120 Khoai tây 2.844.000 1,14 3.242.160 235.000 2,14 502.900 Rỉ đường 1.395.000 0,52 725.400 Ngô 5.287.000 1,1 5.815.700 Cây lúa miến (sorghum) 1.625.000 1,57 2.551.250 Gạo Đậu tương 37 Sản lƣợng bã dƣ (t/năm) Tại Nhật Bản, rơm lúa sử dụng tiêu hủy theo cách sau: để cày xới lại vào đất đồng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh 10,1%, lợp mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ ruộng 4%, đồ thủ công từ rơm 1,3%, loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6% Chỉ có 4,6%, tỷ lệ tiêu hủy thơng qua đốt cháy tại, sử dụng làm nguồn lượng Cách để phân hủy rơm rạ Nhật bón lại cho đồng Để sử dụng rơm rạ làm nguồn lượng, chúng phải bảo quản bên đồng ruộng thu thập với khối lượng thích hợp với quy trình chuyển hóa lượng Hiện tại, 60% rơm rạ sản xuất theo cách cắt khúc tự động máy gặt liên hợp, trải lên ruộng sau cày lẫn vào với đất Khi nơng dân muốn thu thập rơm rạ mà không cắt khúc họ phải gắn thiết bị gọi “knotter” lên máy gặt liên hợp để bó rơm lại thành bó sử dụng máy “roll bailer” để nhặt bó rơm đồng Các cơng nghệ chuyển hóa lƣợng rơm rạ Các cơng nghệ chuyển hóa có khả áp dụng cho rơm rạ gồm đốt nhiệt trực tiếp, sản xuất nhiệt điện trực tiếp, khí hóa sản xuất điện (động chạy khí, tuabin hơi, pin nhiên liệu), khí hóa sản xuất methanol, nhiệt phân nhanh (flash Pyrolysis), axit hydrolysis lên men ethanol, đốt nguyên liệu khác (co-firing) Chỉ có hai số công nghệ này, nhiệt đốt cháy sản xuất nhiệt điện trực tiếp thương mại hóa Các nồi sơi thơng thường bình đun nước nóng có khả áp dụng công nghệ đốt nhiệt trực tiếp hệ thống sử dụng trường trung học bệnh viện Nhật Bản Quy mô nồi đun sôi Nhật Bản 400kg/h Tuy nhiên, công nghệ chưa áp dụng rộng rãi Nhật Bản, đòi hỏi lượng tiêu thụ rơm rạ lớn so với lượng rơm thu hoạch tích trữ vùng, ngồi khí hậu ơn hịa Nhật Bản làm hạn chế nhu cầu nhiệt trực tiếp ngoại trừ số vùng Hokkaido Những công nghệ khác đốt cháy trực tiếp phát điện tua bin có khả sử dụng rơm rạ, nhiên cơng nghệ thơng thường có chi phí cho việc sản xuất cao quy mơ quy trình xử lý nhỏ, chi phí cho thiết bị thu hồi lượng cao Các công nghệ khí hóa phát điện (bằng động khí, tuabin hơi, pin nhiên liệu) cần phải có cải tiến mặt kỹ thuật giảm chi phí việc sử dụng rơm rạ làm nguồn nhiên liệu Cơng nghệ đốt ngun liêu khác (co-firing) có đặc điểm đạt giá trị nhiệt cao so với giá trị nhiệt rơm rạ đốt Tuy nhiên, cơng nghệ cần phải nghiên cứu sâu khía cạnh hàm lượng độ ẩm, hàm lượng tro cần phải phát triển công nghệ tiền xử lý rơm rạ trước đốt lò 38 Các triển vọng sử dụng rơm rạ ngắn hạn dài hạn Ngắn hạn Để đáp ứng mục tiêu nghị định thư Kyoto đề cho giai đoạn 2008-2012, Chiến lược Nhật sử dụng rơm rạ với công nghệ thông thường Rơm rạ sử dụng với mục đích rõ ràng nhằm làm giảm phát thải cácbon điơxit Với vai trị cơng nghệ thơng thường, đốt nóng nhiệt trực tiếp (các nồi đun sơi cung cấp nước nóng) sản xuất điện đốt cháy trực tiếp khả thi Dài hạn Tương lai việc tận dụng rơm rạ năm 2050 khó dự đốn, xét việc phụ thuộc nhiều vào sách cung cấp gạo Nhật Bản Tuy nhiên, cải thiện hiệu suất chuyển hóa rơm rạ cách phát triển đưa vào sử dụng cơng nghệ đốt co-firing, khí hóa phát điện Thách thức việc phát triển cơng nghệ tán bột co-firing, xử lý hắc ín khí hóa giảm chi phí sản xuất pin nhiên liệu việc phát điện Gần đây, phủ Nhật Bản bắt đầu quan tâm nhiều tới việc sử dụng rơm rạ Năm 2008, phủ Nhật Bản đề kế hoạch phát triển quy trình sản xuất chi phí thấp ethanol sinh học xenlulo triết suất từ rơm rạ Các quan chức Bộ Nông Lâm Ngư nghiệp cho biết, công nghệ triết xuất ethanol sinh học từ rơm rạ có nhiên thành cơng quy mơ phịng thí nghiệm Bộ Nơng Lâm Ngư nghiệp Nhật Bản dự kiến đưa công nghệ thành quy trình mang tính thương mại cách xây dựng quy trình từ tập hợp, vận chuyển rơm, sản xuất sử dụng nhiên liệu tổng hợp Nhiên liệu sản xuất sử dụng cho phương tiện giao thông mục đích sử dụng khác Quận Akita chọn nơi để tiến hành dự án thí điểm sử dụng xenlulo nhẹ Dự án thí điểm nhằm mục đích thực xét nghiệm kiểm tra để thiết lập nên công nghệ sản xuất ethanol sinh học từ sinh khối xenlulo nhẹ, ví dụ rơm rạ trấu Nguyên liệu thô để sản xuất ethanol sinh học rơm rạ trấu xã Ogata, khu vực trồng lúa gạo hàng đầu Nhật Bản Công ty Akita Agriculture Public thu thập vận chuyển nguyên liệu sinh khối, Hệ thống Nhà máy Kawasaki Tập đồn Cơng nghiệp Nặng Kawasaki (Kawasaki Heavy Industries Group) chịu trách nhiệm sản xuất nhiên liệu sinh học thực xét nghiệm kiểm tra nhiên liệu sinh học từ giai đoạn tài khóa 2008 tới 2012 Được cơng bố vào 14/11/2008, hệ thống sản xuất ethanol sinh học lắp đặt Tp Katagami bao gồm quy trình tiền xử lý, glycation, lên men chưng cất Quy trình glycation khai thác công nghệ sản xuất ethanol sinh học tiên tiến hệ thống nhiệt mà Kawasaki đồng phát triển với Cơ quan Phát triển Công nghệ Công nghiệp Năng lượng (NEDO) Công suất sản lượng hệ thống dự kiến đạt 200 lít/ngày, với cơng suất sản 39 lượng tối đa 22,5 kilo lít/năm cho 112 ngày vận hành Bã lên men sử dụng để làm phân bón Tiến tới, phủ Nhật Bản cịn dự kiến hỗ trợ cho Trung Quốc Thái Lan việc xây dựng nhà máy nhiên liệu sinh học tiến hành sản xuất nhiên liệu Thái Lan Hiện Thái Lan việc sử dụng rơm rạ mang tính thương mại để sản xuất lượng chưa phát triển Do thiếu biện pháp khuyến khích, hỗ trợ, nên người nơng dân chưa thấy lợi ích việc thu gom sử dụng rơm rạ công nghiệp, điều dẫn đến việc họ thường đốt đồng phế thải nông nghiệp Tuy nhiên Thái Lan tiến hành nhiều nghiên cứu đánh giá cho thấy sử dụng rơm rạ để tạo điện năng, đặc biệt dùng đun nóng nồi để thay dùng nhiên liệu hoá thạch Thái Lan nghiên cứu công nghệ sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để tạo điện dùng đốt nóng nồi công nghiệp, nước đầu châu Âu lĩnh vực mà Thái Lan tham khảo Đan Mạch Anh Tại Thái Lan, hàng năm có từ 8-14 triệu chất thải rơm rạ đốt đồng sau thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường Việc đầu tư cho phương pháp tận dụng rơm rạ tỏ tốn hiệu không cao nên phương pháp phổ biến đốt đồng ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau Việc đốt rơm rạ lộ thiên phổ biến vùng thuộc miền Trung nước Tuy nhiên, theo nhà nghiên cứu, quản lý tốt rơm rạ nguồn cung cấp lượng đáng kể Các nghiên cứu cho thấy, rơm rạ sử dụng để đốt nóng sản xuất điện Tại Thái Lan, chi phí để sản xuất điện từ rơm rạ từ 1,36 Baht/kWh (với giá rơm rạ từ 930-1500 Baht/tấn) không cạnh tranh so với than (1,07 Baht/kWh), lại cạnh tranh so với biomass khác (1,27-1,92 Baht/kWh) Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ cho nồi công nghiệp lại lựa chọn linh hoạt cạnh tranh, với hai phương án: (1) lắp đặt nồi đốt nóng rơm rạ thay dầu khí gas tự nhiên; (2) chuyển từ dùng than sang dùng rơm rạ lị có Dựa đặc điểm, rơm rạ khơng có nhiều khác biệt quy trình vận hành khai thác phát thải so với rơm lúa mì vỏ trấu Theo chuyên gia, để nhanh chóng sử dụng rơm rạ có hiệu quả, tránh việc đốt ngồi trời gây nhiễm nay, Chính phủ phải có biện pháp hỗ trợ khuyến khích phát triển, đồng thời phải tổ chức kiện để phổ biến thông tin khả sử dụng rơm rạ cho ứng dụng công nghiệp lợi ích mơi trường Thái Lan cần có nguồn lượng để thay lượng hoá thạch sản xuất điện, đặc biệt gas chiếm tới 75% sản xuất điện nước Hiện Thái Lan dựa chủ yếu vào khí gas tự nhiên, Kế hoạch Phát triển Điện 2007 nước 40 tiếp tục xây dựng nhà máy nhiệt điện chạy gas tự nhiên công suất 18.200 MW đến năm 2011 Bên cạnh đó, việc sử dụng biomass khuyến khích phát triển Rơm rạ dạng biomass đầy tiềm năng, thay phần gas tự nhiên, đồng thời giảm lượng khí thải đáng kể gây hiệu ứng nhà kính Các chuyên gia lượng cho Chính phủ Thái Lan cần tăng cường biện pháp khuyến khích sử dụng rơm rạ chương trình sản xuất điện nhỏ cấp tỉnh Tiềm sử dụng rơm rạ Thái Lan đánh giá cấp độ: Thứ nhất, công suất nhà máy điện từ rơm rạ xác định sở khối lượng rơm rạ thời; Thứ hai, khả gây hiệu ứng nhà kính trường hợp đốt rơm rạ phế thải đồng ruộng tiếp tục sử dụng nhà máy điện chạy khí gas tự nhiên Về khối lượng rơm rạ, tỷ lệ rơm rạ dư lại sau sử dụng (thường bị đốt lộ thiên sau thu hoạch) Thái Lan từ 20-40% tổng lượng rơm rạ từ sản xuất lúa Do tỉnh thuộc miền Trung Thái Lan thường sản xuất 2-3 vụ năm sử dụng máy móc để thu gom nén gọn rơm rạ, nên vùng có tiềm lớn để tận dụng phế thải rơm rạ Tại phía Bắc nước này, rơm rạ thường sử dụng làm thức ăn vật ni, vùng có mùa vụ, rơm rạ dự trữ dùng làm thức ăn gia súc mùa khô phủ đất để giữ ẩm Do vậy, nghiên cứu từ trước tới nay, đặc biệt năm 2007-2008, chủ yếu cách thức tận dụng rơm rạ để sản xuất lượng áp dụng cho khu vực miền Trung Thái Lan Đối với việc xây dựng nhà máy điện chạy rơm rạ, bên cạnh yêu cầu nhiên liệu, cịn có địi hỏi khác trang thiết bị đầu tư mới, công nghệ mới, tu bảo dưỡng, khác với nhà máy điện chạy vỏ trấu có nước Do vậy, cơng suất nhà máy điện chạy rơm rạ phải đánh giá so sánh dựa điều kiện thời phát triển nhà máy điện chạy vỏ trấu Xét mặt hiệu kinh tế, việc xây dựng nhà máy điện chạy rơm rạ phải đặt nơi có khối lượng rơm rạ lớn, việc vận chuyển tốn Có thể đặt tỉnh nhà máy Trên thực tế nguồn cung rơm rạ đủ cho nhà máy điện hoạt động liên tục hai mùa vụ Công suất chung nhà máy điện chạy biomass, kể chạy rơm rạ, khoảng từ 20-28% Các nhà máy điện chạy vỏ trấu nước có hiệu suất 20% Việc sản xuất điện từ rơm rạ bao gồm việc thu gom phân phối tới nhà máy điện để sản xuất Cơ quan Điện lực Thái Lan (EGAT) theo đuổi kế hoạch chiến lược xây dựng nhà máy điện biomass Các nhà máy đòi hỏi phải hoạt động 80% cơng suất, 24h ngày 346 ngày năm Cây lúa gồm hạt lúa, phần rơm rạ (gốc lúa), có phần rơm thường sử dụng cho nhà máy điện Rơm đóng thành kiện, khoảng 35, 47 100 cm, nặng trung bình khoảng 15-18kg Các kiện chuyển từ cánh đồng đến nhà máy điện, khoảng cách vòng 120km 41 Việc đưa vào hoạt động nhà máy điện từ rơm rạ tạo khoảng 2195,9 CO2 năm ứng với tổng công suất 147.627 MWh điện tạo năm Ngoài ra, việc thu gom rơm rạ vận chuyển thải khoảng 1911,6 CO tương ứng Để chuyển đổi 1MWh điện từ rơm rạ, nhà máy điện chạy rơm rạ thải khoảng 0,028 CO2, so với khoảng 0,78 CO2, CH4 N2O đốt bỏ rơm rạ lộ thiên Lượng lượng chuyển đổi từ rơm rạ tránh 0,5 CO2 phát thải từ nhà máy điện chạy gas tự nhiên Tại Thái Lan, có từ 8-14 triệu chất thải rơm rạ Nếu 8,5 triệu rơm rạ hàng năm sử dụng để tạo khoảng 786 MW điện, giảm đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính thay 1837 triệu m3 khí gas tự nhiên, tiết kiệm khoảng 39 triệu USD Tại miền Trung nước ln sẵn có 2,67 triệu rơm rạ tạo 157 - 218 MW điện (hiệu suất từ 20-27%), giảm từ 1,7-2 triệu CO2 thay từ 367 - 508 triệu m3 khí gas tự nhiên Nếu trường hợp có 14 triệu rơm rạ tạo 1325 MW điện, thay 1837 triệu m3 khí Tại tỉnh miền Trung Thái Lan, có vụ lúa, nên xây dựng nhà máy điện rơm rạ với công suất từ 0,18 đến 76 MW, phù hợp với chủ trương Chính phủ nước phát triển nhà máy điện cỡ nhỏ để hoà vào lưới điện quốc gia, thay nhà máy điện chạy lượng hố thạch Cơng suất cho khả thi cho vùng cung cấp rơm rạ MW Bảng 11: Phân loại nhóm tỉnh có tiềm sản xuất điện từ rơm rạ (Đánh giá dựa hiệu suất nhà máy điện từ rơm rạ 20%, trường hợp tốt 27%) Nhận dạng Cơng suất Số Cơng suất Tổng cơng Tránh nóng ấm cấp tỉnh tỉnh cấp tỉnh cụ suất cấp tỉnh toàn cầu (Triệu (MW) thể (MW) cụ thể (MW) CO2 năm) Nhóm Khơng có khả cung cấp 0 Nhóm Nguồn cung thấp 1–10 1.3–9.0 20–28 0.22–0.25 Nhóm Nguồn cung cao >10–20 8–20 79–111 0.88–1.00 Nhóm Nguồn cung cao >20 16–76 163–225 1.78–2.04 263-366 2,9-3,3 Tổng 26 42 Các nghiên cứu tiềm sản xuất điện từ rơm rạ Thái Lan phân theo tiềm tỉnh cung cấp rơm rạ Theo đó, có nhóm có nguồn cung tăng dần Các tỉnh nhóm khơng có khả cung cấp rơm rạ năm, hỗ trợ, kể tài chính, cho nhà máy điện rơm rạ tỉnh bên cạnh Các tỉnh nhóm (gồm Trat, Chonburi, Samut Songkram, Sa Kaeo, Rayong, Samut Sakhon), có tiềm thấp cung cấp rơm rạ cho nhà máy điện cỡ nhỏ, phát triển nhà máy điện quy mô nhỏ, đủ để tự cung cấp điện cho tiêu thụ nội tỉnh Các tỉnh nhóm (Prachuap Khirikhan, Samut Prakarn, Nakhon Nayok, Bangkok, Prachinburi Nonthaburi) có nguồn cung thấp cho nhà máy điện cỡ nhỏ, nhóm phát triển phát triển nhà máy điện quy mô nhỏ, đủ để tự cung cấp điện cho tiêu thụ nội tỉnh Nhóm (gồm tỉnh Saraburi, Kanchanaburi, Phetchaburi, Pathumthani, Ratchaburi, Lopburi Ang Thong) có tiềm lớn để xây dựng nhiều nhà máy điện chạy rơm rạ cỡ nhỏ, tỉnh có tiềm nhóm hợp tác phát triển nhà máy điện loại cỡ nhỏ để giảm chi phí cho MW Nhóm (gồm tỉnh Chachoengsao, Singburi, Nakhon Pathom, Ayutthaya, Chainat Suphanburi) có tiềm sản xuất điện từ rơm rạ lớn, sản xuất thương mại Mỗi tỉnh nhóm xây dựng riêng nhà máy điện loại cỡ nhỏ Với việc xây dựng nhà máy điện rơm rạ, tỉnh miền Trung nước tránh từ 0,75 – 1,18 CO2 tương đương năm Tuy nhiên, kế hoạch xây dựng nhà máy điện phải đảm bảo hiệu kinh tế Nghiên cứu cho thấy nhà máy điện rơm rạ lựa chọn cho sản xuất điện, cần hỗ trợ phát triển, thay đốt bỏ rơm rạ ngồi đồng gây nhiễm cho khu vực góp phần gây hiệu ứng nhà kính Đốt từ 8,5 – 14,3 rơm rạ năm tạo từ 5-8,6 triệu CO2 Với tổng công suất nhà máy điện rơm rạ từ 786-1325 MW tránh từ 7,8 - 13,2 triệu CO2 năm, đồng thời thay từ - 1,8 tỷ m3 khí gas tự nhiên (tương đương từ 4-7% lượng khí đốt cần thiết cho tạo 18.200 MW điện theo Kế hoạch Phát triển Điện 2007 Thái Lan) Sử dụng rơm rạ Việt Nam Ở nước ta sản xuất lúa hàng năm tạo vài chục triệu rơm rạ Riêng khu vực Đồng sơng Cửu Long năm có tới 15 triệu rơm Tuy nhiên, loại phế thải nông nghiệp thường nông dân đốt gây lãng phí làm nhiễm mơi trường Hiện nay, với việc ứng dụng tiến khoa học vào sản xuất, nhiều loại máy móc đưa vào gặt tuốt lúa Sau gặt xong nông dân tuốt lúa 43 đồng ruộng nên giảm nhiều công sức việc vận chuyển lúa (chưa tuốt) nhà tuốt Vì thế, rơm rạ phần lớn để lại ngồi đồng ruộng (chỉ phần nhỏ nơng dân đưa nhà để làm thức ăn cho gia súc mùa đơng) Phần rơm rạ ngồi đồng lại người dân đốt thành tro Đây việc làm gây hại cho môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ người dân Theo chuyên gia y tế, mù bụi ro đốt rơm rạ gây (đã xảy vào tháng 6/2009 Hà Nội) gây nhiễm khơng khí có hại sức khỏe người, trẻ em, người già người mắc bệnh đường hô hấp Trước đây, thu hoạch xong, người nông dân thường thu gom rơm rạ để sử dụng cho chăn nuôi, làm chất đốt, năm gần đây, nông dân không sử dụng vào việc mà thường đốt ruộng, vừa đỡ công vận chuyển vừa để tăng chất màu cho đất Do đốt vừa tuốt lúa lấy hạt, rơm cịn tươi nên khói mù mịt Thậm chí, việc đốt cịn khơng có lợi cho đồng ruộng đốt rơm rạ, chất hữu rơm rạ đất nhiệt độ cao biến thành chất vô Đốt rơm rạ cịn làm cho đồng ruộng bị khơ, chai cứng lượng nước lớn bị bốc q trình rơm rạ cháy, tình hình thiếu nước cho sản xuất thường xuyên xảy Như đốt rơm rạ điều nên tránh nên khuyến cáo bà sử dụng rơm rạ cho việc trồng nấm rơm, dự trữ làm thức ăn gia súc, ủ gốc trồng màu… Trong trường hợp khó vận chuyển cất giữ vận động tập thể mua máy đóng bánh rơm số xí nghiệp khuyến cáo có hiệu việc ép rơm rạ thành bánh giúp cho việc vận chuyển bảo quản rơm rạ dễ dàng Từ sử dụng rơm rạ cho nhiều mục đích khác Máy ép rơm sản xuất đưa vào sử dụng tỉnh An Giang, Đồng Tháp, TP Hồ Chí Minh Việc dùng rơm rạ cho mục đích làm giấy, sản xuất ethanol chưa áp dụng nước ta Sử dụng rơm để trồng nấm rơm Nấm rơm thực phẩm người dân nước châu Á ưa chuộng trồng phổ biến vùng nhiệt đới cận nhiệt đới Ở Việt Nam, nấm rơm trồng nhiều loại nguyên liệu khác lục bình, bã mía, rơm rạ,… nguyên liệu phổ biến mà người trồng nấm sử dụng rơm rạ Nấm rơm trồng nhiều nơi trồng khác nhau, từ nơi có nhiều ánh sáng mặt trời (trồng ngồi trời), đến nơi không chịu ảnh hưởng trực tiếp ánh sáng mặt trời (trồng nhà) Phổ biến trồng nấm rơm trời, tận dụng diện tích đất trống nơng hộ để đắp mơ trồng nấm Nấm rơm loại thực phẩm có nhiều chất dinh dưỡng với hàm lượng protein cao (2,66 - 5,05%) 19 acid amin (trong có loại acid amin không thay thế), không làm tăng lượng cholesterol máu Ngồi giá trị dinh dưỡng, nấm rơm có 44 thành phần chất xơ tương đối cao thành phần lipid thấp nên có khả phịng trừ bệnh huyết áp, chống béo phì, xơ cứng động mạch, chữa bệnh đường ruột… Trồng nấm rơm xem nghề mang lại hiệu kinh tế cao tỉnh miền Nam nước ta Sản lượng nấm rơm tăng theo cấp số nhân qua năm Từ năm 1990 đạt vài trăm tấn/năm, đến năm 2003 đạt 40.000 tấn/năm, Và năm nước sản xuất khoảng 100.000 nấm nguyên liệu Các tỉnh phía Nam sản xuất nấm rơm muối đóng hộp với sản lượng hàng nghìn năm xuất Thị trường tiêu thụ nấm ăn lớn Mỹ, Nhật Bản, Đài Loan/Trung Quốc nước châu Âu Mức tiêu thụ bình qn tính theo đầu người châu Âu châu Mỹ 2-3 kg/năm; Nhật, Úc khoảng kg/năm… Bên cạnh thị trường nước, lượng nấm tiêu thụ vài chục nghìn tấn/năm Ở nước ta, Đồng sơng Cửu Long có tiềm to lớn để phát triển nghề nấm Đồng sông Cửu Long cung ứng phần lớn nấm rơm cho nước, khu vực có đủ điều kiện để phát triển mạnh nghề trồng nấm rơm như:  Điều kiện tự nhiên: tỉnh phía Nam có chênh lệch nhiệt độ tháng nóng tháng lạnh khơng lớn nên trồng nấm rơm quanh năm  Bình quân lúa có khoảng 1,2 nguyên liệu trồng nấm (rơm, rạ) Nếu kể đến phế phẩm khác như: mạt cưa, lục bình, bã mía,… khu vực có nguồn nguyên liệu lớn để trồng nấm rơm  Trồng nấm khơng cần nhiều diện tích, chủ yếu tận dụng khoảng trống quanh nhà để chất nấm như: sân vườn, mái hiên,…  Tận dụng thời gian nhàn rỗi sản xuất nông nghiệp, đặc biệt vào mùa lũ, thời gian nhàn rỗi nơng dân nhiều, lại khơng có việc làm để tạo thu nhập việc giăng câu, giăng lưới Bên cạnh đó, việc trồng nấm rơm khơng địi hỏi kỹ thuật phức tạp nên lao động phụ tham gia trồng nấm rơm  Chi phí đầu tư cho việc trồng nấm thấp, chi phí tính 100m mô khoảng 256.000 đồng, lợi nhuận thu khoảng 950.000 đồng (Vũ Thị Phương Huệ, 2005) vòng quay vốn nhanh nên áp dụng nhiều hộ gia đình  Tạo thêm nguồn thực phẩm đem lại hiệu kinh tế Trồng nấm rơm mang lại hiệu kinh tế cho nơng hộ, cho xã hội mà cịn giải nguồn thực phẩm thiếu nước ta (Trung tâm UNESCO, 2004) Các địa phương phía Nam phát triển nấm rơm nhiều Phú Yên, trồng nấm rơm theo quy trình mới, hiệu kinh tế cao Trung tâm Công nghệ sinh học Việt 45 Nam lần triển khai đại trà huyện Sơn Hịa bước đầu nơng dân đón nhận Diện tích trồng nấm rơm An Giang tăng gấp năm lần theo khuôn khổ Đề án phát triển nghề trồng nấm rơm phương án hỗ trợ tín dụng phát triển trồng nấm rơm giai đoạn 2006 - 2010 tỉnh An Giang, năm 2006, Chi cục Hợp tác xã Phát triển nông thôn tỉnh doanh nghiệp đầu tư xây dựng 11 sở sơ chế tiêu thụ nấm Ngồi cịn có địa phương khác phát triển trồng nấm Sóc Trăng (trồng nấm rơm Sóc Trăng đem lại thu nhập cao cho người nông dân giá trị kinh tế xuất nó), Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp (với làng nấm Tân Hòa tiếng) Tại miền Bắc, nhiều địa phương thành công với việc trồng nấm rơm như: xã Nghĩa Thái, huyện Nghĩa Hưng (Nam Ðịnh), xã Khánh Trung, huyện Yên Khánh (Ninh Bình), với hỗ trợ Trung tâm Cơng nghệ Sinh học thực vật - Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam UBND tỉnh Ninh Bình có Quyết định số 1297, phê duyệt dự án "Xây dựng trung tâm sản xuất giống chế biến nấm xuất Hương Nam…” Tại tỉnh Bắc Ninh, nông dân tận dụng rơm, rạ để sản xuất nấm thực phẩm Trung tâm Thông tin ứng dụng tiến KH&CN (Sở KH&CN tỉnh Bắc Ninh) phối hợp với Phịng Nơng nghiệp PTNT n Phong xây dựng mơ hình sản xuất nấm ăn (nấm mỡ nấm sò) số hộ nông dân xã địa bàn huyện, bước đầu đánh giá phù hợp đem lại hiệu kinh tế cao Mặc dù phong trào trồng nấm ăn nấm dược liệu phát triển 40 tỉnh, thành phố nước sản lượng nấm đạt khoảng 200 nghìn tấn/năm Ðể đạt triệu nấm hàng hóa/năm vào năm 2010 năm (bằng sản lượng nấm tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc) mục tiêu ngành nông nghiệp phát triển nông thôn đề ra, phải giải nhiều việc Trước hết xác định trồng nấm trở thành nghề địa phương nơng, từ mục tiêu kế hoạch phát triển sản xuất nấm đưa vào chương trình kinh tế - xã hội năm quyền cấp Cần triển khai cụ thể, giúp người nơng dân dễ tiếp nhận Có chế, sách hỗ trợ giống giao quyền sử dụng đất cách hợp lý, tạo điều kiện cho người dân vay vốn thuận lợi, nhằm khuyến khích việc mở rộng quy mơ trang trại, gia trại hợp tác xã chuyên canh sản xuất nấm hàng hóa nơng thơn Sử dụng rơm rạ để sản xuất phân hữu vi sinh Hiện nhiều tỉnh thành nước ứng dụng công nghệ vi sinh phân hủy rơm rạ để làm phân bón Chẳng hạn, tỉnh Quảng Nam, người dân ứng dụng công nghệ vi sinh phân hủy rơm rạ để làm phân bón Hội An Kết sử dụng phân hữu vi sinh từ phế phẩm nông nghiệp cho thấy phát triển tốt so với mẫu đối chứng mật độ gieo trồng, xanh, mượt, cao, khoẻ đặc biệt hạn chế nấm bệnh cho trồng 46 Tại Hải Dương, huyện Bình Giang kết hợp với công ty cổ phần công nghệ sinh học Fitohoocmon Công ty TNHH NAB thử nghiệm thành công mơ hình xử lý rơm rạ ủ làm phân hữu vi sinh phục vụ cho sản xuất lúa gạo an tồn xã Nhân Quyền xã Thái Hịa, huyện Bình Giang với 280 rơm rạ xử lý Huyện Bình Giang huyện điểm sản xuất lúa tỉnh Hải Dương với diện tích gieo cấy 12.600 ha/ năm lượng rơm rạ sau thu hoạch lớn Nếu dùng men vi sinh tạo nguồn phân ủ giảm lượng chi phí lớn đầu vào cho nông dân cải tạo đất giảm thiểu ô nhiễm môi trường Đồng thời tạo sản phẩm nơng nghiệp an tồn cho sức khỏe cộng đồng, hướng tới thương hiệu gạo an toàn chất lượng Rơm rạ sau thu hoạch hộ nông dân thu gom tập kết vào mộ địa điểm thuận lợi cho việc ủ thu gom gia đình Việc dùng men vi sinh xử lý rơm làm phân hữu có phục vụ cho sản xuất lúa gạo an toàn tận dụng toàn lượng rơm rạ nông nghiệp sau vụ thu hoạch lúa với chế phẩm sinh học tạo nguồn phân ủ bón lót cho trồng, cải tạo đất, đảm bảo suất trồng, tạo sản phẩm lúa an tồn tồn dư khơng cịn tồn dư hóa chất độc hại sản phẩm lúa, góp phần bảo vệ mơi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng Để sử dụng rơm rạ thành phân bón cho đồng ruộng, Viện Cơng nghệ Sinh học (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) áp dụng thành cơng phương pháp sản xuất phân bón từ rơm rạ ruộng công nghệ vi sinh Đây giải pháp thiết thực, hữu ích hiệu kinh tế cao Công nghệ triển khai thành cơng diện rộng tỉnh phía Bắc từ năm 2004 đến Áp dụng phương pháp không giúp cho đồng ruộng tăng độ phì nhiêu nhiều, giảm chi phí đầu tư, tăng thêm lợi nhuận sản xuất lúa mà giải vấn đề ô nhiễm môi trường từ rơm rạ Phương pháp xử lý rơm rạ thành phân bón hữu sau: Sau vụ gặt, nông dân cần thu gom rơm rạ vào góc ruộng, hịa chế phẩm vi sinh (sản phẩm vi sinh Viện Công nghệ sinh học cung cấp) với nước phân NPK tưới lên rơm rạ Sau tưới chế phẩm sinh học che phủ rơm rạ nilon lấy bùn trát kín thành đống lớn, sau 17- 25 ngày rơm rạ mủn trở thành loại phân bón tốt cho trồng Số phân cần san ruộng để tăng độ phì cho diện tích ruộng đó, khơng cần phải vận chuyển xa Dùng bón lót trước trồng cây, loại phân giúp giảm từ 20-30% lượng phân hóa học làm tăng suất trồng từ 5-7% Hàng năm, nông dân đổ xuống đồng ruộng lượng lớn phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật làm cho cấu trúc đất bị thay đổi Nếu tiếp tục vậy, đồng ruộng dần độ phì nhiêu, môi trường ô nhiễm, sức khoẻ người bị ảnh hưởng Do vậy, việc sử dụng rơm, rạ làm phân bón hữu có ý nghĩa lớn mặt kinh tế, xã hội 47 Một số ứng dụng khác sử dụng rơm rạ nước ta Ngoài dùng rơm rạ trồng nấm rơm, sản xuất phân bón hữu cơ, rơm rạ sử dụng để làm vật liệu xây dựng, đệm lót, tránh va đập cho sản phẩm nông nghiệp gốm sứ… trình vận chuyển Tại xã Mỹ Yên, Long Hiệp (huyện Bến Lức, Long An), rơm chủ vựa thu mua từ cánh đồng lúa mùa xã Long Khê, Long Định, Phước Lý, Phước Toàn, Phước Vân… (thuộc huyện Bến Lức, Cần Đước, Cần Giuộc) để cung cấp cho vựa dưa, trái cây, xí nghiệp thuỷ tinh, trang trại ni bị, xuất khẩu… Rơm rạ sử dụng để sản xuất bê tơng siêu nhẹ rẻ Ơng Trần Văn Lượng (Nhật Tựu, Kim Bảng, Hà Nam) nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất bê tông siêu nhẹ theo quy trình riêng Theo đó, ngun liệu làm bê tơng hóa chất (làm từ nhựa thông, keo da trâu nấu cô đặc từ da trâu), xi măng PC40, cát xỉ than, mùn cưa trấu bổi rơm rạ, lõi bắp ngô Các nguyên liệu trộn với dung dịch tạo bọt nước để tạo thành vữa bê tông nhẹ Cách làm vừa tận thu sản phẩm phế thải nông nghiệp, môi trường sống vừa hạ giá thành sản phẩm (có giá từ 900.000 - 950.000đ/m3 Trong đó, giá nhập ngoại từ 1,3 1,8 triệu đồng/m3) Qua thử nghiệm cho thấy, loại bê tông siêu nhẹ có ưu điểm cách nhiệt, cách âm tốt, không gây tải trọng ngang, không thấm nước, không dẫn điện, khả chống cháy cao Ngoài ra, loại bê tông nhẹ giúp giảm khoảng 25 - 30% chi phí xây dựng so với vật liệu khác, giảm 20 - 50% kết cấu móng ban đầu, giảm 70% lượng vữa xây so với gạch thông thường Các loại dùng để xây vách ngăn, chống nóng cho nhà Theo phân tích cho thấy, nguồn phế phẩm rơm rạ nước ta chủ yếu xử lý cách đốt ngồi đồng, bên cạnh việc sử dụng để trồng nấm phát triển Do có nhiều ngun nhân cịn tồn tại, thiếu kinh phí, thiếu cơng nghệ, thiếu biện pháp khuyến khích tài nên rơm rạ nước ta chưa trọng sử dụng nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học KẾT LUẬN Trồng nấm coi phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ có hiệu nguồn đầu mẩu rơm rạ dùng quay vịng lại Nấm giàu protein loại thực phẩm ăn ngon Sản lượng trồng nấm nước trồng lúa liên tục gia tăng năm gần Việc trồng nấm từ rơm rạ giới khuyến cáo phương pháp thay để giảm nhẹ vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến phương pháp xử lý đốt trời hay cầy xới với đất Trồng nấm rơm rạ mang lại biện pháp khuyến khích kinh tế nghề nơng, coi nguồn phế thải nguồn nguyên liệu có giá 48 trị phát triển sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất loại nấm giàu chất dinh dưỡng giúp toán loại phế thải theo cách thân thiện môi trường Tuy nhiên phương pháp tận dụng với số lượng lớn nguồn phế thải rơm rạ phát sinh Việc sử dụng rơm rạ cho ứng dụng lượng phương pháp tối ưu thực được, ngoại trừ công nghệ đốt công nghệ tiên tiến sản xuất nhiên liệu từ rơm rạ giai đoạn R-D bảo hộ sáng chế, việc sử dụng cơng nghệ địi hỏi tập trung đầu tư nghiên cứu Đối với cơng nghệ đốt, cịn tồn nhiều khó khăn mặt kỹ thuật sử dụng rơm rạ Dù vậy, vấn đề vượt qua cách dùng biện pháp bổ sung Tuy nhiên, thách thức chủ yếu để đáp ứng nguồn cung nguyên liệu rơm rạ phục vụ cho vận hành liên tục nhà máy, khó khăn lớn cung ứng hậu cần Như vậy, q trình đốt kết hợp (co-combustion) có hội tốt việc sử dụng rơm rạ Cơng nghệ metan hóa sinh học giai đoạn R-D khía cạnh kinh tế chưa rõ ràng Khả ứng dụng rơm rạ để sản xuất lượng khơng kinh tế vấn đề cung ứng hậu cần không tổ chức tốt Như vậy, ước tính mặt lý thuyết sản xuất lượng giấc mơ Cách tiếp cận thực tế triển khai giải pháp công nghệ cho ứng dụng cụ thể, chẳng hạn thu thập nguồn rơm rạ vịng bán kính khoảng 2550 km, áp dụng cơng nghệ đốt trực tiếp, nguồn rơm rạ nên đóng thành kiện đồng trước vận chuyển Một số nước sản xuất lúa gạo châu Á có kinh nghiệm thành cơng việc đóng kiện rơm rạ đồng trước vận chuyển cho ứng dụng khác Hoặc thực cơng nghệ than hóa quy mơ nhỏ Ở cần có nghiên cứu kỹ càng, đánh giá xem liệu việc áp dụng than sinh khối hay than củi cầy xới vào đất có mang lại nhiều ích lợi không so với việc sử dụng chúng để làm nguồn lượng Do than sinh khối (biochar) hay than củi có hàm lượng lượng vào khoảng 30 Mj/kg, việc phân tích đánh giá cân lượng cacbon điều cần thiết Trong ứng dụng cơng nghệ đốt, có chi phí phát sinh cho công đoạn bổ sung thu thập, vận chuyển, trì (bảo dưỡng), việc bổ sung thêm đá vơi vận hành có hiệu suất thấp Vì vậy, thơng qua sách, phủ nước cần tạo biện pháp hỗ trợ, nhằm khuyến khích nghiên cứu ứng dụng thành cơng cơng nghệ, tạo biện pháp khuyến khích mặt tài để trang trải rủi ro việc sử dụng rơm rạ cho ứng dụng lượng Bằng cách thực biện pháp vậy, phủ nước thuyết phục người nơng dân khơng đốt rơm rạ ngồi trời, thực thi quy định chống ô nhiễm môi trường tận dụng nguồn nguyên liệu Biên soạn: Phịng Phân tích Thơng tin 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Butchaiah Gadde, Sebastien Bonnet, Christoph Menke, Savitri Garivait: Air pollutant emissions from rice straw open field burning in India, Thailand and the Philippines Environmental Pollution 157 (2009), Elsevier Parameswaran Binod, Raveendran Sindhu, Reeta Rani Singhania, Surender Vikram: Bioethanol production from rice straw: An overview Centre for Biofuels, National Institute for Interdisciplinary Science and Technology, CSIR, Trivandrum 695 019, India, 9/2009 Buljit Buragohain, Pinakeswar Mahanta, Vijayanand S Moholkar: Biomass gasification for decentralized power generation: The Indian perspective Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 2010 Maria Iranzo, Jose V Ca~ nizares, Luis Roca-Perez: Characteristics of rice straw and sewage sludge as composting materials in Valencia (Spain) Bioresource Technology 95 (2004) 107– 112, Elsevier Butchaiah Gadde, Christoph Menke, Werner Siemers, and Suneerat Pipatmanomai: Technologies for energy use of rice straw: a review International Rice Research Institute, 2/2007 Ruihong Zhang, Xiujin Li, J.G Fadel: Oyster mushroom cultivation with rice and wheat straw Bioresource Technology 82 (2002) 277-284 Elsevier National Renewable Energy Laboratory: Gridley Ethanol Demonstration Project Utilizing Biomass Gasification Technology: Pilot Plant Gasifier and Syngas Conversion Testing NREL, 2/2005 Tritib Suramaythangkoor, Shabbir H Gheewala: Potential alternatives of heat and power technology application using rice straw in Thailand Applied Energy, 87 (2010) Elsevier Chengying Yu, Hong Liu, Yidong Xing, N.S Manukovsky: Bioconversion of rice straw into a soil-like substrate Acta Astronautica 63 (2008), ScienceDirect Chuen-Shii Chou, Sheau-Horng Lin, Wen-Chung Lu: Preparation and characterization of solid biomass fuel made from rice straw and rice bran Fuel Processing Technology, 90 (2009), Elsevier Kiran L Kadama, Loyd H Forrest, W Alan Jacobson: Rice straw as a lignocellulosic resource: collection, processing, transportation, and environmental aspects Biomass and Bioenergy 18 (2000) Pergamon United Nations Conference on Trade and Development: Biofuel production technologies: status, prospects and implications for trade and development New York and Geneva, 2008 Yanfeng He, Yunzhi Pang, Yanping Liu: Physicochemical Characterization of Rice Straw Pretreated with Sodium Hydroxide in the Solid State for Enhancing Biogas Production Energy & Fuels 2008 Rajeev K Sukumaran, Vikram Joshua Surender, Raveendran Sindhu: Lignocellulosic ethanol in India: Prospects, challenges and feedstock availability Bioresource Technology, Elsevier 2009 Li Jingjing, Zhuang Xing, Pat DeLaquil: Biomass energy in China and its potential Energy for Sustainable Development, Volume V, No 4, 12/2001 Yukihiko Matsumuraa, Tomoaki Minowab, Hiromi Yamamoto: Amount, availability, and potential use of rice straw (agricultural residue) biomass as an energy resource in Japan Biomass and Bioenergy 29 (2005), Elsevier Alejandro Rodrıguez, Ana Moral, Luis Serrano: Rice straw pulp obtained by using various methods Bioresource Technology 99 (2008), Elsevier Jingyi Han, Arthur P.J Mol, Yonglong Lu: Small-scale bioenergy projects in rural China: Lessons to be learnt Energy Policy 36 (2008), Elsevier Báo Lao động, 5/01/2010 Báo điện tử Bắc Ninh, 11/12/2009 Sở KH&CN Hải Dương, 11/06/2009 Báo Khoa học Đời Sống, 23/12/2009 Diễn đàn Nhà báo Môi trường Việt Nam (http://www.vfej.vn/vn/chi_tiet/21560/phan_huu_co_tu_rom_ra) http://www.kinhtenongthon.com.vn/printContent.aspx?ID=13534 50