1.3.2.1. Tình hình thu gom và sử dụng chất thải rắn nông nghiệp ở Việt Nam
Ở nước ta hiện nay, với sự gia tăng sản lượng lúa gạo và đẩy mạnh trồng trọt, việc quản lý các sản phẩm phụ của cây trồng đang trở thành một vấn đề lớn trong môi trường nông nghiệp.
Trong các hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường được người dân thu về làm nhiên liệu đun nấu (23% tổng lượng rơm rạ) hoặc làm thức ăn cho gia súc (33,5%) [39]. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, do kinh tế phát triển, rơm rạ ít được sử dụng theo các mô hình truyền thống như đun nấu, lợp nhà, làm thức ăn gia súc hay sản xuất phân bón hữu cơ. Nhìn chung, các hình thức thu gom, sử dụng và xử lý các phụ phẩm nông nghiệp, mà chủ yếu là rơm rạ, là khá đa dạng và không thống nhất. Tùy theo điều kiện từng vùng và tập quán sử dụng của từng địa phương mà hình thức thu gom, sử dụng và xử lý rơm rạ sau thu hoạch cũng rất khác nhau. Một hình thức xử lý rơm rạ mới xuất hiện và ngày càng có xu hướng phổ biến đó là đốt bỏ rơm rạ trực tiếp trên đồng ruộng (Bảng 1.9), đặc biệt là ở các vùng nông thôn gần với các đô thị lớn.
31
Bảng 1.9. Tỷ lệ các hình thức sử dụng rơm rạ tại Việt Nam (%) TT Hình thức sử dụng rơm rạ Rơm Rạ 1 Đốt bỏ tại ruộng 24,0 7,0 2 Đun nấu 16,0 7,0 3 Cày vùi 3,0 50,0 4 Ủ compost 8,0 11,0 5 Thức ăn gia súc 33,5 0,0 6 Chất độn chuồng 3,0 7,0 7 Khác 12,5 18,0
Nguồn: Mai Văn Trịnh, 2012 [41]
Với đặc điểm của một nền nông nghiệp sản xuất nhỏ, việc thu gom và sử dụng rơm rạ đều bằng các hình thức thủ công. Rơm rạ thường được dự trữ ngoài trời nên phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết, chưa khai thác được hết lợi ích từ lượng rơm đã dự trữ.
Do đặc điểm sản xuất nhỏ, manh mún, các phụ phẩm nông nghiệp thường phân tán và không tập trung, việc thu gom, sử dụng và xử lý chủ yếu do các hộ gia đình tự làm theo cách riêng của mình. Họ có thể tự xử lý tại khu vực sinh sống bằng cách chôn lấp, đốt, sử dụng vào mục đích khác hoặc chất đống trong khu vực vườn nhà/khu công cộng .
Lượng rơm rạ được thu gom, sử dụng hiện nay không nhiều, phần lớn người dân đốt trực tiếp trên đồng ruộng để giải phóng mặt bằng cho các vụ sản xuất tiếp theo. Đây là sự lãng phí rất lớn phụ phẩm trong nông nghiệp và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cao.
Bên cạnh đó, trước yêu cầu phát triển nhanh về chăn nuôi gia súc, một phần phụ phẩm chủ yếu là rơm được tận thu làm thức ăn cho trâu, bò. Rơm rạ được thu gom mang về tập trung và sử dụng dần trong năm. Đây là phương pháp bảo quản rơm đơn giản và phổ biến rộng rãi nhất hiện nay. Theo nghiên cứu của Mai Văn Trịnh (2012), tỷ lệ sử dụng phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta như được trình bày ở hình 1.2.
32
Tỷ lệ sử dụng rơm Tỷ lệ sử dụng rạ
Tỷ lệ sử dụng trấu Tỷ lệ sử dụng phụ phẩm từ cây ngô
Hình 1.2. Tỷ lệ sử dụng một số loại phụ phẩm cây trồng chủ yếu
Nguồn: Mai Văn Trịnh, 2012 [41]
Ở Việt Nam, việc tái sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp sản xuất phân bón còn rất hạn chế mặc dù hiện nay nhu cầu sử dụng phân bón hữu cơ tại Việt Nam là rất lớn, ước tính khoảng 13 triệu tấn/năm trong khi công suất sản xuất của các nhà máy sản xuất phân bón hữu cơ trong nước chỉ đạt 500 nghìn tấn/năm [15].
Rơm rạ còn có thể tận dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau, như được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm hóa chất, tận dụng cho một loạt các ứng dụng như làm các tấm lợp nhà, cách nhiệt, panel tường hay làm giấy,…Rơm rạ có thể được tận dụng để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau trong các lĩnh vực nông nghiệp, sản xuất hóa chất, công nghiệp và xây dựng (Bảng 1.10).
33
Bảng 1.10. Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp và sản xuất hóa chất
Cách xử lý Ứng dụng
Phủ đất
Phủ một lớp rơm rạ lên bề mặt đất vừa bảo vệ bề mặt đất khỏi bị xói mòn rửa trôi, giữ ẩm, chống cỏ dại và sương muối vừa từ từ cung cấp mùn cho đất do sản phẩm phân hủy (mục) rơm rạ Ủ phân Trả lại chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng lại
cho đất, tăng độ phì đất
Lót ổ cho gia súc, gia cầm Chống rét cho gia súc, gia cầm
Chất nền trong trồng trọt
Rơm rạ có thể sử dụng làm chất nền để trồng nhiều loại cây trồng: dưa chuột, cà chua, cây cảnh…
Nuôi giun Sử dụng làm vật liệu nuôi giun
Trồng cây cảnh Rơm thô hoặc nghiền đều có thể sử dụng như giá thể để trồng cây cảnh
Trộn bùn thải Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống Thủy phân Tạo ra Pentaza, glucoza và linhin, các thành
phần tan trong nước Các quá trình nhiệt phân Tạo ra khí tổng hợp
Xử lý kết hợp Sử dụng làm tấm xơ ép và alcohol Hòa tan xenluloza nhớt Làm sợi nhân tạo tổng hợp
Linhin bột Làm chất keo dán
Thủy phân axit – lên men Tạo ra Glucoza, xenluloza hay xiro xyloza Lên men vi sinh vật Tạo ra Protein đơn bào
Metan hóa hay ủ yếm khí Tạo ra Metan và cacbon dioxit cùng với các khí khác
Nguồn: Đậu Thế Nhu (2008) [30]
Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã thực hiện nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để tạo nền thâm canh tăng năng suất chất lượng nông sản và giảm thiểu
34
lượng phân khoáng bón cho cây trồng trong cơ cấu có lúa. Kết quả cho thấy phụ phẩm nông nghiệp có vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ phì nhiêu đất, nâng cao hiệu lực phân bón và tăng năng suất, chất lượng cây trồng; giảm thiểu lượng phân khoáng sử dụng và nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất nông nghiệp [53].
Tuy có nhiều tiềm năng, nhưng cho đến nay việc khai thác sử dụng rơm rạ vẫn còn rất nhiều hạn chế. Các nguyên nhân chủ yếu liên quan là: các trở ngại về vấn đề kỹ thuật, tính khả thi về kinh tế, nhất là liên quan đến các vấn đề thu hoạch, vận chuyển và bảo quản.
Bên cạnh các phụ phẩm nông nghiệp, các chất thải rắn trong chăn nuôi và bao bì chứa hóa chất bảo vệ thực vật và phân bón cũng là nguồn gây ô nhiễm môi trường khá phổ biến ở các vùng nông thôn Việt Nam. Theo tính toán của các chuyên gia, hàng năm tổng đàn gia súc, gia cầm của nước ta thải vào môi trường khoảng 80 triệu tấn chất thải rắn [28]. Đây là một trong các nguồn chất thải lớn có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường ở nông thôn nước ta. Kết quả thống kê năm 2010 cho thấy, cả nước có khoảng 8.500.000 hộ có chuồng trại chăn nuôi quy mô hộ gia đình; khoảng 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung. Phần lớn các trang trại chăn nuôi tập trung quy mô lớn có hệ thống xử lý chất thải với các loại công nghệ khác nhau, nhưng hiệu quả xử lý chưa triệt để. Chăn nuôi hộ gia đình mới có khoảng 70% tương ứng với khoảng 5.950.000 hộ có chuồng trại chăn nuôi, trong đó mới có khoảng 8,7% hộ chăn nuôi có công trình khí sinh học (hầm biogas). Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm khoảng 10%. Còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải vật nuôi và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường. Số trang trại chăn nuôi có hệ thống xử lý chất thải bằng biogas khoảng 67% [8].
Đồng thời, việc chăn thả gia súc bừa bãi, giết mổ gia súc không theo đúng quy định nên hiện tượng phân, lông gia súc, gia cầm giết mổ, xác động vật vẫn còn bắt gặp ở khá nhiều nơi, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Các loại vỏ hộp, bao bì đựng hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu được thải bỏ bừa bãi
35
ngay trên đồng ruộng hoặc bỏ lẫn cùng với rác thải sinh hoạt. Hiện chưa có các hình thức thu gom hữu hiệu trong quản lý cũng như tiêu hủy bao bì một cách an toàn và hiệu quả.
1.3.2.2. Một số hình thức xử lý chất thải rắn nông nghiệp ở Việt Nam - Sản xuất phân hữu cơ:
Sản xuất phân bón hữu cơ chủ yếu từ việc tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp đặc biệt là rơm rạ với nhiều hình thức xử lý khác nhau. Nguyên tắc chung của hình thức này là thông qua quá trình phân huỷ sinh học có điều kiện, các thành phần hữu cơ của chất thải rắn nông nghiệp được chuyển hoá thành sản phẩm có thể cải thiện độ phì của đất. Đã có nhiều công trình trên thế giới nghiên cứu về quá trình phân huỷ hiếu khí của chất thải hữu cơ dạng rắn, trong đó đã xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ và một số yếu tố hoá, sinh học trong quá trình chuyển hoá chất hữu cơ. Hình thức phổ biến sản xuất phân hữu cơ từ phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta là làm chất độn chuồng để tạo ra phân chuồng, vùi tại chỗ trong những điều kiện nhất định hoặc ủ phân compost (thường có bổ sung các chế phẩm vi sinh vật để tăng tốc độ phân hủy hữu cơ). Tuy nhiên, các hình thức này được áp dụng phổ biến ở khu vực nông thôn Việt Nam nhưng thường ở quy mô nhỏ, hộ gia đình, chưa có nhà máy nào được xây dựng phục vụ xử lý chất thải hữu cơ khu vực nông thôn.
Quá trình ủ sinh học tạo phân compost là một phương pháp truyền thống, được áp dụng phổ biến và có hiệu quả ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam. Các phụ phẩm trong quá trình trồng trọt hoặc thu hoạch, phân chuồng trong chăn nuôi… chứa các thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tốt. Quá trình ủ áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, lúc đầu là khử nước, sau đó là xử lý cho tới khi thành xốp và ẩm. Độ ẩm và nhiệt độ được kiểm tra để giữ cho vật liệu luôn luôn ở trạng thái hiếu khí trong suốt thời gian ủ. Quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ quá trình oxy hóa sinh hóa các chất thối rữa. Sản phẩm cuối cùng là quá trình phân hủy CO2, nước và các hợp chất hữu cơ bền vững như: linhin, xenlulo, sợi… Công nghệ ủ đống thực chất là một quá trình phân giải phức tạp các hyđrat các bon, gluxit, lipit và protein với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí. Các
36
điều kiện pH, độ ẩm, thoáng khí càng tối ưu thì vi sinh vật càng hoạt động mạnh và quá trình ủ càng kết thúc sớm. Tùy theo công nghệ mà vi khuẩn kỵ khí hoặc vi khuẩn hiếu khí sẽ chiếm ưu thế. Công nghệ ủ đống có thể là ủ tĩnh thoáng khí cưỡng bức, ủ luống có đảo định kỳ hoặc vừa thổi khí vừa đảo, cũng có thể là ủ dưới hố [28]. Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu sử dụng các chế phẩm sinh học để xử lý rơm rạ rất được quan tâm, khi bổ sung vi sinh vật vào rơm rạ như Arpergillus, Trichoderma, Penicillium, Pseudomonas, Bacillus và Azotobacter, Pleurotus sojarcaju và Trichoderma viride thì rơm rạ phân hủy nhanh hơn. Một trong những thành tựu gần đây của Viện Lúa ĐBSCL là nghiên cứu, tuyển chọn và sản xuất thành công chế phẩm Trichoderma có khả năng xử lý rơm rạ trực tiếp ngoài đồng, với quy mô lớn, giảm chi phí thu gom rơm, vận chuyển và đánh đống ủ. Kết quả bước đầu đã tận dụng được nguồn rơm rạ tại chỗ phục vụ cho sản xuất lúa, góp phần ổn định sự bền vững cho đất lúa thâm canh và năng suất, giảm chi phí phân bón hóa học và góp phần gia tăng hiệu quả kinh tế trồng lúa, đáp ứng chiến lược sản xuất nông nghiệp bền vững và bảo vệ tốt môi trường [48].
Trong khuôn khổ các nghiên cứu về phân bón vi sinh, Viện Môi trường Nông nghiệp đã nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm vi sinh vật sản xuất phân hữu cơ nhằm xử lý chất thải hữu cơ thành cơ chất trồng cây. Một số sản phẩm vi sinh vật có khả năng phân giải chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt, nước thải nuôi trồng thuỷ sản và nước thải chế biến cũng đã được Viện Công nghệ sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam, Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Công nghiệp Thực phẩm và một số công ty nghiên cứu, ứng dụng tương đối thành công trong sản xuất (trích theo [53]).
- Sản xuất khí sinh học:
Việc xử lý chất thải nông nghiệp cũng được thực hiện bởi quá trình ủ sinh học thu hồi biogas. Đây là phương pháp đem lại hiệu quả kinh tế cao và cải thiện đáng kể điều kiện môi trường khu vực dân cư nông thôn trong việc xử lý chất thải chăn nuôi để tạo ra khí đốt cho gia đình, nguồn phân hữu cơ an toàn bón ruộng, nước thải của túi ủ
37
biogas dùng nuôi tảo, thực vật phù du khác và làm thức ăn giàu dinh dưỡng cho cá nên phương pháp này nhanh chóng được người dân chấp nhận.
Tiêu biểu như dự án phát triển thị trường khí sinh học giai đoạn 2006-2009 ở các tỉnh Thanh Hoá, Hưng Yên, Bắc Giang, Thái Nguyên và Hà Tây (cũ) của Công ty Cổ phần Môi trường và Năng lượng tái tạo (RCEE) xây dựng, dự án giúp xây dựng 3.160 hầm khí sử dụng công nghệ hầm khí sinh học VACVINA. Dự án “Chương trình hầm khí sinh học cho ngành chăn nuôi tại một số tỉnh ở Việt Nam” giai đoạn 2003- 2011 là chương trình phát triển hầm khí sinh học lớn nhất tại Việt Nam được hỗ trợ từ Chính phủ Hà Lan và Cục Chăn nuôi của Bộ NN&PTNT. Trong giai đoạn đầu (2003-2006), chương trình được triển khai tại 12 tỉnh thành và xây dựng được 18.000 hầm khí sinh học. Trong giai đoạn hai (2006-2011) chương trình xây dựng được 150.000 hầm khí sinh học tại 35 tỉnh thành, cung cấp năng lượng khí sử dụng cho 800 nghìn người, mang lại hiệu quả kinh tế và cải thiện cuộc sống cho các hộ gia đình trong sử dụng và vận hành. Các dự án nghiên cứu về cải tiến công nghệ khí sinh học để xử lý nước thải, chất thải gia súc do Trung tâm Nghiên cứu và Tư vấn thuộc Sở Công Thương các tỉnh như Ninh Thuận, Quảng Nam, Bà Rịa Vũng Tàu, Tây Ninh… thực hiện [28].
Hình 1.3. Tỷ lệ xử lý chất thải rắn trong chăn nuôi
CHẤT THẢI CHĂN NUÔI Phân 29% Biogas 14% Bán 20 % Nuôi cá 18 % MT xung quanh 19%
38
Việc xử lý chất thải rắn trong chăn nuôi đối với các hộ gia đình còn tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của người dân. Trong đó, ủ phân chiếm tỷ lệ cao nhất (29%) và khá phổ biến ở nước ta [28]. Phương pháp này tuy không đòi hỏi đầu tư nhiều song tốn rất nhiều công lao động để tiến hành công việc và thời gian ủ kéo dài (hình 1.3).
- Chế biến thức ăn trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản:
Hình thức này chủ yếu sử dụng phân gia súc được ủ với chế phẩm men vi sinh để thay thế một phần thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Giải pháp tận dụng rơm rạ làm thức ăn chăn nuôi cũng đã được người dân áp dụng từ lâu. Tuy nhiên, để tăng giá trị dinh dưỡng cũng như tăng cường chức năng tiêu hóa cho gia súc thì rơm rạ cần được xử lý bằng phương pháp kiềm đạm hóa. Đây là một phương pháp rất hữu ích, giải quyết bài toán khan hiếm thức ăn cho gia súc trong mùa đông. Đồng thời, với biện pháp kiềm đạm hóa (ủ với phân urê) lượng đạm dinh dưỡng sẽ tăng gấp 5 lần so với lượng đạm có trong rơm bình thường. Loại thức ăn này còn có thể kích thích tiêu