phẩm dùng trong sản xuất nông nghiệp.
Như ựã nói ở trên, phế thải ựồng ruộng có một vai trò rất quan trọng ựối với mọi hoạt ựộng của con người. Ngoài các ắch lợi thông thường như làm chất ựốt, làm thức ăn chăn nuôi,Ầ Thời gian gần ựây, trên thế giới và Việt
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 18
Nam ựã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vi sinh vào xử lý rác thải, phế thải nông nghiệp ựể sản xuất phân bón hữu cơ và sản xuất năng lượng,Ầ phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất.
2.3.2.1. Làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ sinh học
Xu thế hiện nay là phát triển một nền nông nghiệp bền vững - nông nghiệp hữu cơ. Nhu cầu sử dụng phân hữu cơ ngày càng nhiều, trong khi ựó phân hữu cơ từ phân gia súc, gia cầm, cây phân xanh,Ầ ngày càng bị thiếu hụt, không thể ựáp ứng ựủ cho nhu cầu thâm canh như hiện nay. Mặt khác, ở Việt Nam hiện nay có nhiều vùng ựang duy trì tập quán ựốt tàn dư thực vật như rơm rạ, thân và lá các cây ngô, ựậu,Ầ ựã làm mất ựi một lượng khá lớn các chất dinh dưỡng, trong khi ựó các chất hữu cơ này có thể trả lại cho ựất.
Hàng năm, nước ta chỉ sản xuất ựược khoảng 2.669.137 tấn phân bón ựáp ứng ựược 8% nhu cầu về phân ựạm, 65% nhu cầu về phân lân của sản xuất nông nghiệp, phần còn lại phải nhập khẩu từ nước ngoài ựặc biệt là kali phải nhập khẩu 100%. Trong giai ựoạn 2005 - 2010 dự tắnh hàng năm nhu cầu sản xuất cần khoảng 1.504 ngàn tấn ựạm, 813 ngàn tấn P2O5, 598 ngàn tấn K2O. Tương ựương với 3.269 ngàn tấn phân ure, 5.081 ngàn tấn phân lân và 997 ngàn tấn phân kali. Nếu hàng năm ta tận dụng ựược nguồn phế thải nông nghiệp sẽ giảm ựược 10 - 20% lượng phân khoáng và như vậy thì chúng ta ựã tiết kiệm ựược khoảng 110 - 221 triệu USD. [Manfred Oepen, 1999]
đứng trước sự thiếu hụt về phân hữu cơ, sự suy thoái của ựất do việc lạm dụng quá mức phân bón hóa học, sự ô nhiễm môi trường do rác thải phế thải gây ra. Cùng với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học, các nhà khoa học Việt Nam ựã và ựang nghiên cứu nhằm ứng dụng công nghệ VSV ựể sản xuất phân hữu cơ và phân hữu cơ vi sinh từ nguồn rác thải, phế thải sẵn có bón cho cây trồng. Những nghiên cứu này có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế, xã hội cũng như môi trường.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 19
Quá trình ủ sinh học tạo phân compost là một phương pháp truyền thống, ựược áp dụng phổ biến và có hiệu quả ở các nước ựang phát triển, trong ựó có Việt Nam. Quy trình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ phế thải bao gồm các giai ựoạn:
[Nguồn: Manfred Oepen, 1999]
Hình 2.2. Quy trình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ của nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ
Các phế phụ phẩm trong quá trình trồng trọt và thu hoạch, phân chuồng trong chăn nuôi, Ầ chứa các thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tốt. Quá trình ủ áp dụng với chất thải hữu cơ không ựộc hại, lúc ựầu là khử nước, sau là xử lý cho ựến khi nó thành xốp và ẩm. độ ẩm và nhiệt ựộ ựược kiểm tra ựể giữ cho vật liệu luôn luôn ở trạng thái hiếu khắ trong suốt
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 20
thời gian ủ. Quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ quá trình oxy hóa sinh học các chất thối rữa. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy là CO2, H2O và các bã mùn hữu cơ,Ầ Sau ựó sản phẩm ựược ựưa qua sàng phân loại ựể loại bỏ các chất trơ. Cuối cùng ựược phân hữu cơ có thể sử dụng ựể bón ngay hoặc phối trộn thêm một số thành phần dinh dưỡng cần thiết rồi sử dụng [Nguyễn đường, 1996]
Sản phẩm sau xử lý phế thải bằng chế phẩm vi sinh vật ựã tái chế ựể sản xuất phân hữu cơ theo quy trình của trường đH Nông Nghiệp I (kết quả của ựề tài B 99-32-46). Kết quả cho thấy: pHKCl của phân ựạt trung tắnh 7,2 - 7,5; ựộ ẩm 24 - 25%; ựộ xốp 68 - 72% ; OM tổng số 18,1 - 21,5%; N tổng số 1,0 - 1,2%; P2O5 3,0 - 3,4%; K2O 2,4 - 2,6%; P2O5 dễ tiêu 400 - 500 mg/100g; K2O trao ựổi 300 - 320 mg/100g; vi khuẩn tái sinh 42 - 53.106 tế bào/1g; vi khuẩn cố ựịnh ựạm 0,9 - 1,2.108 tế bào/1g; vi khuẩn phân giải lân 7,1 - 9,2.106 tế bào/1g. Chất lượng của phân hữu cơ ựạt tiêu chuẩn Việt Nam [Nguyễn Xuân Thành và cs, 2003].
2.3.2.2. Làm nguyên liệu sản xuất khắ sinh học
Khắ sinh học (Biogas) ựã ựược thu nhận từ lâu và ựược sử dụng ở các nước ựang phát triển thuộc khu vực châu Á - Thái Bình Dương trong vài chục năm gần ựây, với mục ựắch giới hạn ở vùng quê làm chất ựốt và thắp sáng. Gần ựây công nghệ này ngày càng ựược hoàn thiện và chuyển hướng sang sử dụng các nguồn phế thải của sản xuất nông, công nghiệp và sinh hoạt làm nguồn nguyên liệu sản xuất khắ sinh học, ựể ựa dạng hóa nguồn năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hội thảo quốc tế ở Narobi, tháng 8 năm 1981 về ỘCác nguồn năng lượng mới và năng lượng tái sinhỢ ựã xác nhận công nghệ sản xuất khắ sinh học, năng lượng mặt trời và năng lượng khắ hydro là 3 loại hình công nghệ năng lượng cần phải quan tâm (hàng ựầu là khắ sinh học) ựể giải quyết nhu cầu năng lượng ở nông thôn, ựặc biệt là ở các quốc gia ựang phát triển [Nguyễn Xuân Thành và cs, 2003].
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21
Phân ựộng vật với phế thải có nguồn gốc thực vật như rơm rạ, các loại cây phân xanh,Ầ là cơ chất rất thắch hợp cho lên men metan. Sản lượng khắ sinh học phụ thuộc vào loại nguyên liệu (Bảng 2.5):
Bảng 2.5. Sản lượng khắ sinh học sinh ra từ một số nguyên liệu hữu cơ
STT Nguyên liệu
Sản phẩm khắ sinh ra (L/1kg nguyên liệu khô, ựiều kiện ủ 30 ọ
35oC)
Thành phần CH4 (%)
1 Chất thải của các xắ nghiệp chế
biến thực phẩm, rượu bia, hoa quả 0,975 75
2 Rác thải sinh hoạt 0,608 62
3 Vỏ gỗ và lá khoai tây 0,526 75
4 Cỏ 0,49 84
5 Thân, lá, lõi ngô 0,485 83
6 Rơm rạ 0,348 78
7 Phân chuồng lẫn rơm rạ 0,3 75
8 Lục bình 0,3 84
9 Phân lợn 0,257 81
10 Phân trâu, bò 0,8 70
(Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và cs, 2003)[18] Các xưởng sản xuất metan ựược trang bị các thùng lên men có thể tắch 20, 40, 60 và 100 m3, quá trình lên men ở nhiệt ựộ 45 - 60oC. Các loại nguyên liệu ựược nạp ựược nạp 1 lần/ngày và thời gian lên men kéo dài 5 ngày. Các thiết bị phổ biến có công suất xử lý từ 25 - 30 m3 nguyên liệu trong một ngày ựêm và thu ựược 500 m3 khắ/ngày.
Khắ thu ựược có tới 60 - 65 % là metan (CH4) và sau khi xử lý làm nhiên liệu trong sinh hoạt hoặc phát ựiện, giải quyết một phần chất ựốt và nhu cầu ựiện năng. Còn bùn thải sau khi lên men metan ựược lấy ra từ lò phản ứng sinh metan (bể sinh khắ metan) là một loại mùn dùng làm phân bón cho các
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 22
loại cây trồng rất tốt. Các công ựoạn chắnh trong hệ thống sản xuất khắ sinh học ựược tóm tắt theo sơ ựồ sau:
(Nguồn: Nguyễn Xuân Thành, 2003) [18]
Hình 2.3. Nguyên lý công nghệ lên men metan
2.3.2.3. Làm nguyên liệu sản xuất nấm rơm
Việc phát triển mô hình sản xuất nấm rơm một mặt giải quyết ựược việc làm lúc nông nhàn (nhất là những vùng chuyển ựổi từ 3 vụ lúa sang 2 vụ lúa/năm), tận dụng ựược nguồn phế, phụ phẩm trong nông nghiệp (rơm rạ) ựể làm nấm, tạo ra ựa dạng sản phẩm trong nông nghiệp, sản phẩm sạch, tăng thu nhập cho kinh tế hộ. Với năng suất bình quân ựạt trên 120 kg nấm tươi/tấn nguyên liệu. Năng suất thu hoạch trung bình trên 12% trọng lượng nguyên liệu rơm khô. Hạch toán hiệu quả kinh tế sản xuất cho thấy, với giá bán sỉ và bán lẻ trung bình khoảng 14.000 ựồng/kg thì lãi khoảng 1.124.000 - 1.312.000 ựồng/tấn nguyên liệu [Nguyễn Xuân Nguyên và cs,2004].
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 23