Đối mặt với cảnh báo về cuộc khủng hoảng rác thải toàn cầu đang ngày
càng nghiêm trọng. Rác có thể gây ra những gánh nặng khổng lồ về môi trường cũng như tài chính cho Chính phủ các nước. Các quốc gia lớn trên thế giới đã có những biện pháp quản lý và xử lý rác thải phù hợp với điều kiện riêng. Rác thải đồng ruộng cũng không nằm trong quy luật đó, ở các nước phát triển về nông nghiệp, lượng rác thải đồng ruộng đến từ trồng trọt, chăn nuôi là rất lớn, việc xử lý chúng là một vấn đề vô cùng cần thiết, và đã được nhiều nước trên thế giới triển khai thực hiện.
2.2.1.1. Kinh nghiệm quản lý rác thải tại Nhật Bản
Ở Nhật Bản, vấn đề xử lý rác thải và đảm bảo an ninh rác được thực hiện rất hiệu quả nhờ thực hiện thành công hệ thống phân loại rác ngay từ đầu và áp dụng công nghệ xử lý, tái chế rác hiện đại. Hệ thống phân loại rác của Nhật Bản tương đối phức tạp. Mỗi thành phố, thị trấn và quận đều có một hệ thống hoàn toàn khác nhau. Ví dụ, các khu phố ở Tokyo có hệ thống phân loại rác riêng, tất cả rác có thể đốt cháy được yêu cầu đựng vào túi đỏ, rác không thể đốt cháy đựng trong túi màu xanh dương trong khi giấy, nhựa, chai lọ, nhựa mềm, báo, bìa, thủy tinh và pin đựng ở túi màu trắng.
Theo Waste Atlas, Nhật Bản xả tổng cộng 45.360.000 tấn rác mỗi năm, xếp thứ 8 trên thế giới. Do không có nhiều đất để chôn rác như Mỹ và Trung Quốc, Nhật Bản buộc phải dựa vào giải pháp khác là đốt rác. Nước này đã sử
dụng đốt bằng tầng sôi, phương pháp hiệu quả để đốt những vật liệu khó cháy. Ngoài ra, 20,8% tổng lượng rác thải hàng năm được Nhật Bản đưa vào tái chế, đặc biệt là các chai nhựa tổng hợp polyethylene terephthalate (PET). PET là vật liệu phổ biến để sản xuất chai đựng nước uống trong các máy bán hàng tự động và cửa hàng tạp hóa trên khắp đất nước Nhật. Nhiều công ty Nhật Bản đang tăng cường sử dụng nhựa từ chai PET cũ để sản xuất mới. Chai lọ PET có thể được chuyển thành sợi may quần áo, túi, thảm và áo mưa.
2.2.1.2. Xử lý rác thải nông nghiệp tại Ai Cập
Ai Cập có truyền thống nông nghiệp kéo dài hàng ngàn năm và có kế hoạch mở rộng truyền thống này trong tương lai.Để kết hợp các truyền thống cũ với hiệnđại công nghệ để đạt được sự phát triển bền vững, chất thải nên được coi là một sản phẩm phụ.
Những vấn đề chính mà khu vực nông thôn phải đối mặt hiện nay là chất thải nông nghiệp, nước thải và đô thị chất thải rắn.Nó đại diện cho một cuộc khủng hoảng cho sự phát triển bền vững ở các làng nông thôn cũng như cho nền kinh tế quốc dân.Tuy nhiên, đã có rất ít nghiên cứu về việc sử dụng chất thải nông nghiệp để làm phân compost hoặc thức ăn gia súc, không ai trong số họ đã được thực hiện dưới hình thức bền vững. Nghiên cứu này kết hợp tất cả các nguồn chính gây ô nhiễm tạo ra ở các vùng nông thôn trong một khu phức hợp: EBRWC sản xuất phân bón năng lượng và thức ăn gia súc đáp ứng nhu cầu và nhu cầu của thị trường.
Số lượng ước tính của chất thải nông nghiệp ở Ai Cập dao động từ 22 đến 26 triệu tấn mỗi năm.Một số chất thải nông nghiệp được sử dụng làm thức ăn gia súc, các chất thải khác được sử dụng làm nhiên liệu trong những lò vi sóng
nguyên thủy gây ra nhiều vấn đề về sức khoẻ và gây tổn hại đến môi trường.
Phần còn lại bị đốt cháy trên đồng ruộng, gây ra các vấn đề ô nhiễm không
khí. Loại và số lượng chất thải nông nghiệp ở Ai Cập thay đổi từ làng này sang làng kia và từ năm này sang năm khác bởi vì nông dân luôn canh tác những cây trồng sinh lợi nhất phù hợp với đất đai và môi trường.Năm loại cây trồng có lượng chất thải cao nhất là gạo, ngô, lúa mì, bông và mía. Các làng nông thôn ở Ai Cập đã có hệ thống nước uống trong một thời gian dài nhưng không phải là hệ thống cống rãnh hoàn chỉnh.Khu vực đô thị Ai Cập gần Cairo không có mạng lưới xử lý nước thải.Thay thế dưới mỗi ngôi nhà có một bể tự hoại, nơi mà nước thải được thu gom hoặc một ống nhựa PVC vận chuyển nước thải trực tiếp đến
kênh gần nhất.Một số hộ gia đình bơm nước thải từ bể tự hoại vào một chiếc cống rãnh một hoặc hai lần một tuần và nó bị đổ ở một nơi cách xa nhà.
Nói chung, một số lượng lớn nước thải và rác thải được tạo ra trong các làng. Do thiếu hệ thống cống rãnh và hệ thống thu gom rác nên nước thải và rác thải được đưa vào kênh gần nhất gây ra ô nhiễm đất, nước, gây ra những vấn đề sức khoẻ.Một số kênh rạch được sử dụng để tưới tiêu, một số khác được sử dụng làm nguồn uống nước.
* Môi trường nước thải
EBRWC có thể được định nghĩa là một tập hợp các hoạt động tương thích được chọn lọccùng nhau trong một khu vực (phức tạp) để giảm thiểu (hoặc ngăn chặn) tác động lên môi trường và chi phí xử lý nước thải, chất thải rắn đô thị và chất thải nông nghiệp.Một ví dụ điển hình của một khu phức hợp rác nông thôn bao gồm một số kỹ thuật tương thích như đúc lót, tiêu hóa khí (biogas), phân
compost, thức ăn gia súc và các kỹ thuật tái chế khác chất thải rắn nằm cùng
nhau. Do đó, EBRWC là một đơn vị tự duy trì mà rút ra tất cả các yếu tố đầu vào của nó từ chất thải nông thôn, không thải ra và ô nhiễm.Một số phát thải có thể được giải phóng vào không khí, nhưng mức phát thải sẽ thấp hơn đáng kể so với lượng chất thải thô đưa vào EBRWC.
Một phức hợp rác nông thôn điển hình sẽ vận hành để tận dụng tất cả các chất thải nông nghiệp, nước thải và chất thải rắn đô thị như các nguồn năng lượng, phân bón, thức ăn gia súc và các sản phẩm khác phụ thuộc vào các thành phần của chất thải rắn đô thị.Nói cách khác, tất cả các chất thải sẽ được sử dụng làm nguyên liệu cho một sản phẩm có giá trị theo nhu cầu và nhu cầu trong phức hợp rác nông thôn.Do đó một phức hợp rác nông thôn sẽ bao gồm một số lượng tương thích hoạt động, chất thải của một trong những được sử dụng làm nguyên liệu cho người khác, không có chất thải bên ngoài được tạo ra từ phức hợp.Kỹ thuật này sẽ tạo ra các sản phẩm khác nhau cũng như giữ môi trường nông thôn không có ô nhiễm do nước thải, chất thải nông nghiệp và chất thải rắn.Chính lợi thế của phức hợp là nó giúp cho sự phát triển bền vững của quốc gia kinh tế ở
nông thôn.
* Chất thải nông nghiệp là nguồn cung cấp năng lượng
Tài nguyên sinh khối nông nghiệp ở Ai Cập ước tính khoảng 25 triệu tấn (chất khô) mỗi năm.50% sinh khối được sử dụng làm nhiên liệu ở nông thôn
bằng trực tiếp đốt trong các lò nung truyền thống hiệu suất thấp.Lò truyềnthống là bùn nguyên thủy bếp lò và lò vi sóng gây ra lượng lớn ô nhiễm không khí và sử dụng năng lượng không hiệu quả.Chất thải sinh học nông nghiệp (nguồn tài nguyên) chủ yếu là bông, gạo, rơm,…
Một trong những chất thải nông nghiệp chính là bông lan.Ở Ai Cập, lượng sản xuất bông ước đạt 1,6 triệu tấn/năm.Theo Bộ Nông nghiệp, các quy định và các nghị quyết yêu cầu nông dân phải xử lý dư lượng thực vật bông bằng cách sử dụng phương pháp xử lý an toàn ngay sau khi thu hoạch (trong vòng 15
ngày). Dễ nhất và phương pháp rẻ nhất là đốt thân cây bông càng sớm càng tốt trong cánh đồng. Lý do đằng sau quy định này là tiêu diệt côn trùng và sinh vật mang mầm bệnh cho thực vật.Nhưng trong thực tế, thân cây bông được lưu trữ trong một thời gian dài cho sâu bệnh cây bông có cơ hội để hoàn thành chu kỳ cuộc sống sâu và tấn công bông vụ sau.Các hệ thống lưu giữ truyền thống cho dư lượng thực vật trong trang trại cho phép côn trùng và mầm bệnh phát triển.Ngoài ra chúng tạo ra một nguy cơ hỏa hoạn.
* Hệ thống thủy lợi
Quá trình briquetting là việc chuyển đổi chất thải nông nghiệp thành một cách thống nhất có thể dễ dàng sử dụng, vận chuyển và lưu kho.Ý tưởng về đóng bánh là sử dụng các vật liệu mà không sử dụng được do thiếu mật độ, nén chúng thành một loại nhiên liệu rắn có hình dáng thuận tiện và có thể bị đốt cháy như gỗ hoặc than củi.Than bánh có thể chất và đốt tốt hơn đặc điểm hơn chất thải ban đầu.Than bánh sẽ cải thiện sự đốt cháy hiệu quả của lò nung truyền thống hiện có.Ngoài việc giết chết tất cả côn trùng và bệnh tật chúng làm giảm nguy cơ hỏa hoạn ở nông thôn.
Ý tưởng về đóng bánh là sử dụng các vật liệu không sử dụng được vì thiếu mật độ, nén chúng thành nhiên liệu rắn có hình dạng thuận tiện có thể được đốt như gỗ hoặc than củi.Than bánh được phát hiện là một nguồn năng lượng trong Thế chiến thứ I và Thế chiến thứ II về điện và nhiệt sản xuất sử dụng các công nghệ đơn giản.Một trong những công nghệ được đề nghị là đòn bẩy hoạt động báo chí (cơ khí hoặc thủy lực báo chí).Briquetting cho phép dễ dàng vận chuyển và lưu giữ an toàn các chất thải vì chúng có hình dạng đồng nhất và tiêu diệt được côn trùng gây hại.Những ưu điểm của việc đóng bánh bao gồm:
- Loại bỏ côn trùng
- Nhiên liệu rắn hiệu dụng có giá trị nhiệt cao
- Tiêu thụ năng lượng thấp cho sản xuất
- Bảo vệ môi trường
- Cung cấp cơ hội việc làm
- ít nguy hiểm.
Nguyên liệu thích hợp cho việc đóng bánh là các ống hút lúa, rơm lúa mỳ, thân bông, ngô, chất thải mía (baggas) và nhánh trái cây.Việc đóng bánh quá trình bắt đầu với việc thu gom chất thải tiếp theo là giảm kích cỡ, làm khô và đầm bằng máy đùn hoặc ép.
* Sản xuất phân hữu cơ
Phân hữu cơ là sự phân hủy hiếu khí của các vật liệu hữu cơ bằng vi sinh vật dưới điều kiện kiểm soát.Phân hữu cơ là một trong những quy trình tái chế chất thải hữu cơ nổi tiếng nhất đóng vòng lặp tự nhiên.Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phân hủy hữu cơ vật chất của vi sinh vật là oxy và độ ẩm.Nhiệt độ là kết quả hoạt động của vi sinh vật, cũng là một yếu tố quan trọng.Các biến
khác ảnh hưởng đếnquá trình ủ phân là chất dinh dưỡng (carbon và nitơ), độ pH, thời gian và thể chất đặc tính của vật liệu thô (độ rỗng, cấu trúc, kết cấu và kích thước hạt).Các chất lượng và tỷ lệ phân hủy phụ thuộc vào việc lựa chọn và pha trộn nguyên nguyên vật liệu. Sục khí là cần thiết để nạp tiền cung cấp oxy cho các vi sinh vật. Phương pháp ủ bằng thụ động là kỹ thuật được đề nghị cho người Ai Cập môi trường vì lý do kỹ thuật và kinh tế.Những ưu điểm chính của phân là cải thiện cấu trúc của đất bằng cách thêm chất hữu cơ và cơ chế gây bệnh cũng như sử dụng chất thải nông nghiệp có thể gây ra các mức độ cao ô nhiễm nếu bị đốt cháy. Vì vật liệu phân hữu cơ thường chứa một số kháng sinh học hợp chất, sự ổn định hoàn toàn (trưởng thành) trong quá trình làm phân compost có thể không đạt được.Thời gian để trưởng thành phụ thuộc vào các yếu tố môi trường bên trong và xung quanh đống composting.Một số chỉ số truyền thống có thể được sử dụng để đo mức độ ổn định như giảm nhiệt độ, không có mùi và thu hút của côn trùng trong các sản phẩm cuối cùng.
* Biogas
Biogas là sự lên men yếm khí của các vật liệu hữu cơ bằng vi sinh vật trong điều kiện kiểm soát.Biogas là hỗn hợp khí chủ yếu là khí mê-tan và carbon
được xếp hạng thấp trong chính sách năng lượng của Ai Cập và không có ước tính tỷ lệ khí sinh học của tổng tiềm năng sinh khối. Một lượng lớn chất thải hữu cơ như chất thải nông nghiệp, bùn từcác nhà máy xử lý nước thải đô thị và chất
thải hữu cơ từ rác thải cũng như động vật phân chuồng và xác động vật được tạo ra ở Ai Cập.Cho đến nay các hoạt động khí sinh học ở Ai Cập đã tập trung chủ yếu vào các nhà máy quy mô nhỏ với khối lượng nhà máy 5-50 m3. Tiềm năng khí sinh học ở Ai Cập đã được nhóm Danida đánh giá vào năm 1995. Các nhóm
nghiên cứu nhận thấy rằng Ai Cập có một lượng lớn các nguồn sinh khối, có thể được sử dụng cho công trình khí sinh học.Tổng tiềm năng năng lượng của các nhà máy thủy điện tập trung vớiđầu vào từ 50 đến 500 tấn/ngày ước tính khoảng 1 triệu TOE.Nếu tổng sốtiềm năng kỹ thuật đã được khai thác, người ta ước tính rằng Ai Cập có thể sản xuất 40%mức tiêu thụ điện hiện tại từ khí sinh học và tiết kiệm một lượng đáng kể phân bón hóa học. Một tiềm năng thực tế là 4% lượng điện tiêu thụ hiện tại có thể được bảo vệ bởi các ứng dụng khí sinh học.Các địa điểm tiềm năng cho các công trình khí sinh học lớn là do nhóm xác định là các trang trại bò sữa lớn, các cộng đồng ở các làng mới, công nghiệp chế biến thực phẩm, nhà máy xử lý nước thải, xử lý chất thải các công ty xử lý chất thải rắn hữu cơ đô thị, các thành phố công nghiệp mới và du lịch làng mạc.
* Chăn nuôi gia súc
Sự thiếu hụt thực phẩm động vật ở Ai Cập đạt hơn 3 triệu tấn một năm.Chuyển đổi chất thải thành thực phẩm động vật sẽ giúp rất nhiều trong việc vượt qua sự thiếu hụt này.Chất thải này có hàm lượng chất xơ cao mà làm cho chúng không dễ tiêu hóa.Kích cỡ của chất thải ở dạng tự nhiên của nó có thể là quá lớn hoặc khó khăn cho các động vật để ăn.Để khắcphục hai vấn đề này một vài các phương pháp đã được sử dụng để biến đổi chất thải nông nghiệp thành một dạng ăn được hơn với một giá trị dinh dưỡng cao hơn và khả năng tiêu hóa tốt hơn. Các phương pháp xử lý cơ và hóa học đã được sử dụng để biến đổi hình dạng thức ăn thô (chất thải) thành dạng ăn được.Việc bổ sung thêm chất bổ sung có thể làm phong phú thêm thực phẩm có chứa các chất dinh dưỡng thiếu. Các
phương pháp xử lý cơ học bao gồm cắt, xẻ, mài, làm ẩm, ngâm trong nước và hấp dưới áp suất.Phương pháp cơ học đã chứng minh để cho kết quả tốt với mức tiêu hóa cao nhưng họ chưa bao giờ được đánh giá cao trên thị trường bởi vì chi phí cao và không khả thi cho trang trại nhỏ.
Phương pháp xử lý hóa học bằng urê hoặc amoniac có tính khả thi hơn phương pháp xử lý cơ học.Kết quả tốt nhất thu được bằng cách thêm 3% amoniac (hoặc ure) vào tổng khối lượng chất thải.Đề nghị bao gồmchất thải được xử lý bằng vật liệu bao gói thường được làm từ polyethylene (2 mm độ
dày). Sau 2 (mùa hè) - 3 (mùa đông) tuần, chất thải được xử lý được phát hiện và để lại trong 2-3 ngày để giải phóng tất cả các phần còn lại của ammonia trước khi sử dụng làm thực phẩm cho động vật.
* Tiếp cận EBRWC