1.2 .Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngồi nƣớc
1.2.3. Thực trạng sản xuất và ứng dụng than sinh học trên thế giới và ở Việt Nam
Nam
Than sinh học bao gồm tất cả các loại than được tạo thành từ sinh khối cây trồng bị phân giải khơng hoàn toàn trong các điều kiện yếm khí (như các vỉa than phát sinh từ những rừng gỗ bị chôn vùi, các sản phẩm dốc tụ nhanh); trong điều kiện áp suất cao; trong các vụ cháy rừng, vùi lấp của dòng chảy xói mịn hoặc được con người sản xuất có mục đích. Ngun liệu chủ yếu để tạo thành TSH là tất cả các thực vật từ cây gỗ đến cây cỏ, cành lá… Sản phẩm TSH được sử dụng phổ biến là các loại than hoạt tính (sản xuất từ vỏ dừa, xơ dừa); than đen bán ngoài thị trường (do đốt gỗ) phục vụ nướng thực phẩm, sinh nhiệt, làm lị sưởi khơng khói (tuy nhiên
loại nguyên liệu này đang trở nên rất hiếm và liên quan đến chặt phá rừng). TSH từ trấu (trấu hun) được sử dụng làm giá thể trồng rau, hoa cây cảnh.
Chất lượng của TSH phụ thuộc vào chất lượng của loại nguyên liệu đầu vào, nếu nguyên liệu là những cây gỗ lớn, chắc thì TSH sẽ tốt, nếu nguyên liệu là các loại cành lá nhỏ, cỏ, cây bụi thì chất lượng TSH sẽ thấp hơn với hàm lượng carbon thấp hơn. Theo Glaser (2002) với các loại nguyên liệu là gỗ tốt thì TSH sẽ có hàm lượng là 79,6%, năng suất carbon là 49,9% và hiệu suất thu hồi về khối lượng là 28,5%.
- TSH hiện nay được sản xuất theo 3 cách:
+ Đốt và ủ yếm khí: cây được chặt xuống chất đống vào trong 1 hầm rộng (khoảng 10m3) và đốt bằng các mồi đốt khơ rồi trên mặt được phủ kín bằng đất bợt hoặc lá cây tươi (cách này thường được những người sản xuất than bằng cách chặt hạ cây trong rừng và đốt trộm, sau một số ngày cháy âm ỉ thì gỗ sẽ hóa thành than và họ chỉ việc ra mang than về bán.
+ Ủ trấu (trấu hun): đây là cách nông dân dùng phổ biến ở các vùng nông thôn bằng cách đốt một lượng rơm rạ, đổ trấu lên và phủ trấu bằng một lớn tro bếp. Phương pháp này thường kết hợp với việc nấu cám lợn hoặc hầm xương, cá. Sau mợt đêm thì trấu biến thành TSH.
+ Đốt: Các loại nguyên liệu (gỗ, cành lá, trấu, rơm rạ) được đưa vào lị đốt có khống chế nhiệt độ ổn định (từ 300 đến 6000C) sao cho khơng bị cháy hồn toàn (vừa chuyển sang màu đen) thì bị dừng lại bằng cách rút hết ôxi hoặc phun nước ở dạng sương mù. Phương pháp này tạo ra TSH nhanh hơn nhưng địi hỏi cơng nghệ cao hơn. Bao gồm cửa nạp nguyên liệu, băng chuyền, mô tơ, hệ thống cung cấp và giám sát khí, rơ le nhiệt, buồng đốt, buồng rút nhiệt/làm ẩm, khuân than, máy ép…
Ở Việt Nam, cha ông ta từ xa xưa đã biết tận dụng tro bếp bón vào đất để tăng năng suất cây trồng. Sử dụng tro bếp phần nào giống như sử dụng TSH. Tuy nhiên, tro bếp là sản phẩm của quá trình đốt trong điều kiện giàu oxi, phần lớn các bon đã bị mất ở dạng CO2, do vậy hàm lượng C cịn lại khơng cao. Nếu đốt các vật liệu cây trồng với mục đích lấy tro cải tạo đất hoặc đốt nương làm rẫy thì chúng ta lại thải
vào khí quyển phần lớn lượng C từ vật liệu hữu cơ, lại tham gia vào việc làm tăng khí nhà kính trong khí quyển. Việt Nam là nước có sản xuất nơng lâm nghiệp và chăn nuôi phát triển khá mạnh, nguồn vật liệu hữu cơ phế thải là rất lớn. Điều kiện khí hậu nóng ẩm lại rất thuận lợi cho q trình khống hóa các chất thải hữu cơ tạo ra CO2 và CH4. Nhiều nơi sức sản xuất của đất đang suy giảm nhanh chóng do áp lực của sản xuất trồng trọt, đặc biệt những nơi mà đất có hàm lượng hữu cơ thấp như đất cát và đất xám bạc màu. Do vậy sử dụng TSH làm chất cải tạo đất có thể thuận lợi và có ý nghĩa về mặt kinh tế và môi trường trong điều kiện sản xuất nông nghiệp của Việt Nam hiện nay.
Sản xuất TSH từ các vật liệu trấu, mùn cưa, xơ dừa, gỗ tạp, ... cũng đã xuất hiện và đang phát triển nhanh chóng trong những năm vừa qua ở Việt Nam nhưng TSH được sản xuất ra chủ yếu để làm chất đốt, thay thế cho một số nguồn nhiên liệu khác. Việc nghiên cứu để sản xuất và sử dụng TSH vào mục đích nâng cao sức sản xuất của đất đồng thời tăng khả năng lưu giữ C của đất góp phần giảm lượng khí nhà kính phát thải vào khí quyển dường như vẫn chưa được tiến hành ở Việt Nam. Với khả năng bền vững trong đất và những ảnh hưởng tích cực đến sức sản xuất của đất, TSH đang được xem như là một chất cải tạo đất quan trọng vừa làm tăng hàm lượng C hữu cơ đất, năng suất cây trồng, vừa góp phần làm tăng C dự trữ trong đất, giảm C đi vào khí quyển dạng khí nhà kính, góp phần hạn chế hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu.
Việc sử dụng TSH làm chất cải tạo đất, nâng cao sức sản xuất của đất đã xuất hiện ở vùng lưu vực sông Amazon (Lehmann et al., 2006) và Nhật Bản từ nhiều thế kỷ trước đây (Kishimoto., 1985). Trong bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu do sự tăng lên của CO2, CH4 và các khí nhà kính khác trong khí quyển hiện nay, nghiên cứu cơng nghệ sản xuất và ứng dụng TSH vào các lĩnh vực như sản xuất nông lâm nghiệp, năng lượng, môi trường đang được đặc biệt quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Úc, Brazil, .... Sử dụng TSH để bảo tồn đất rừng qua việc chuyển các cây bụi và các cây bị chết do bọ cánh cứng gây ra sang dạng TSH để giảm nguy cơ cháy rừng đang được áp dụng ở Mỹ. Tận dụng các cây hay
bợ phận cây rừng khơng có giá trị thương phẩm sản xuất thành TSH vừa để cải tạo đất vừa biến các bể phát thải C trong rừng thành các bể chứa C, làm giảm lượng CO2 phát thải vào khí quyển đang là mơ hình được áp dụng ở nhiều quốc gia như Canađa, Úc, Công-gô. Khai thác TSH làm vật liệu lọc các kim loại nặng tại những điểm ô nhiễm cũng đang được triển khai ở Mỹ.
Hiện nay, với khối lượng phế thải nơng nghiệp nói chung và rơm rạ ngày càng tăng lên, do đó các phương pháp xử lý đối với nguồn phế thải nông nghiệp là rơm rạ đang gây ra những mối lo ngại về môi trường. Việc xử lý rơm rạ bằng cách đốt ngoài trời, ngay trên đồng có thể gây nên vấn đề ơ nhiễm khơng khí, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân. Nhiều nước như Mỹ đã ban hành Luật hạn chế đốt rơm rạ, điều này đặt ra yêu cầu đối với những người trồng lúa là phải tìm ra các phương pháp thay thế thân thiện với môi trường để xử lý và tận dụng rơm rạ. Mặt khác, nhiều cơng trình nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn cho thấy nếu không xử lý hết các phế thải rơm rạ trên cánh đồng và để sót lại trên đất với liều lượng lớn có khả năng làm giảm sản lượng cây trồng, tăng các bệnh ở lá và suy thối đợ màu mỡ của đất. Chính vì vậy mà các cơng nghệ xử lý và tận dụng một cách kinh tế nguồn sản phẩm phụ nông nghiệp này trong đó có sử dụng rơm rạ làm than sinh học cần được nghiên cứu và phát triển góp phần quan trọng giải quyết mợt lượng lớn phế thải trong sản xuất nông nghiệp.
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU