d. Vỏtrấu làm sản phẩm mỹnghệ
Vỏtrấu được nghiền nhỏtạo thành bột dưới dạng mịn và bột sợi. Sau khi kết hợp với keo, trấu được cho vào máy ép định hình sản phẩm và sấy khơ, hồn thiện... để trở thành một sản phẩm mỹnghệ- nội thất.
e. Ứng dụng vỏtrấu đểsản xuất gas sinh học (khí hóa trấu)
(Sẽtìm hiểu trong đềtài này)
Sau khi đốt mỗi tấn vỏtrấu sẽtạo ra 180 kg tro, có giá trịlà 100 USD, có thểsửdụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thếtrực tiếp SiO2 trong xi măng. Đo trong trấu có chứa hàm lượng SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng.
Kết quảnghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏtrấu sẽcứng chắc hơn và có khả năng chống xâm thực cao hơn. Nhóm nghiên cứu dự đốn, việc sửa chữa các ngôi nhà cao tầng, trụcầu hay bất kỳcông trình nào gần biển hay trên nước, nếu như sửdụng tro vỏtrấu thay thế 20% xi măng, thì sẽmang lại hiệu quảrất cao cho bê tông.
g. Các ứng dụng khác của vỏtrấu
Một số ứng dụng khác của vỏtrấu: Không dừng ởcác ứng dụng trên, vỏtrấu cịn có thể dùng làm thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, làm phân bón.
Trấu có thể được ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con người Việt Nam. Trấu có ưu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng trấu vào sản xuất luôn mang lại hiệu quả kinh tế cao và tiết kiệm chi phí. Thực tế hiện nay một số tỉnh nhất là ở đồng bằng sơng Cửu Long lượng trấu vẫn cịn rất dồi dào nên cần lưu ý tăng cường việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mởrộng khả năng sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi cho mơi trường.
1.3.5 Trữ lượng và phân bốtrấuởViệt Nam1.3.2.1 Trữ lượng 1.3.2.1 Trữ lượng
Việt Nam là nước nông nghiệp với diện tích trồng lúa khoảng 3,8 triệu ha, sản lượng trung bình năm đạt 39 triệu tấn với 3 vụ lúa/năm và đứng vị trí thứ 2 trên thế giới về xuất khẩu gạo. Đi cùng với thực trạng đó thì ngành xay xát gạo của nước ta cũng phát triển rất mạnh mẽ. Nhìn chung, sản lượng lúa tăng đều qua các mùa vụ và tổng sản lượng lúa hàng năm cũng tăng dần. Điều này dẫn theo lượng trấu của cả nước ngày càng tăng.
Bảng 1.4: Sản lượng lúa của Việt Nam năm2005 và 2016 (nghìn tấn) Năm Tổng số Lúa đông xuân Lúa hè thu và thu đông Lúa mùa
2005 35832,9 17331,6 10436,2 8065,1
2016 43609,5 19404,4 15010,1 9195,0
(Nguồn: Niên giám thống kê Việt Nam 2016, NXB Thống kê, 2017)
Với sản lượng gạo trung bình năm đạt khoảng 40 triệu tấn, chứng tỏ trữ lượng trấu ở Việt Nam là rất lớn. Dưới đây là thống kê trữ lượng trấu của Việt Nam từ2009 –2014.
27 Hình 1.10: Trữ lượng trấu của Việt Nam qua các năm(triệu tấn) [4]
1.3.2.2 Phân bố
Từ một nước đã từng nhập khẩu lúa gạo, hiện nay nước ta đã trở thành một trong những quốc gia xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới với hai tâm sản xuất chính là Đồng bằng Bắc Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long nơi được thiên nhiên ưu đãi đất phù sa tốt, khí hậu thủy văn phù hợp. Thống kê tiềm năng về sản lượng trấu ởcác vùng miền ởViệt Nam đến năm 2035 như sau:
Bảng 1.5: Tiềm năng lý thuyết vềnguồn trấu ởViệt Nam đến năm 2035[5]
1.3.6 Thành phần của trấu
Việc nghiên cứu, thu thập và xử lý số liệu thực nghiệm về đặc tính nhiên liệu trấu được trình bày ở đây dựa trên việc tham khảo nhiều nguồn tài liệu khác nhau.
Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơdễbay hơi sẽ cháy trong quá trìnhđốt và khoảng 25% cịn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%), ngồi ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%. Các chất hữu cơ của trấu
là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thểsửdụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễcháy nên có thểdùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxyt, đây là thành phần được sửdụng trong rất nhiều lĩnh vực.
Bảng 1.6: Thành phần chính của vỏtrấuởmột sốgiống lúa [3]
Trong đó sựphân bố hàm lượng thành phần trong vỏtrấu cũng khác nhau ởtừng vùng cấu trúc vỏtrấu (bảng 2.6)
29 Bảng 1.8: Kết quả xác định thành phần nguyên tốcủa vỏtrấu [6]
Bảng 1.9: Thành phần công nghệcủa trấu (% theo khối lượng)
(Nguồn:IOSR Tạp chí Hóa học ứng dụng (IOSR-JAC); e-ISSN: 2278-5736. Volume 7, Số5 Ver.II (May, 2014), PP 100-105) Bảng 1.10: Thành phần làm việc của trấu (%) [7] C H O N S A W 33,80 5,42 34,03 0,95 0,04 19,26 6,5 Bảng 1.11: Thành phần hóa học của tro đốt từvỏtrấu [6] 1.3.7 Các đặc tính cơng nghệcủa trấu
Tro trấu có mức đóng cáu thấp/trung bình. Nhiệt độnóng chảy 975,890C. Trấu có hàm hàm lượng chất bốc cao khoảng 56,57%, do vậy khả năng bắt cháy của trấu sẽrất nhanh.
Hàm lượng tro trong trấu khá lớn khoảng 18,05%, gây khó khăn cho việc thiết kế và vận hành liên tục các hệthống - thiết bịsửdụng nhiên liệu trấu.
Trấu chứa hàm lượng nitơ khoảng 0,46%. Nitơ có trong nhiên liệu là nguyên nhân sinh ra NH3 trong q trình khí hố và đóng góp một phần vào phát thải NOx trong quá trình cháy nhiên liệu trấu.
Độ ẩm trong nhiên liệu trấu khá cao khoảng 10,94% và có dãy thay đổi khá rộng. Đặc biệt, hàm lượng này còn bị ảnh hưởng bởi các hoạt động thu hoạch và lưu trữtrong kho.
a. Lượng oxi và khơng khí cần thiết lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1kg trấu = 22,4. ( 12 2 32 32) = 22,4. ( 0,338 12 0,0542 2 0,0004 32 0,3403 32 ) = 1,000043 = .10021 = 1,000043.10021 = 4,76211 = 32 12 162 0,23 = 32.0,338 12 16.0,05422 0,0004 0,3403 0,23 = 4,32632 ( )
b. Lượng sản phẩm cháy lý thuyết:
= 0,01866. 0,375 = 0,01866. 33,80 0,375.0,04 = 0,63099 = 0,111. 0,0124. 0,0161. = 0,111.5,42 0,0124.6,5 0,0161.4,76211 = 0,75889 = 0,79. 0,008. = 0,79.4,76211 0,008.0,95 = 3,768869 = = 0,63099 0,75889 3,768869 = 5,158749 c. Nhiệt trịcao của trấu: = 33858. 125400. 10868. = 33858.0,338 125400.0,0542 10868. 0,3403 0,0004 = 14546,651 ( ) d. Nhiệt trịthấp: = 2500. 9. = 14546,6508 2500. 9.0,0542 0,065 = 13164,65 ( )
31
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU VỀ CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA
2.1 TỔNG QUAN VỀNHU CẦU NGHIÊN CỨU
Hóa khí nhiên liệu rắn và sửdụng nhiên liệu khí hóa vào trong đời sống dân sinh được biết tới từthếkỷ 17. Ngày nay, trước những thách thức của vấn đềô nhiễm môi trường và an ninh năng lượng do sựcạn kiệt của nguồn năng lượng hóa thạch do việc sửdụng nguồn năng lượng này gây ra, kỹthuật hóa khí đang dần trởlại, nhận được sựquan tâm của nhiều quốc gia trên thếgiới.
Cơng nghệ khí hóa than ngày nay đã có những bước phát triển vượt bậc, kỹthuật ngày càng phức tạp và hiện đại hơn. Kỹthuật hóa khí than giúp chuyển đổi triệt để hóa năng trng than thành nhiên liệu khí có hiệu suất cao, sạch và dễ điều chỉnh hơm. Sản phẩm khí hóa than đã được sửdụng đểcung cấp nhiên liệu cho động cơ nổ, dùng làm khí đốt trong lị hơi, lị nung, cung cấp nhiệt cho tuabin khí… Kỹthuật này đã góp phần khơng nhỏvào vấn đềgiải quyết năng lượng của nhiều quốc gia trên thếgiới như Thái Lan, Trung Quốc, Ấn Độ, Myanmar, Brazil, Indonêsia…
Để giải quyết thực trạng thiếu hụt than đá nói riêng và các loại nhiên liệu hóa thạch nói chung, kỹthuật hóa khí được nghiên cứu và áp dụng cho nhiên liệu sinh khối, đặc biệt là từnguồn nhiên liệu trấu. Việc sửdụng loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thốngnhư:
✓ Tính chất thân thiện với mơi trường: chúng sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) và ít gây ơ nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền thống.
✓ Nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy từhoạt động sản xuất nơng nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp giảm sự lệthuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu khơng tái sinh truyền thống.
Với những lý do đó, việc nghiên cứu và nắm bắt cơng nghệ khí hóa là điều cần thiết, đáp ứng nhu cầu sửdụng hiệu quảvà tiết kiệm nhiên liệu cùng kết hợp với sửdụng nhiên liệu sạch có thểtái sinh đang được quan tâm hiện nay.