24
Thiết bị phản ứng ứng xốy dịng
Thiết bị phản ứng này được tạo ra bởi Dielbod và Power (1988) viện nghiên
cứu năng lượng mặt trời Golden USA. Thiết bị này có đường kính ống 0.13m và dài 0.7m. Các phần tử biomass được đưa vào bởi dòng nitơ với vận tốc lên đến 400m/s
và đi vào thiết bị phản ứng theo phương tiếp tuyến. Các phần tử biomass được lưu
trong thiết bị phản ứng bởi tác động mạnh của lực ly tâm, điều này dẫn đến tốc độ tiêu mòn những phần tử biomass nhanh hơn ở thành thiết bị phản ứng (625oC). Việc tiêu mòn những phần tử biomass để lại một lớp phim lỏng trên thành thiết bị, sau đó lớp phim mỏng này nhanh chóng bị bay hơi. Nếu những phần tử gỗ khơng được
chuyển hố hồn tồn có lẽ chúng được tuần hồn trở lại. Bên cạnh đó Dielbod và
Power đã ước lượng số vòng cần thiết để đạt được sự chuyển hố hồn tồn các
phần tử biomass để đạt được lượng lỏng lớn nhất. Tuy nhiên, cho đến nay khối lượng dầu đạt được 80% khối lượng so với lượng gỗ khô cho vào.
1.4. Tre và than Tre 1.4.1. Tổng quan về Tre 1.4.1. Tổng quan về Tre
Tre, Nứa là một nhóm cây có thân hố gỗ, thuộc họ phụ Tre (Bambusoideae), họ Cỏ (Poaceae). Trên thế giới có khoảng 22 triệu ha rừng Tre được chia thành 3 khu vực lớn: Châu Á Thái Bình Dương, châu Mỹ và châu Phi. Các nước ở Trung
Quốc, Ấn Độ, một số quốc gia ở Nam Á, Châu Phi và Mỹ Latin có nguồn Tre rất
dồi dào. Tre lớn rất nhanh và trưởng thành sau khoảng thời gian 3-4 năm. Tre là một trong những nguồn vật liệu hữu cơ có thể tái tạo được và phát triển bền vững. Tre dễ trồng, sinh trưởng nhanh, sớm cho khai thác, dễ chế biến nên được dùng từ nghìn năm nay với nhiều mục đích khác nhau.
Khác với các lồi cây gỗ, Tre thường có thân cứng như gỗ, song có đặc trưng là thân rỗng trong ruột, hệ thân ngầm, phân cành khá phức tạp, có hệ thống mo thân hồn hảo. Bên cạnh đó, cịn có thân khí sinh phát triển trên mặt đất có hình trụ, có nhiều lóng rỗng, độ dài của các lóng khơng giống nhau. Trên thân khí sinh sẽ phát sinh các cành của Tre tại các đốt của thân. Cành phát triển từ chồi thân được gọi là
25
cành chính. Tùy theo lồi mà có thể có 1-3 cành hoặc nhiều hơn trên thân. Thân Tre
thường có màu xanh hoặc xanh lục, nhạt hoặc thẫm đơi khi có sọc trắng hoặc vàng.
Hiện nay, ở Việt nam đã thống kê được 789221ha rừng Tre Nứa thuần loài,
702871ha rừng Tre Nứa lẫn với gỗ với hơn 2000 tỉ cây và phân theo các vùng địa lý như bảng 1.11 [9]
Bảng1.11: Phân bố tre nứa theo các vùng địa lý
Địa phương Tổng diện
tích (ha)
Diện tích rừng (ha)
Diện tích rừng tre nứa thuần lồi (ha)
Diện tích rừng tre nứa hỗn lồi (ha)
Tồn quốc 32894398 10915592 789221 702871 Đông bắc 6746293 2368982 176449 132445 Tây bắc 3572365 963441 57218 49989 ĐB sông Hồng 1266254 83638 80 0 Bắc Trung bộ 5130454 2135649 172999 99110 Duyên hải Miền Trung 3301624 1139291 27519 2517 Tây Nguyên 4464472 2373116 210343 138633 Đông Nam bộ 4447622 1581000 144613 279877 ĐB Sông Cửu Long 3965314 270477 0 0
Nguồn: Kết quả tổng kiểm kê tồn quốc 1/2001
1.4.1.1. Thành phần hóa học của Tre
Tương tự như gỗ, thành phần hoá học chính của Tre: cellulose, hemicellulose và lignin chiếm trên 90% của cả khối lựợng Tre, phần nhỏ còn lại của Tre là: tinh bột (2%-6%), cacbonhydrat (2%), chất béo (2%-4%), protein (0.8%-6%), nhựa thông, tannin, chất sáp, muối vô cơ, và một số khống vơ cơ (Si, Ca, K,Mn, Mg) được xem là thành phần chính tạo nên hàm lượng của tro. Tuy nhiên, so với gỗ, Tre
26
có hàm lượng kiềm, tro và silic nhiều hơn. Khi tiến hành nghiên cứu thành phần hoá
học của Tre 1,3 và 5 năm tuổi nhận thấy, hàm lượng holocellulose thay đổi không nhiều giữa các loại tuổi được nghiên cứu, trong khi đó alpha-cellulose, lignin, hàm
lượng chất trích, đường đơn, tro, silic tăng dần theo độ tuổi của Tre. Hàm lượng
cacbohydrat là thành phần rất quan trọng đối với độ bền của Tre, để chống lại mối mọt, nấm, sâu bọ.
So với gỗ và các loại cỏ khác hàm lượng cellulose của Tre cao hơn các loại thuộc họ cỏ nhưng thấp hơn gỗ mềm. Hàm lượng lignin trong Tre nằm giữa gỗ
mềm và gỗ cứng nhưng cao hơn cỏ, hàm lượng tro trong Tre cao gấp 3-4 lần trong gỗ, nhưng thấp hơn trong cỏ.
Holocellulose gồm alphacellulose và hemicellulose, trong đó alphacellulose là thành phần chính của Tre, chiếm khoảng 40%-50% của Tre khô, đối với gỗ mềm là
40%-52%, gỗ cứng là (38%-56%). Cellulose là một loại polysaccharide đồng nhất,
được cấu thành bởi -D-glucopyranose liên kết với nhau qua liên kết 1-4glycosidic.
Phân tử cellulose thẳng và bền nhờ liên kết hydro liên phân tử và nội phân tử. Một cụm phân tử cellulose kết hợp lại với nhau hình thành nên các sợi nhỏ, những sợi cellulose nằm trong cấu trúc của lignin. Sợi cellulose được sắp dọc theo chiều dài của Tre, giúp cho Tre có thể bẻ cong được tối đa mà khơng bị gãy và góp phần vào
độ cứng, bền của Tre.
Hemicellulose là những polysaccharide không cùng loại, giống như cellulose, chức năng chính của hemicellulose làm chỗ tựa trong tế bào hình thành nên bề dày của tường Tre.
Lignin là loại hợp chất cao phân tử của phenylpropane, hàm lượng của chúng trong Tre chiếm khoảng 20%-26%, hàm lượng lignin cao giúp cho nhiệt trị của Tre cao, và góp phần tạo nên độ cứng của Tre. Ligin chủ yếu tập trung ở lớp giữa, chức
năng chủ yếu làm tăng sự kết dính giữa cellulose và hemicelluloses.
Thân Tre chia thành 3 phần: gốc, giữa, ngọn.Hàm lượng của holocellulose và
27
lượng của lignin và tro thay đổi không đáng kể [12], [15]
Bảng 1.12: Thành phần hóa học của Tre
Thành phần Phần Gốc Phần Giữa Phần Ngọn
Hemicellulose (%) 63.04 – 75.17 76.60 – 77.84 78.57 – 79.64 Cellulose (%) 46.14 – 48.44 46.38 – 55.59 46.53 – 56.45 Lignin (%) 12.02 – 16.12 11.51 – 13.71 11.69 – 12.48
Hình 1.7: Thành phần nguyên tố của Tre
1.4.1.2. Tình hình sử dụng Tre hiện nay
Tre là nguồn vật liệu rẻ và phát triển nhanh với tính chất vật lý và cơ lý rất tốt so với gỗ, nên Tre có tiềm năng rất lớn trong tương lai và dần có khả năng thay thế cho gỗ, vì chúng được xâm nhập và lan rộng rất nhanh mà không cần chăm sóc,
cũng như khơng gây tác hại đến mơi trường sống. Vì thế có thể xem Tre được lựa chọn vì nguồn ngun liệu rẻ, sẵn có. Ứng dụng của Tre trong nhiều lĩnh vực như trong ngành công nghiệp, xây dựng, trang trí…hay dùng làm sản phẩm liên quan
28
Măng Tre Nứa: đây là một thực phẩm quen thuộc của người dân vùng Đông
Nam Á. Măng được sử dụng ở dạng măng tươi, măng muối chua hoặc măng khô. Làm hàng thủ công mỹ nghệ: hàng năm số lượng Tre Nứa dùng làm hàng thủ công mỹ nghệ chiếm một tỉ lệ khá lớn. Ngoài những sản phẩm tiêu thụ trong nước, chúng ta còn sản xuất nhiều mặt hàng mỹ nghệ để xuất khẩu.
Làm vật liệu xây dựng: hiện nay khoảng 50% vật liệu nhà ở nông thôn và
miền núi làm từ Tre Nứa. Các lồi Tre có vách dầy, đường kính thân trên 10cm là thích hợp cho xây dựng: Mai, Diễn, Bương, Luồng, Tre Gai, Lộc Ngộc, Là Ngà. Một số đồng bào miền núi phía Bắc dùng trúc sào để lợp mái nhà vừa đẹp, vừa bền.
Trong một thời gian dài nữa ở Việt Nam, Tre Nứa dùng trong xây dựng ở nơng thơn vẫn cịn chiếm một tỉ lệ đáng kể.
Dùng làm nguyên liệu trong công nghiệp giấy sợi. Nhiều nước Đông Nam Á, từ lâu vẫn dùng Tre Nứa làm nguyên liệu để sản xuất giấy. Ở các nước tiên tiến,
mỗi năm bình quân sản xuất giấy theo đầu người là 250-300kg, trong khi đó ở các nước đang phát triển là 2-5kg. Trong tương lai, ngành công nghiệp giấy của Việt
Nam sẽ đòi hỏi một số lượng Tre và gỗ rất lớn. Như vậy nhu cầu về Tre, Nứa, vầu để đáp ứng yêu cầu của ngành giấy sợi ngày càng cao.
Than Tre: than hoạt tính là chất hấp phụ đa năng, vì chúng có diện tích bề mặt lớn, có cấu trúc lỗ xốp kích thước mịn, bề mặt hoạt hố cao. Vì vậy, chúng được sử dụng để tách các thành phần gây hại trong hỗn hợp khí và dung dịch lỏng, chúng
được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: thực phẩm, dược, hố dầu, cơng nghiệp
chân khơng, xử lý nước thải, khí thải.
1.4.1.3. Một số loài Tre phổ biến
Tre Gai (Bambusa Stenostachya Hackel)
Tre mọc thành cụm, thân ngầm, dạng củ, thân cao khoảng 15-25m, đường kính 8-11cm, lóng dài 25-35cm tuỳ thuộc vào từng phân đoạn thân tre, vách thân dày, khi Tre cịn non có màu lục, có lơng cứng nâu, nhưng khi già vỏ nhẵn, vách
29
dầy 2-3cm. Cây chia cành sớm, các đốt dưới gốc thường một cành, các cành nhỏ
biến thành gai cong, cứng nhọn. Tre gai mọc tự nhiên ở độ cao dưới 700m, được
trồng ở nông thôn quanh làng làm hàng rào bảo vệ. Tre ưa ẩm và ưa sáng. Vùng đất
thích hợp để Tre phát triển là pH = 5-6.5, đất nhiều mùn, tầng đất sâu. Tre mọc thành bụi lớn 30-40 cây. Mùa măng từ tháng 5, 6 đến tháng 10,11. Thu hái măng
vào mùa mưa, khi măng nhú khỏi mặt đất 7-15 ngày.
Thành phần hoá học của măng: 90% nước, 4% lipid, 0.5% hydrat carbon, 1% xenluloza, 1% tro. Trong 100gam măng tươi có chứa 37mg Ca, 49mg P, 1.5mg sắt, 0.1mg vitamin B1, 10mg vitamin C. Giá trị năng lượng 120kJ/100g. Sau 4 năm từ
khi trồng, có thể khai thác. Tuy nhiên, tuỳ mục tiêu sử dụng người ta chặt ở tuổi tre
khác nhau: để làm hàng thủ cơng có thể chặt dưới 3 tuổi, để làm vật liệu xây dựng
cần tre già hơn. Tre chặt vào mùa khơ dùng bền hơn vì ít bị mọt.
Thân tre dùng trong xây dựng làm cọc móng, vật liệu chủ yếu để làm nhà nơng thơn. Ngày nay Tre cịn dùng làm ngun liệu của cơng nghiệp giấy, làm than hay than hoạt tính.
Việt Nam: Tre Gai phân bố khắp mọi miền trên đất nước ta, từ Hà Giang đến Kiên Giang, Cà Mau. Hầu như ở xã nào, huyện nào của Việt Nam cũng có lồi tre
này, nhưng tập trung nhiều nhất là ở vùng Đông Bắc và đồng bằng Bắc Bộ.
Thế giới: gặp Tre Gai ở Nam Trung Quốc, Lào, Campuchia, Malaysia, Thái
Lan, Philippin và lndonesia.
Tre Gai Mỡ (Bambusa Blumeana Shultes)
Cây cao 10-20m, đường kính 7-10cm, gióng dài 20-24cm. Phía gốc có rễ khí sinh, phần giữa và ngọn vịng thân khơng rõ, chỉ có một vịng mo. Mỗi mắt mang 1- 3 cành chính, cành có gai nhọn cong. Mo dày, dài 12-15cm, rộng 7-10cm, hẹp và thn về phía đỉnh, lá mo có hình tam giác, gốc lá mo rộng bằng đầu bẹ mo, có lơng
ở mặt trong. Thìa lìa ngắn hơi xẻ răng. Lá hình tuyến, dày, đầu nhọn, đi gần trịn,
mặt dưới phiến lá một bên mép có một dải dọc nhẵn bóng dài 5-17cm, rộng 7-
30
dẹt có 8-12 bơng. Mày lớn 2-3, hình trứng, đầu nhọn, nhẵn. Mày nhỏ ngồi dài 6- 9mm, 7-8 gân ở đầu. Mày nhỏ trong dài 6-9.5mm, đầu tù, có 2 cạnh, trên cạnh có
lơng bao phấn tù. Tre ra măng vào mùa thu, chúng được phân bố khắp nước ta,
dùng làm nhà, làm mảng, đan lát nhưng không bền bằng Tre Gai.
Hình 1.8 : Tre gai Hình 1.9 : Tre Gai Mỡ
Hình 1.10: Tre Là Ngà Hình 1.11: Tre Vàng Sọc
Tre Vàng Sọc (Bambusa Multiplex Alphonsokarii)
Cây cao 10m, đường kính 3-8cm, thân và cành màu vàng tươi, xen lẫn những
sọc xanh. Gióng dài 15-30cm, vịng rễ hơi nhơ lên, mỗi mắt thường mang 3 cành,
31
giác có gân song song nổi rõ ở mặt trong, nhiều lông, tai mo hơi trịn, mép có lơng thơ cứng. Lá thn ngọn giáo, đi lá trịn, cuốn ngắn, tai lá mang 1-2 lông màu trắng. Cây Tre Vàng Sọc thường làm cảnh ở các công viên, xây dựng nhà cửa.
Tre Là Ngà (Bambusa Sinospinosa)
Tre cao 10-20m, thân to đường kính 7-10cm, dựng đứng, kéo dài, có gai cong mọc vòng khá to, dài 3-5cm, khơng làm thành móc, mấu khơng lồi, vách thân Tre dày, có màu xám vàng, nhẵn, trịn, cứng, hơi có khía, lóng dài 4-10cm tuỳ thuộc vào thổ nhưỡng cũng như phân đoạn Tre, cành sù sì mang những nhánh mãnh ở mấu, mo dày dai, dài 12-15cm, rộng 7.5-10cm, có lơng tơ lấp lánh, lá mo to bằng mo, hình tam giác, có lơng ở mặt ngồi. Lá hơi dày, hình dải mũi mác, gốc trịn, thường thót lại thành cuống, dài 5-15cm, rộng 7-20mm, nhẵn, mép lá có răng hay xẻ tua, gân bên 5-7 đơi, gân trung gian 7-9 đơi, bẹ có khía, lưỡi bẹ ngắn, có lơng mi.
Tre phân bố khắp nước ta, thường dùng làm hàng rào, làm nhà, bè mảng, đan
lát… nhưng không bền bằng Tre Gai.
Tre Lộc Ngộc, Tre Nghệ (Bambos (L.) Voss)
Tre rất to, đường kính 10-15cm, cao đến 35m, mọc thành bụi dày, có mấu dày, các mấu dưới đâm rễ, đâm măng mọc ngang, các mấu trên nhánh có lá, xếp hai dãy và so le với nhau, nhánh nhỏ có 2-3 gai thường to và cong 2-3cm, thân mang hoa thường khơng có lá, bẹ (mo) thân dài 25-40cm, rộng 22-30cm, dai, các bẹ non màu da cam, phủ lông vàng, dày đặc, khía xanh hay đỏ, phiến khơng đầy đủ, ngắn hơn
bẹ, cỡ 10cm, hình tam giác tù, lõm, mặt ngồi nhẵn, mặt trong có ít tơ sẫm, mép cuốn, men theo bẹ, lưỡi bẹ hẹp, ngun hay có diềm lơng. Lá dài 17-22cm, rộng 2- 10mm, hình dải hay dải ngọn giáo, cứng, thon lại hoặc hình tim ở gốc, với cuống
ngắn, nhọn đầu, hai mặt gần đồng màu, mặt trên nhẵn, mặt dưới có ít lông, mép nhẵn, gân bên 4-6 đôi, gân trung gian 7-9, tuyến trong suốt, không nhiều, bẹ lá có lơng phún rồi hóa nhẵn, với tai ngắn, lưỡi tiêu giảm. Quả thóc thn, cỡ 5-8mm,
nhẵn, có rãnh trên một mặt.
32
Nam, cây mọc ở rừng và cũng được trồng ở Bắc Bộ và Nam Bộ. Cây mọc trong
rừng ẩm. Chu kỳ ra hoa khoảng 50 năm.
Tre được sử dụng rất nhiều trong xây dựng, được trồng làm hàng rào ngoài
bảo vệ quanh các làng, dùng đan lát, làm sàn, lợp nhà ... Hạt và măng ăn được.
1.4.2. Than tre
1.4.2.1. Giới thiệu than Tre
Than Tre được xem như là kim cương đen, than Tre được tạo ra khi Tre trên 5
tuổi. Than Tre có vơ số các lỗ xốp nhỏ, so với than gỗ, than Tre có số lỗ xốp nhiều
hơn gấp 4 lần so với các loại than khác.
Than Tre có thể được sản xuất từ thân cây, nhưng cũng có thể sản xuất từ
những phần phụ của Tre: cành, bột Tre… than Tre có thể được phân chia thành một số dạng như sau:
Than Tre có hình dạng như Tre nguyên liệu, được làm từ cây Tre, chúng
được cắt thành những đoạn ngắn với chiều dài xác định.
Than Tre dạng bánh chúng được tạo ra từ các phần khác của cây Tre: cành, nhánh, bột cưa…sau đó chúng được xay ra, sấy và đóng bánh, sau đó tiến hành nhiệt phân ta thu đuợc than Tre dạng bánh.
Hình 1.12: Than Tre dạng nguyên liệu Hình 1.13: Than Tre dạng bánh
33
Than Tre được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: xử lý nguồn nước, xử lý các
nguồn khí nhiễm các hơi dung mơi hữu cơ, điều chỉnh độ ẩm khơng khí trong nhà,
chăm sóc sức khoẻ, khử mùi…[10]
Tính dẫn điện của than Tre được tăng cường khi tăng nhiêt độ nhiệt phân, khi