3.1.1. Hình thái của rơm rạ
Về mặt cảm quan, rơm rạ có hình ống rỗng. Thành phần hóa học của mặt trong và mặt ngoài rơm rạ có thể khác nhau do sự tiếp xúc với môi trường khác nhau.
Để so sánh hình thái của mặt trong và mặt ngoài rơm rạ, chúng tôi sử dụng ảnh SEM
Hình 3.1: Ảnh SEM của mặt ngoài (a) và mặt trong (b) của rơm rạ Trên hình 3.1, ta thấy được mặt ngoài của rơm rạ sần sùi, có nhiều hạt nhỏ. Có thể do mặt ngoài của rơm rạ tiếp xúc trực tiếp với môi trường và chịu tác động của các yếu tố ngoại cảnh nên các bó sợi xenlulozơ có thêm các liên kết ngang.
Đặc điểm này giúp thân rơm rạ có khả năng chống chịu tác động vật lý và hoá học của môi trường. Mặt trong của rơm rạ ít tiếp xúc với môi trường nên các bó sợi xenlulozơ trơn nhẵn hơn và ít có các liên kết ngang hơn. Hình thái chủ yếu ở mặt trong là các bó sợi song song với nhau.
3.1.2. Thành phần nguyên tố của rơm rạ
Cũng như đặc điểm hình thái, thành phần nguyên tố của mặt ngoài và mặt trong có thể có sự khác biệt với nhau. Điều này được dự đoán là do hình thái của hai
(a) (b)
32
mặt khác nhau cũng như mức độ chịu tác động với môi trường khác nhau. Thành phần nguyên tố của mặt ngoài và mặt trong được nghiên cứu bằng phương pháp phổ EDX
Hình 3.2: Phổ EDX của mặt ngoài (a) và mặt trong (b) của rơm rạ Bảng 3.1: Thành phần nguyên tố của mặt ngoài và mặt trong của rơm rạ
Mẫu
Hàm lượng (%)
C O Mg Al Si Cl K Ca
Mặt ngoài
36,88
±1,20
46,52
±0,85
0,16
±0,01
0,22
±0,02
13,92
±0,54
0,715
±0,09
1,43
±0,11
0,17
±0,04 Mặt
trong
44,75
±0,92
45,99±
2,67
0,60
±0,092
0,09
±0,08
4,78
±1,26
0,65
±0,01
2,67
±0,61
0,28
±0,01
Kết quả trên cho thấy nguyên tố chủ yếu trong rơm rạ là C, O và Si (chiếm trên 90% khối lượng) còn lại là các nguyên tố khác chiếm một lượng nhỏ dưới 10%.
Các nguyên tố C, Mg, K và Ca của mặt trong có hàm lượng cao hơn mặt ngoài, đó là do mặt trong của rơm rạ tiếp xúc với tế bào mạch rây chuyên vận chuyển các nguyên tố khoáng cần thiết cho sự phát triển của cây lúa. Tuy nhiên, các nguyên tố Si, Al, Cl của mặt ngoài có hàm lượng cao hơn so với mặt trong. Sự
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV
002
0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500
Counts
C O
Mg Al
Si
Cl
Cl Cl K
K K Ca
Ca
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV
001
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Counts
C O
Mg Al
Si
Cl
Cl Cl K
K
K Ca
Ca
(a) (b)
33
khác nhau này có thể do sự tiếp xúc môi trường khác nhau của hai mặt. Mặt ngoài cần sức chống chịu với môi trường và khả năng chống gãy đổ cao hơn vì vậy hàm lượng các nguyên tố tạo nên cấu trúc bền vững sẽ nhiều hơn. Trong khi đó, hàm lượng O giữa hai mặt khác nhau không nhiều. Nguyên nhân có thể do O nằm trong thành phần của các cấu tử xenlulozơ, hemixenlulozơ, lignin ... đều xuất hiện ở cả hai mặt.
3.1.3. Thành phần hoá học của rơm rạ
Thành phần hoá học của rơm rạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống lúa, các điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, nguồn nước ... Trong thực tế, rất khó phân loại rơm rạ của các giống lúa khác nhau. Do đó, trong nghiên cứu này không quá lệ thuộc vào loài lúa. Tuy nhiên, để xác định hiệu suất tách xenlulozơ và lignin vẫn cần phải khảo sát hàm lượng xenlulozơ, lignin và một số hợp chất khác có trong hỗn hợp rơm rạ. Hỗn hợp rơm rạ sau khi nghiền nhỏ, trộn lẫn và phân tích thành phần thu được các kết quả ở bảng 3.2
Bảng 3.2: Thành phần hoá học của rơm rạ của đối tượng nghiên cứu Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Xenlulozơ 39,20
Lignin 19,02
Hemixenlulozơ 24,01
Độ tro 14,26
Các chất trích ly 3,51
So với gỗ, rơm chứa ít xenlulozơ hơn nhưng hàm lượng lignin và hemixenlulozơ tương đương với gỗ. Điều này có thể giải thích do thời gian sinh trưởng của lúa ngắn hơn nhiều so với các cây lấy gỗ dẫn đến lượng xenlulozơ tích luỹ trong rơm rạ không nhiều như gỗ. Giá trị hàm lượng xenlulozơ và lignin ở trên được sử dụng để tính khối lượng của chúng trong rơm rạ ở các thí nghiệm sau
34