1. 4 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng
1.6. Giới thiệu về cây chè
Theo truyền thuyết, cây chè lần đầu tiên được phát hiện bởi người Trung Quốc vào năm 2700 năm Trước Công Nguyên. Đầu tiên được sử dụng như một dược liệu, sau trở thành một thứ đồ uống mang đậm tính dân tộc của Trung Quốc. Dựa vào di tích khảo cổ học và điều kiện sinh thái của cây chè, căn cứ ở các vùng chè hoang dại và tập quán sử dụng chè, nhiều tài liệu Trung Quốc, Liên Xô cũ đã đi đến kết luận: cây chè có nguồn gốc phát sinh ở miền núi phía Nam Trung Quốc, Bắc Ấn Độ và miền núi phía Bắc Việt Nam. Ngày nay, cây chè được trồng ở nhiều nơi trên thế giới trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trải dài từ 30 vĩ độ nam đến 45 vĩ độ bắc, tập trung chủ yếu ở các nước Châu Á chiêm 80-90% tổng diện tích chè thế giới.
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới 4 mùa nằm ở khu vực Đông Nam Á, là một trong những chiếc nôi của cây chè. Hiện nay, cả nước có khoảng 130 nghìn ha chè các loại, năng suất bình quân đạt hơn 77 tạ/ha, sản lượng chè của cả nước đạt gần 824 nghìn tấn búp tươi. Trà Việt Nam được xuất khẩu sang 110 quốc gia và vùng lãnh thổ, giá trị xuất khẩu đạt gần 200 triệu USD/năm. Việt Nam hiện đứng thứ 5 trên thế giới về sản lượng và xuất khẩu trà với kế hoạch sản xuất đạt 1,2 triệu tấn chè thô và xuất khẩu 200.000 tấn chè chế biến vào năm 2015.
Thái Nguyên là vùng chè trọng điểm của cả nước, với diện tích chè hơn 18.500ha, trong đó có gần 17.000ha chè kinh doanh, năng suất đạt 109 tạ/ha, sản lượng đạt gần 185 nghìn tấn. Xác định chè là cây trồng mũi nhọn, những năm qua, tỉnh Thái Nguyên đã triển khai nhiều biện pháp để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm chè, trong đó có việc áp dụng quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt (VietGAP). Hiện nay, toàn tỉnh có 15 mô hình chè theo tiêu chuẩn VietGAP ở các huyện Đại Từ, Đồng Hỷ, Định Hóa, Võ Nhai, Phổ Yên, Phú Lương.
Với lượng tiêu thụ chè trên toàn quốc mỗi năm vào khoảng 100.000 nghìn tấn thì lượng bã chè thải ra trên toàn quốc là rất lớn
Trong quá trình sản xuất chè, lá chè có chất lượng cao được lựa chọn để sản xuất chè xanh khô xuất khẩu, còn lá chè chất lượng thấp được sử dụng để sản xuất đồ uống trà và để tách polyphenol trong chè... Một số lượng lớn bã chè để sản xuất đồ uống trà thường bị bỏ đi vào môi trường không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng phí về tài nguyên mà còn gây ra vấn đề vệ sinh môi trường trong quá trình phân hủy.
Bã chè đã được nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các kim loại nặng hòa tan trong nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polymer như cellulozơ, hemicellulozơ, pectin, lignin và protein. Các polymer này có chứa trong thành tế bào thực vật, trong đó cellulozơ và lignin là thành phần chủ yếu [24]. Cellulozơ có nhiều nhất trong thành tế bào thực vật, là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích P-D-Glucose, công thức cấu tạo:
Hình 1.3: Cấu trúc của cellulozơ
Lignin là một chất cao phân tử có cấu trúc vô định hình khác với cellulozơ. Cho đến nay công thức của lignhin vẫn chưa được xác định, các mắt xích của lignhin không giống nhau, nhưng người ta đã kết luận rằng trong phân tử lignin có chứa các nhóm (-OH), nhóm metoxyl (-OCH3) và nhân benzen [24].
Hình 1.4: Một cấu trúc giả thuyết của lignin
Các polymer này có thể hấp phụ nhiều loại chất tan đặc biệt là các ion kim loại hóa trị hai. Ngoài ra các nhóm acid galacturonic trong peptin là những vị trí liên kết mạnh với các cation. Các nhóm hydroxyl trên cellulozơ cũng đóng một vai trò quan trọng trong khả năng trao đổi ion của các lignocelluloses. Bản thân các nhóm này có
khả năng trao đổi yếu vì liên kết phân cực yếu của n cellulozơ nhóm OH [19,22].