1. TOƠNG QUAN TAØI LIEƠU
1.5. Tình hình nghieđn cứu trong nước
Ở trong nước, có theơ nói những nghieđn cứu đaău tieđn veă biomass được baĩt đaău trong lĩnh vực nođng nghieơp.
- Đã có những nghieđn cứu sử dúng rơm rá làm cơ sở đeơ sạn xuât nâm và đã đưa vào sạn xuât ở các địa phương.
- Những nghieđn cứu sử dúng biomass làm thức aín cho gia súc sau khi phađn huỷ baỉng kieăm và leđn men đã được ứng dúng trong thực tê.
- Vieơc ứng dúng trâu làm nhieđn lieơu cho nhà máy đieơn trâu cũng đã được tiên hành ở quy mođ các dự án thử nghieơm. Tuy chưa chúng tỏ được hieơu quạ kinh tê cao, song đađy cũng là moơt hướng có trieơn vĩng, caăn có những nghieđn cứu tiêp túc.
- Vieơc trieơn khai mođ hình haăm ụ gas đã được thực hieơn roơng rãi ở nhieău địa phương trong cạ nước.
32
Vieơc ứng dúng các cođng ngheơ hieơn đái đeơ xử lý biomass nhaỉm múc đích sạn xuât naíng lượng và vaơt lieơu chư mới được baĩt đaău trong những naím gaăn nay, khi vân đeă mođi trường được coi trĩng hơn và có sự hợp tác cụa coơng đoăng quôc tê. Theo hướng này, moơt sô nghieđn cứu đã và đang được baĩt đaău tiên hành tái Trường ĐH Nođng Lađm, Trương ĐH KHTN, Trường ĐH Bách Khoa- ĐHQG TP.HCM, Trường ĐH Nođng nghieơp I, các vieơn nghieđn cứu veă nođng nghieơp, sinh hĩc, các sở khoa hpĩc cođng ngheơ tái nhieău địa phương …
1.5.1. Xử lý chât thại chaín nuođi:
Khoạng 80% nođng dađn chaín nuođi gia súc, gia caăm: trađu, bò, heo, gà… chât thại cụa chúng ạnh hưởng đên mođi trường và sức khoẹ con người. Vân đeă đaịt ra là làm sao đeơ xử lý chât thại này đeơ khođng ạnh hưởng đên mođi trường và sử dúng chúng vào các múc đích khác nhau.
1.5.1.1. Taơn dúng phađn vaơt nuođi đeơ ụ phađn sinh hĩc thu được phađn hữu cơ bón cho cađy troăng (phađn chuoăng) [1]:
Phađn chuoănglà lối phađn do gia súc thại ra trung bình moêi đàn gia súc nuođi nhôt trong chuoăng, sau moêi naím có theơ cung câp moơt lượng phađn chuoăng (keơ cạ đoơn) như sau:
Lợn : 1.8 -2.0 tân/con.naím Deđ : 8.0 – 9.0 tân/con.naím Trađu bò : 8.0 – 9.0 tân/con.naím Ngựa : 6.0 – 7.0 tân/con.naím
Chât lượng và giá trị cụa phađn chuoăng phú thuoơc rât nhieău vào cách chaím sóc, nuođi dưỡng, chât lieơu đoơn chuoăng và cách ụ phađn.
1.5.1.2. Sử dúng phađn gia súc nuođi trùn quê đeơ nuođi troăng thuỷ sạn:
Moơt sô ít hoơ dađn cũng đã sử dúng phađn gia súc đeơ nuođi trùn quê đeơ nuođi troăng thuỷ sạn nhưng chư moơt phaăn nhỏ lượng phađn được sử dúng cho múc đích này. Phađn dùng đeơ nuođi trùn
33
quê thường khođng được qua xử lý vì vaơy khi trùn chưa phađn huỷ thì sẽ gađy ođ nhieêm như: gađy mùi hođi, ruoăi muoêi phát trieơn, nước mưa chạy qua sẽ làm ođ nhieêm nguoăn nước.
1.5.1.3. Sử dúng phađn gia súc đeơ sạn xuât khí sinh hĩc (biogas):
1.5.1.3.1. Tình hình sạn xuât và sử dúng nhieđn lieơu sinh hĩc (Biogas) ở Vieơt Nam [1]:
Phong trào xađy dựng các haăm biogas quy mođ gia đình và các hoơ chaín nuođi gia súc ở nước ta cũng được phát trieơn. Biogas hieơn nay chụ yêu được dùng đeơ thay thê chât đôt. Kêt quạ đem lái rât tích cực cạ veă hieơu quạ kinh tê lăn bạo veơ mođi trường.
Nguoăn khí biogas nhaơn được từ các haăm khí sinh hĩc đã cung câp naíng lượng phúc vú vieơc đun nâu, do đó haơu quạ chaịt phá rừng làm chât đôt ở nođng thođn phaăn nào đã được kieơm soát. Tuy nhieđn, nhu caău naíng lượng ở nođng thođn khođng chư dừng lái ở đó. Trong thực tê, sạn xuât và sinh hốt ở nođng thođn hieơn nay những hốt đoơng cỡ nhỏ kéo các máy cođng tác thođng thường như bơm nước, phát đieơn, xay xát, máy lánh đeơ bạo quạn sạn phaơm nođng nghieơp, … có nhu caău sử dúng rât lớn. Nước ta có hơn 80% dađn sô sông ở nođng thođn vieơc taơn dúng các nguoăn naíng lượng tái choê cho sạn xuât sẽ giúp cho nođng dađn tiêt kieơm được kinh phí, làm giạm giá thành sạn phaơm, taíng thu nhaơp cho người dađn. Maịt khác, vieơc sử dúng nguoăn naíng lượng này trong sạn xuât và đời sông góp phaăn giạm thieơu chât thại, bạo veơ tài nguyeđn mođi trường.
Trong vieơc sử dúng các lối naíng lượng truyeăn thông ở nhieău vùng nođng thođn, mieăn núi nước ta, cụi đôt và than đá đã và đang góp phaăn vào vieơc làm giạm dieơn tích rừng cũng như gia taíng lượng khí CO2 vào khí quyeơn.
Nhieău naím nay biogas đang được áp dúng thí đieơm tái moơt vài địa phương trong cạ nước và đã cho thây những ưu đieơm cụa nó trong các hốt đoơng sạn xuât, sinh hốt cụa người dađn.
Đeơ táo ra khí sinh hĩc, người ta xađy dựng những haăm ụ kín có đường thu khí đeơ deê dàng mang đi sử dúng.
34
1.5.1.3.2. Những lợi thê cụa khí sinh vaơt đôi với vùng nođng thođn [1]:
Giại quyêt vân đeă chât đôt:
Vieơc phát trieơn khí sinh vaơt là moơt con đường quan trĩng đeơ tiên tới giại quyêt chât đôt ở nođng thođn, đó là môi quan tađm cụa coơng đoăng nođng thođn. Sử dúng biogas, moơt chât đôt thu được từ nguoăn sinh vaơt đoăi dào trong tự nhieđn, là moơt nguoăn thay thê cho các nguyeđn lieơu raĩn như than, cụi, đã mang lái nhũng thay đoơi cơ bạn cụa lịch sử chât đôt đôi với vùng nođng thođn cụa Trung Quôc. Đó là moơt sáng táo kỹ thuaơt quan trĩng khođng chư giại quyêt chât đôt cho nođng dađn và các dađn cư ở nođng thođn, mà còn tiêt kieơm được moơt lượng lớn than cho quôc gia. Nó đóng vai trò rât lớn kích thích sạn xuât nođng nghieơp, cođng nghieơp mà còn táo neđn moơt mođi trường hợp tác trong nođng thođn. Moơt lượng lao đoơng trước nay dùng đeơ kiêm cụi và vaơn chuyeơn than, bađy giờ có theơ đưa vào sạn xuât nođng nghieơp. Vieơc giạm nhu caău đun cụi đã tránh được nán phá rừng. Đoăng tieăn đeơ mua than và nhieđn lieơu raĩn khác có theơ tiêt kieơm được và giạm nhé gánh naịng tài chính cho người nođng dađn. Sau khi phát trieơn biogas, người phú nữ được giại phóng các vieơc vaịt trong gia đình, có theơ tham gia vào sạn xuât nođng nghieơp nhieău hơn.
Kích thích sạn xuât nođng nghieơp:
Phát trieơn biogas là moơt con đường con đường quan trĩng đeơ kích thích sạn xuât nođng nghieơp. Phađn người, súc vaơt, chât thại thực vaơt, các lối lá cađy đeău có theơ trở thành phađn bón sau khi leđn men qua phađn huỷ ở những haăm biogas đaơy kín khođng khí. Thành phaăn nitơ cụa chúng được chuyeơn hoá thành amoniac deê dàng hâp thú hơn đôi với cađy troăng, như vaơy cại thieơn được phađn bón.
Biogas sự cại thieơn sức khoẹ coơng đoăng.
Phát trieơn chương trình biogas cũng là con đường hieơu quạ đeơ giại quyêt vân đeă phađn bón và cại thieơn veơ sinh mođi trường, tieđu chuaơn sức khoẹ ở nođng thođn. Nó là bieơn phát đeơ thụû tieđu các trứng giun sán, giun móc và các lối ký sinh trùng khác sông trong mĩi lối phađn. Thu gom tât cạ các phađn thại cụa gia súc và người vào moơt haăm biogas là giại quyêt vân đeă chât thại tôt nhât.
35
Vieơn ký sinh trùng cụa nhieău nước đã cođng bô raỉng: sau khi ụ leđn men, bã thại chư còn rât ít trứng các ký sinh trùng sán, trung bình giạm bớt 95%. Thực tê, vieơc ụ phađn trong haăm kính và đụû thời gian. Sô lượng trứng sán, giun móc và các âu trùng tìm thây có theơ giạm tới 99%.
Nơi nào phát trieơn haăm khí sinh vaơt tôt, nơi đó sẽ kieơm soát có hieơu quạ các beơnh veă ký sinh trùng và beơng sán; veơ sinh nođng thođn được biên đoơi tôt hơn, người làm nođng nghieơp được bạo veơ, tieđu chuaơn chung veă sức khoẹ được nađng cao rõ reơt.
Biogas và vân đeă cơ giới hoá nođng nghieơp:
Phát trieơn biogas cũng có theơ táo neđn moơt nguoăn nhieđn lieơu mới cho vieơc cơ giới hoá nođng nghieơp. Hieơn nay, moơt sô nước, biogas được dùng với sô lượng lớn khođng chư nâu aín, thaĩp sáng, mà còn đeơ kéo các máy nođng nghieơp.
Biogas được dùng như moơt lối nhieđn lieơu chât lượng cao đeơ nâu aín và thaĩp sáng, cũng như cơ giới hoá, đieơn khí hoá nođng nghieơp. Ta có theơ neđu moơt thođng sô toơng quát đeơ laơp kê hốch khi caăn thiêt. Moơt m3 biogas thaĩp sáng moơt ngĩn đèn 60W trong 6 – 7 giờ, hoaịc cháy đoơng cơ đôt trong moơt mã lực làm vieơc được 2 giờ, tương đương với naíng lượng cụa 0.6 – 0.7 Kg xaíng. Nó cũng có theơ sạn sinh ra được 1.25kWh đieơn naíng.
Biogas có những ưu đieơm như đã trình bày, song nó chưa được phát trieơn roơng rãi vì có những khó khaín veă kỹ thuaơt, còn moơt sô nhađn tô xã hoơi, theơ chê tài chính và chính sách. Mĩi nhađn tô đó có quan heơ chaịt chẽ với nhau. Moơt nhađn tô quan trĩng làm cạn trở vieơc phoơ biên cođng ngheơ haăm biogas ở các nước đang phát trieơn là những yêu tô lieđn quan đên các nguyeđn nhađn và các kêt quạ cụa sự nghèo nàn lác haơu.
1.5.1.3.3. Quá trình sạn xuât khí sinh hĩc [1]:
Đeơ sạn xuât khí sinh hĩc người ta xađy dựng hoaịc chê táo các thiêt bị khí sinh hĩc. Nguyeđn lieơu đeơ sạn xuât khí sinh hĩc là những chât hữu cơ như phađn đoơng vaơt, các lối thực vaơt như bèo, cỏ, rơm, rá. Nguyeđn lieơu được náp vào thiêt bị khí sinh hĩc. Thiêt bị giữ kín khođng cho khođng khí lĩt vào neđn nguyeđn lieơu bị phađn huỷ kỵ khí và táo ra khí sinh hĩc.
36
Vieơc náp nhieđn lieơu được náp theo hai cách chụ yêu sau :
Náp theo mẹ: toàn boơ nguyeđn lieơu được náp đaăy vào thiêt bị moơt laăn. Mẹ nguyeđn lieơu này phađn huỷ daăn và cho khí sử dúng. Sau moơt thời gian đụ đeơ nguyeđn lieơu phađn huỷ gaăn hêt, toàn boơ nguyeđn lieơu được lây ra và thay baỉng moơt mẹ nguyeđn lieơu mới, thời gian moêi mẹ thường kéo dài 3 – 5 tháng.
Náp lieđn túc: nguyeđn lieơu được náp đaăy lúc mới đưa thiêt bị vào hốt đoơng. Sau moơt thời gian ngaĩn, nguyeđn lieơu được boơ sung thường xuyeđn. Khi đó moơt phaăn nguyeđn lieơu đã phađn huỷ được lây ra đeơ nhường cho phaăn nguyeđn lieơu mới náp vào. Trong quá trình phađn huỷ, chư moơt phaăn nguyeđn lieơu được chuyeơn hoá thành khí sinh hĩc, phaăn còn lái được lây ra cùng với nước pha loãng gĩi là bã thại.
1.5.2. Xử lý chât thại troăng trĩt [1]:
Hàng naím sạn lượng lúa gáo nước ta thu hốch khođng những đáp ứng nhu caău cụa thị trường trong nước mà còn xuât khaơu ra thị trường thê giới. Đi kèm với sạn lượng nođng nghieơp là khôi lượng khá lớn phê phú phaơm như rơm rá, …. Theo thông keđ khôi lượng các nguoăn phú phaơm nođng nghieơp chính ở nước ta hàng naím có khoạng 25 trieơu tân rơm lúa. Nguoăn phú phaơm này mới được sử dúng moơt phaăn làm thức aín cho gia súc phaăn lớn dùng làm chât đôt, phađn bón hay bỏ lái ngoài đoăng roăi đôt bỏ. Rõ ràng đađy là moơt nguoăn nguyeđn lieơu tieăm tàng có khođùi lượng lớn nêu được sử dúng có hieơu quạ hơn thì nhât định sẽ thúc đaơy nhieău ngành cođng nghieơp trong đó có cođng nghieơp sạn xuât coăn. Vì vaơy, đeơ taơn dúng các nguoăn nguyeđn lieơu do ngành nođng nghieơp thại ra và táo ra moơt hướng mới cho vieơc taơn dúng các phê phaơm ngành nođng nghieơp hieơn nay chúng ta caăn phại áp dúng neăn khoa hĩc tieđn tiên đeơ đieău chê các phú phaơm nođng nghieơp đeơ trở thành nguoăn nguyeđn lieơu có ích cho con người, tránh tác đoơng xâu đên mođi trường.
1.5.2.1. Sạn xuât coăn [1]:
Từ lađu coăn ethylic được sử dúng roơng rãi trong các ngành cođng nghieơp thực phaơm, dược phaơm, y tê như dung mođi, chât chông đođng, chât kháng khuaơn hay taơy uê. Ngày nay các ứng dúng cụa ethanol khođng chư dừng lái ở đó mà ở các nước tieđn tiên như Mỹ, Nhaơt, … Đã
37
và đang nghieđn cứu sạn xuât coăn etylic đeơ thay daăn các nguoăn nhieđn lieơu trong tự nhieđn đang ngày càng cán kieơt. Thođng thường người ta dùng ngũ côc và các cụ chứa nhieău tinh boơt như saĩn, ngođ, gáo, ... đeơ sạn xuât ra coăn. Hieơn nay moơt lối nguyeđn lieơu mới đang được nhieău nhà khoa hĩc quan tađm đó là các phê phaơm nođng nghieơp giàu chât xơ như rơm lúa, cađy ngođ, dađy lác, dađy lang, lá mía, …. Quy trình cođng ngheơ sạn xuât coăn được đưa ra trín hình 5. [2]
Hình 1. 16: Quy trình cođng ngheơ sạn xuât ethanol từ rơm rá.
Ở nước ta phaăn đođng ethanol sạn xuât từ rư đường mía, dùng làm ethanol cho thực phaơm và cođng nghieơp. Toơng coơng naíng suât là 25 trieơu lít/naím, trong đó có 3 nhà máy sạn xuât 15000 – 30000 lít/ngày là nhà máy đường Lam Sơn, nhà máy đường Hieơp Hòa và nhà máy rượu Bình Tađy. Ngoài ra còn có hàng traím cơ sở sạn xuât 3000 – 5000 lít/ngày. Tôc đoơ taíng trưởng cụa ngành cođng ngheơ ethanol rât chaơm và mang tính tự phát, chưa có chiên lược phát trieơn, so với các nước tređn thê giới, sạn lượng ethanol cụa nước ta rât thâp. Hieơn nay các cơ sở sạn xuât ethanol đang gaịp khó khaín vì hieơu suât táo ethanol từ rư đường mía là 4 kg rư
Tieăn xử lý (noơ hơi) Thụy phađn Acid Rơm rá Enzym Rơm rá Leđn men Chưng cât Ethanol
38
đường mía táo 1 lít ethanol với giá thành 9.000 đoăng/lít, do đó khođng theơ cánh tranh với các nước láng gieăng như Trung Quôc, Thái Lan.
1.5.2.2. Sạn xuât Gasohol:
Gasohol còn gĩi là xaíng sinh hĩc được chê táo từ hoên hợp ethanol khan 99,5% pha xaíng tỷ leơ 5%, 10%, 20% hoaịc 40% ethanol khan, với hoên hợp ethanol trong gasohol khoạng 10-20% thì khođng caăn cại táo đoơng cơ. Tređn thê giới hieơn nay nhieău nước đã sử dúng gasohol đeơ cháy xe coơ. Brazil moêi naím sạn xuât 16 tỷ lit ethanol/naím trong đó 40% dùng đeơ chê táo gasohol, Mỹ 7,6 tỷ lít ethanol/naím và dùng hơn 5 tỷ lít cho vieơc sạn xuât gasohol, tái Thái Lan 2 tỷ lít ethanol/naím và tât cạ các lối xaíng đưa ra thị trường đeău pha theđm ethanol.
Nêu sử dúng cođng ngheơ sạn xuât ethanol từ nhieău nguoăn phê lieơu nođng nghieơp doăi dào rẹ tieăn ở nước ta với hieơu suât chuyeơn hóa tôt và biêt taơn dúng sạn xuât các chê phaơm sinh hĩc từ ethanol hy vĩng giá ethanol cođng nghieơp sẽ thâp hơn giá tređn thị trường hieơn nay và có theơ trieơn khai sạn xuât gasohol tái Vieơt Nam.
39
Hình 1. 17: Mođ hình xử lý phê phú phaơm nođng nghieơp đeơ xađy dựng thị trân sinh thái.