CAOSU THIÊN NHIÊN

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1. CAOSU THIÊN NHIÊN

Cao su thiên nhiên (gọi tắt là cao su) được lấy chủ yếu từ giống cây Hevea brasiliensis. Đây là loài thực vật thuộc giống cây lâu năm, thích hợp sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt là ở Bắc Nam Mỹ, Brazil, Trung Mỹ, Châu Phi (từ Maroc đến Madagasca), Stri Lanka, Nam Ấn Độ, Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan, Indonesia. Lịch sửngành cao su bắt đầu từthếkỷ XV khi người Châu Âu phát hiện ra việc dùng nhựa cây để làm đạn, làm dép,… của người Nam Mỹ. Đến những năm 1740, người Pháp bắt đầu nghiên cứu khoa học vềcao su tại Guyane và Ecuador.

Cuối thếkỷXIX, cao su được khai thác tựnhiên tại các rừng thuộc Nam Mỹ, Châu Phi, đặc biệt là Brazil. Năm 1876, H.A Wickam đã mang giống hevea của Brazil sang các nước, đầu tiên là Malaysia, Ceylan và Indonesia. Năm 1906, cao su trồng chỉ chiếm 0,8% tổng lượng khai thác thì đến năm 1914 tăng lên 59%, năm 1920 là 90%.

Ngày nay, người ta biết đến cao su thiên nhiên với công thức hóa học dạng (C5H8)n, thuộc dạng hydrocarbon polyene, là một hydrocarbon chưa no. Phân tử cao su có phân tửkhối từ 10.000 đến 400.000 tùy quá trình xử lý.Lý tính đặc trưng của cao su là tính đàn hồi, nhựa dính. Vềbản chất hóa học, cao su thuộc dạng alken, có cấu trúc cao phân tử với một số lượnglớn các nối đôi nên có thể tham gia các phảnứng cộng, thế, hủy, đồng phân hóa,đồng hoàn hóa và polymer hóa (phản ứng trùng hợp).

Phân tử cơbản của cao su là isoprene polymer (cis-1,4-polyisoprene[C5H8]n) có khối lượng phân tử 105 –107. Nó được tổng hợp từcây bằng một quá trình phức tạp của carbonhydrate. Cấu trúc hóa học của cao su tựnhiên (cis-1,4-polyisoprene):

CH2C = CHCH2–CH2C = CHCH2= CH2C = CHCH2

Bảng 1.1:Thành phần hóa học của mủ cao su Thành phần Phần trăm (%) Cao su 35–40%. Protein 2% Quebrachilol 1%. Xà phòng, acid béo 1% Chất vô cơ 0,5%. Nước 50–60%.

(Nguồn: Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, 2012)

Trên thế giới hiện có hơn 7 triệu ha đất khai thác mủ cao su, trong đó tập trung ở các nước thuộc Hiệp Hội Các Nước Sản Xuất Cao Su (ANRPC) gồm các nước Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Papua New Ghine, Singapore, Stri Lanka. Mỗi năm, ANRPC đóng góp khoảng 92 -95% sản lượng cao su toàn thế giới.(Báo cáo của ANRPC, 2012). Tập đoàn Nghiên cứu cao su quốc tế (IRSG) ước tính sản lượng sản xuất cao su toàn cầu sẽ đạt 11,8 triệu tấn trong năm nay, trong khi đó, năm 2012 là 11,4 triệu tấn.

Hình 1.1: Sản lượng cao su thiên nhiên tại 9 nước sản xuất cao su lớn nhất thế giới từ năm 2007 đến năm 2012 và dự báo sản lượng năm 2013

(ĐVT: triệu tấn; Nguồn: ANRPC, 2013)

Tại Việt Nam, cây cao su được trồng nhiều ở khu vực miền Đông Nam Bộ và tập trung chủ yếu ở Bình Phước, BìnhDương, Tây Ninh, Vũng Tàu. Năm 2012, diện tích trồng cao su ở nước ta là 910.500ha, chiếm 34% tổng diện tích cây côngnghiệp lâu năm.Tính đến cuối năm 2012, Việt Nam đứng thứ 5thế giới vềsản

lượng khai thác cao su thiên nhiên với tỷtrọng khoảng 7,6% tương đương 863.600 tấn và đứng thứ4 vềxuất khẩu cao su thiên nhiên trên thế giới.

Bảng 1.2: Thống kê diện tích, sản lượng, năng suất cao su tại Vi ệt Nam Năm Tổng diện tích (nghìn ha) Diện tích cho mủ (nghìn ha) Sản lượng (tấn/năm) năng suất (tấn/ha) 2000 413000 232000 291000 1.25 2001 416000 241000 313000 1.3 2002 429000 243000 298000 1.23 2003 441000 267000 364000 1.36 2004 454000 301000 419000 1.39 2005 483000 334000 482000 1.44 2006 522000 356000 555000 1.56 2007 556000 373000 602000 1.61 2008 631000 399000 660000 1.65 2009 678000 422000 724000 1.72 2010 749000 439000 752000 1.71 2011 834000 472000 812000 1.72 2012 910000 505000 863000 1.07 (Nguồn: Agroinfo, 2013)

1.2. CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU

Các công nghệ chế biến mủ cao su hiện nay đều đi từ hai loại nguyên liệu là mủ nước (latex) và mủtạp (mủ đông). Sơ đồcông nghệ chung như sau:

Hình 1.2:Sơ đồ công nghệ chế biến cao su thiên nhiên

(Nguồn: Thái Văn Nam, HồHồng Hạnh, 2012)

Cao su khô là những loại sản phẩm có dạng rắn như là cao su khối, cao su tờ, cao su crepe… Cao su lỏng là những loại cao su sản phẩmởdạng lỏng như là mủcao su cô đặc có hàm lượng cao su khoảng 60%. Các quy trình chế biến cao su trên thế giới hiện nay gồm:

Sơ chếcao su thiên nhiên dạng tờ(RSS):

Dùng công nghệ thô sơ được sử dụng cho các nhóm nhỏ, ở dạng, này người ta có các kiểu công nghệthông dụng hiện nay như sau:

- Đánh đông trong mulô, sau đó dùng máy cưa lạng quay trònđể tạo tờ và cắt thành từng tắm. Hiện nay công nghệnày không còn thông dụng;

- Đánh đông bằng hai dòng chảy vào trong các máng tạo tờ, sau đó cắt thành từng tấm. Cách này dùng hỗn hợp hai loại hóa chất với khung tạo tờ khép kín sao cho chiều dài tạo thời gian thích hợp đểhòa hóa chất đểmủra khỏi khung tạo tờ để cắt thành tấm;

- Đánh đông định hình thành những tờ mủ bằng cách sửdụng bắc chứa mủvà các tấm chắn hoặc xây mương xi măng và các tấm chắn. Hoặc người ta xây các mương xi măng đểtạo đông, sau đó cắt thành khối vuông rồi dùng máy cưa lạng tạo tờ.

- Sử dụng máy cán 5 trục hoặc những vùng không có điện người ta có thể sử dụng máy cán quay tay hoặc dùng động cơ máy nổchạy dây cua roa;

Mủtạp ( đông, chén, dây,đất,…)

- Tiếp nhận, phân loại - Quá trình cơ –nhiệt - Cán, ép, cân, bao bì - Cao su CREPE - Cao su khối SVR (cốm, bún) Mủ nước tươi - Xử lý đánh đông - Quá trình cơ –nhiệt - Cán, ép, cân, bao bì - Xửlý hóa chấtổn định - Quá trình cơ-hóa-điện (ly tâm, kem hóa, điện

hóa) - Mủ cô đặc - Cao su tờ RSS, ADS, ICR - Cao su CREPE - Cao su khối SVR (cốm, bún)

- Không dùng lò sấy, có thể phơi nắng hoặc dùng lò sấy xông khói bằng than củi.

- Đánh đông định hình thành những tờ mủ bằng cách sửdụng bắc chứa mủvà các tấm chắn hoặc xây mương xi măng và các tấm chắn. Hoặc người ta xây các mương xi măng đểtạo đông, sau đó cắt thành khối vuông rồi dùng máy cưa lạng tạo tờ.

- Sử dụng máy cán 5 trục hoặc những vùng không có điện người ta có thể sử dụng máy cán quay tay hoặc dùng động cơ máy nổchạy dây cua roa;

- Không dùng lò sấy, có thể phơi nắng hoặc dùng lò sấy xông khói bằng than củi.

Hình 1.3. Quy trình sản xuất mủ cao su

(Nguồn: Thái Văn Nam, HồHồng Hạnh, 2012)

Đóng bánh Mủ vườn cây Mủtạp (Mủ đông) Mủ nước(Latex) Latex cô đặc (mủly tâm) Cô đặc: - Ly tâm - Bốc hơi RSS Crepe trắng Crepe nâu Cao su khối 3,5,CV,L Cao su khối 10, 20 Khối nâu Ngâm Cán rửa, cán xé Tạo cốm, bún Sấy khí nóng Đông tụ Cán, rửa Tạo Crepe tờ Tạo cốm, bún Sấy Khí nóng–xông khói Sấy khí nóng

Sơ chế cao su thiên nhiên định chuẩn kỹthuật (TSR):

Công nghệ thông dụng nhất hiện nay là dạng cốm dùng máy tạo hạt shredder (các dạng cốm như hammer mill và công nghệ Pelletizer hiện nay ít được sửdụng) gồm các bước (dùng cho nguyên liệu mủ nước để tạo sản phẩm: SVRL, 3L, SVR CV các loại):

- Tạo đông: gồm hồchứa, các pít dùng tạo đông;

- Hệthống gia côngcơ: gồm máy crusher, 3 máy cán crep, máy shredder; - Hệthống sấy bằng lò sấy trolley;

- Hệ thống đóng gói ép bành thế hệ60 và 100 tấn lực, khung ép đôi dạng xoay hoặc tịnh tiến qua lại.

Sơ chế cao su thiên nhiên định chuẩn kỹ thuật (TSR) mủ đông: (dùng tạo các

sản phẩm bao gồm: SVR 10 và 20, SVR 10 CV 50 và 10 CV 60) gồm các bước: Cán crepe, lưu trữ, phân loại nguyên liệu;

- Hệ thống gia công cơ học: gồm máy cắt slapcutter 1 – băng chuyền – slapcutter 2 – hồ rửa – hammer – hồ rửa – 3 máy cán crepe – shredder – hồ bơm –4 crep–shredder– bơm cốm–dàn rung phân phối.

- Hệthống lò sấy trolley;

- Hệthống đónggói ép bành với các thếhệmáy 60 và 100 tấn lực, khung ép đôi dạng xoay hoặc tịnh tiến qua lại;

- Hệthống máy dry prebreaker.

Công nghệlatex Concentrate: là công nghệ tách nước làm cô đặc mủcao su, dùng để nâng hàm lượng latex 40% trong mủ cao su tự nhiên lên 60% và sử dụng hóa chất bảo quản latex cho các quá trình chế biến sau đó. Có thể sửdụng nhiệt để làm mất nước, dùng hóa chất để kem hóa hoặc dùng cách ly tâm tách nước.Hiện nay phương pháp thông dụng là ly tâm, các công nghệ kem hóa và nhiệt hóa không còn thấy sử dụng (Nguyễn Hữu Trí, 2010). Công nghệ ly tâm dùng máy ly tâm qua các bước sau:

- Hồtiếp nhận và xửlý nguyên liệu;

- Hệthốngống chuyền mủnguyên liệu và thành phẩm;

- Hệ thống máy ly tâm với các kiểu thông dụng: wesfalia, alphalavan – các thế hệmáy của Trung Quốc;

- Hệthống bơm nén khí, bơm ly tâm.

1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CAO SU TẠITÂY NINH

Tỉnh Tây Ninh thuộc miền Đông Nam bộ với tổng diện tích toàn tỉnh là 4.039,668 km2 (403.966,83 ha). Tỉnh có 05 nhóm đất chínhgồmnhóm đất xám, nhóm đất phèn, nhóm đất đỏ vàng, nhóm đất phù sa, nhómđất than bùn chôn vùi rất thích hợp cho trồng cao su.

Tây Ninh là vùng trọng điểm vềsản xuất cao su trong cả nước (Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam, 2013) với 2,1 tấn/ha. Cao su là cây công nghiệp chủ lực của Tây Ninh với diện tích gieo trồng 81.509 ha, chiếm 94% diện tích và 72% sản lượng cây công nghiệp toàn tỉnh.Diện tích cao su đang cho mủ của tỉnh là 66.663 ha, sản lượng 134.405 tấn/ha.Sản lượng 134.405 tấn/năm.(Báo cáo của UBND tỉnh Tây Ninh, 2013).So với toàn ngành cao su của Việt Nam, ngành cao su Tây Ninh chiếm 8,9% về diện tích gieo trồng, chiếm 13,2% diện tích cao su cho mủ, chiếm 15,6% sản lượng mủthu hoạch hằng năm.

Các nhà máy chếbiến mủ cao su trên địa bàn tập trungởtất cảcác huyện, thị (trừhuyện Bến Cầu) và tập trung nhiều nhất ởhuyện Tân Biên, Tân Châu do đây là nơi tập trung nguồn nguyên liệu chính (Sở Tài nguyên & Môi trường Tây Ninh, 2013).

Tỉnh hiện có 26 nhà máy chế biến mủ cao su.Trung bình, công suất thiết kế của các nhà máy cao su tỉnh Tây Ninh là 130.030 tấn sản phẩm/năm.Công suất thực tế trung bình là 160.070 tấn. Như vậy các nhà máy vượt công suất sản xuất trung bình 18,8%.

Trong số26 nhà máy cao su toàn tỉnh, có 03 nhà máy đang ngưng hoạt động (nhà máy Hiệp Trường, Hào Hải và Phú Hưng).Danh sách các nhà máy chế biến cao su tại Tây Ninh được trình bày trong bảng 1.3:

Bảng 1.3: Danh sách các nhà máy chế biến cao su tại tỉnh Tây Ninh

Stt Tên nhà máy Stt Tên nhà máy

1 Nhà máy cao su Tiến Thành 14 Nhà máy cao su Đại Lộc 2 Nhà máy cao Thiên Bích 15 Nhà máy cao su Phú Hưng 3 Nhà máy cao su Bích Phượng 16 Nhà máy cao su HưngThịnh 4 Nhà máy cao su 1-5 Tây Ninh 17 Nhà máy cao su Trần Đình Ân 5 Nhà máy cao su Tân Hoa 18 Nhà máy cao su Sinh Thành

6 Nhà máy cao su Kim Huỳnh 19 Nhà máy cao su Hưng Phát 7 Nhà máy cao su Nước Trong 20 Nhà máy cao su Phúc Phụng 8 Nhà máy cao su Tân Biên 21 Nhà máy cao su Thành Lễ 9 Nhà máy cao Tân Thành 22 Nhà máy cao su Bến Củi 10 Nhà máy cao su Lê Bá Thành 23 Nhà máy cao su Hào Hải 11 Nhà máy cao su Hoà Hiệp Hưng 24 Nhà máy cao su Vên Vên 12 Nhà máy cao su Đồng Nguyễn 25 Nhà máy cao su HiệpTrường

13

Nhà máy cao su Tiến Thành

(cơ sở2) 26

Nhà máy cao su Liên Anh (cơ sở2)

(Nguồn: Sở Tài Nguyên Môi Trường Tây Ninh, 2013)

Lượng nước thải ngành cao su tỉnh Tây Ninh được trình bày trong bảng 1.5:

Bảng 1.4:Lượng nước thải cao su của tỉnh Tây Ninh

Tên huyện/thị Lượng nước thải (ĐVT: m3/năm)

Thịxã Tây Ninh 55.100

Huyện Tân Biên 817.450

Huyện Tân Châu 1.463.450

Huyện Dương Minh Châu 407.975

Huyện Châu Thành 233.950 Huyện Hoà Thành 14.255 Huyện Gò Dầu 229.375 Huyện Bến Cầu 16.950 Huyện Trảng Bàng 121.650 Tổng cộng: 3.360.125

(Nguồn: Tác giảtính theo sốliệu của Sở Tài nguyên Môi Trường Tây Ninh, 2013)

1.3.3. Các nhà máy được điều tra

Trong số23 nhà máy đang hoạt động tại tỉnh Tây Ninh thì có 21 nhà máy có hệthống xửlý nước thải(02 nhà máy chưa có hệ thống xửlý là Hưng Phát và Kim Huỳnh). Do đó, tác giả điều tra trên 21 nhà máy cao su (chiếm tỷ lệ 80,7%).Danh sách và địa chỉ các nhà máy được điều tra được trình bày qua bảng 1.6:

Bảng 1.5:Danh sách các nhà máy được điều tra

Stt Tênnhà máy Địa chỉ

1 Tiến Thành Ấp Thạnh Nam, xã Thạnh Tây, huyện Tân Biên, Tây Ninh 2 Thiên Bích Xã Suối Ngô, huyện Tân Châu, Tây Ninh

3 Bích Phượng Ấp Trảng Trai, xã Tân Hoà, huyện Tân Châu, Tây Ninh 4 Cao su 1/5 Nông trường Suối Dây, Tân Châu, Tây Ninh

5 Tân Hoa Tổ13,ấp 3, Suối Dây, huyện Tân Châu, Tây Ninh

6 Nước Trong Tổ13,ấp Tân Dũng, xã Tân Hà, huyện Tân Châu, Tây Ninh 7 Tân Biên Xã Tân Hiệp, huyện Tân Châu, Tây Ninh

8 Tân Thành Nông trườngĐồng Rùm, xã Tân Thành, Tân Châu, Tây Ninh 9 Lê Bá Thành Ấp Hoà Đông A, xã Hoà Hiệp, Tân Biên, Tây Ninh

10 Hoà Hiệp Hưng Ấp Hoà Đông B, xã Hoà Hiệp, Tân Biên, Tây Ninh 11 Đồng Nguyễn Ấp Cầu, xã Tân Phong, Tân Biên, Tây Ninh

12

Tiến Thành (cơ

sở 2) Ấp Thạnh Nam, xã Thạnh Tây, Tân Biên, Tây Ninh 13 Đại Lộc Xã Thạnh Bắc, huyện Tân Biên, Tây Ninh

14 Hưng Thịnh Ấp Thanh Xuân, MỏCông, huyện Tân Biên, Tây Ninh 15 Trần Đình Ân Ấp Cầy Xiêng, xãĐồng Khởi, Châu Thành, Tây Ninh 16 Sinh Thành Xã Hoà Thạnh, huyện Châu Thành, Tây Ninh

17 Phúc Phụng Xã Bàu Năng, huyện Dương Minh Châu, Tây Ninh 18 Thành Lễ Ấp Bình Linh, xã Chà Là, Dương Minh Châu, Tây Ninh 19 Bến Củi Xã Bến Củi, huyện Dương Minh Châu, Tây Ninh

20 Vên Vên Xã Hiệp Thạnh, huyện Gò Dầu, tỉnh Tây Ninh

21

Liên Anh

(cơ sờ2) Ấp Kinh Tế, xã Bình Minh, Thị xã Tây Ninh

(Nguồn: Tác giảchọn để điều tra, 2013)

Loại nguyên liệuđược sửdụng tại các nhà máy sửdụng gồm mủ nước và mủ tạp (mủ đông).Quy trình sản chếbiến mủ cao su tại các nhà máyđược điều tra gồm quy trình sản xuất mủ cốm từmủ nước; quy trình sản xuất mủcốm từ mủ tạp; quy

trình sản xuất mủly tâm từ mủ nước.Chi tiết về các bước trong mỗi quy trìnhđược tác giảtổng kết qua hình1.9:

Hình 1.4: Quy trình chung về chế biến mủ cao su tại các nhà máy được điều tra

(Nguồn: Tác giảtổng hợp qua sốliệu điều tra tại các nhà máy, 2013)

Ghi chú: a) - Quy trình sản xuất mủly tâm từmủ nước; b) - Quy trình chếbiến mủcốm từmủ nước; c) - Quy trình chếbiến mủcốm từmủtạp.

Mỗi quy trình chếbiến tại các nhà máy được thuyết minh như sau:

Quy trình chếbiến mủly tâm từmủ nước (công nghệlatex Concentrate):  Xửlý nguyên liệu: Mủ nước được chứa trong các bồn có rây lọc thô đưa về phân xưởng được xảvào hồtiếp nhận mủcó rây lọc tinh 80 lô/inch. NH3được nạp vào để đưa hàm lượng NH3 trong latex đạt tỷlệ quy định. Mủ nước được trộn đều xác định hàm lượng DRC, hóa chất trung hòađộ béo cao su được đưa vào chờ ổn

b ) c ) a ) Mủ nước Bồn nhập liệu Lọc Ly tâm Khuấy trộn Kiểm tra Bồn chứa Mủskim Đánh đông Cán, ép Sấy Sản phẩm Mủ đông Hồngâm 1 Máy cắt mủ Máy cán phá Máy cắt kiếng Hồngâm 2 Máy băm Máy cán cắt Sấy Định lượng Ép Đóng gói Mủ nước Hồtiếp nhận Mương đánh đông Cán kéo Máy cán 1,2,3 Máy cán cắt Bơm chuyền cốm Sàn rung Sấy Định lượng Ép Đóng gói Axit formic

định. Sau đó latex đã được NH3 hóa và được 1 bơm latex đặc biệt chuyển xả vào bồn nguyên liệu chờ ly tâm. Latex được lưu trữ qua đêm ở bồn này sẽ lắng đọng thành viên.

 Ly tâm: Mủ từ các bồn chứa nguyên liệu chờ ly tâm được dẫn trong máng vào các máy ly tâm qua hộp lưới lọc. Máy ly tâm có tác dụng phân ly cô đặc loại tạp chất và nước (mủ Skim), hàm lượng DRC trong Latex đạt 60% - 62%.

 Ổnđịnh: Từmáy ly tâm theo máng dẫn mủ được đưa vào bồn chứa các chất bảo trì vài khí NH3 được thêm vào và trộn đều. Mủ được chứa trong các bồn chờ