Nghiên cứu xử LÝ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắN ĐỂ TẠo cồn sinh học và phân bón hữu cơ


Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam



tải về 0.67 Mb.
trang2/7
Chuyển đổi dữ liệu30.08.2017
Kích0.67 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

Nguồn: FAO (2011)

2.1.2. Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng có sản lượng đứng thứ ba sau lúa và ngô. Năm 2013, diện tích sắn cả nước đạt 560 nghìn ha, năng suất bình quân đạt 17,63 tấn/ha, sản lượng đạt 9,87 triệu tấn(Tổng cục Thống kê, 2013). Hội nghị Sắn Toàn cầu tổ chức tại Bỉ năm 2008 đã đưa ra thông điệp: “Cây sắn là quà tặng của thế giới, cơ hội cho nông dân nghèo và thách thức đối với các nhà khoa học” (Claude M.Fauquest, 2008). Hướng sử dụng nguyên liệu sắn để chế biến tinh bột, cồn sinh học, tinh bột biến tính, thức ăn gia súc và màng phủ sinh học đang ngày càng được quan tâm. Theo thông cáo báo chí của FAO tháng 5 năm 2013 “Sắn tiềm năng to lớn là cây trồng thế kỷ 21”, Việt Nam được ca ngợi là điển hình trong thực tiễn đã đưa năng suất sắn lên 400% từ 8,5 tấn/ha năm 2000 lên 36,0 tấn/ha năm 2011 tại nhiều hộ nông dân.

Sắn lát và tinh bột sắn Việt Nam hiện là một trong mười mặt hàng xuất khẩu chính. Việt Nam hiện có 13 nhà máy nhiên liệu sinh học công suất 1067,7 triệu lít cồn sinh học mỗi năm, 66 nhà máy chế biến tinh bột sắn quy mô công nghiệp và hơn 2000 cơ sở chế biến thủ công. Sắn là sự lựa chọn của nhiều hộ nghèo và người dân ở các vùng đất xấu, bạc màu, khô hạn, cũng là sự lựa chọn của nhiều doanh nghiệp chế biến và kinh doanh; do sắn đạt lợi nhuận cao, dễ trồng, ít chăm sóc, chi phí thấp, dễ thu hoạch và dễ chế biến. Sản xuất, chế biến, tiêu thụ, nghiên cứu và phát triển sắn hiện là cơ hội và triển vọng của doanh nghiệp Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới (Hoàng Kim và Phạm Văn Biên, 1997). Trong những năm gần đây, năng lực sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam có nhiều tiến bộ đáng kể. Sự gia tăng về diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam qua các năm và phân theo các vùng sinh thái thể hiện qua bảng 2.2 và bảng 2.3.



Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam
giai đoạn 1995 – 2011


Năm

Diện tích

(nghìn ha)

Năng suất

(tấn/ha)

Sản lượng

(triệu tấn)

1995

164,30

9,84

1,62

1996

275,60

7,50

2,06

1997

254,40

9,45

2,40

1998

235,50

7,55

1,78

1999

226,80

7,96

1,81

2000

234,90

8,66

2,03

2001

250,00

8,30

2,08

2002

329,90

12,6

4,16

2003

371,70

14,06

5,23

2004

370,00

14,49

5,36

2005

425,50

15,78

6,72

2006

474,80

16,25

7,72

2007

496,20

16,07

7,97

2008

498,32

16,85

8,4

2009

500,01

18,84

9,42

2010

510,60

18,80

9,60

2011

560,00

17,63

9,87

Nguồn: GSO (2013)

Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của các vùng sinh thái


Việt Nam năm 2011


TT

Vùng sinh thái

Diện tích

(1.000ha)

Năng suất

(tấn/ha)

Sản lượng

(1.000 tấn)

1

Đồng bằng sông Hồng

17,1

15,68

268,2

2

Trung du và miền núi phía Bắc

117,2

12,36

1.448,9

3

Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung

168,6

17,66

2.977,9

4

Tây Nguyên

154,6

16,70

2.582,2

5

Đông Nam Bộ

99,0

25,62

2.536,5

6

Đồng bằng sông Cửu Long

3,6

17,17

61,8




Cả nước

560,1

17,63

9.875,5

Nguồn: GSO (2013)

Số liệu thống kê cho thấy diện tích trồng sắn của cả nước khá lớn. Tập trung chủ yếu ở vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung. Sau đó là các vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ cũng đưa lại sản lượng sắn khá cao cho toàn quốc gia. Trong kế hoạch năm năm 2011 – 2015, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đưa ra chủ trương giảm diện tích trồng sắn và nâng cao năng suất nhờ việc cải tiến giống cây và công nghệ kỹ thuật trong khâu sản xuất.

Việt Nam có kim ngạch xuất khẩu sắn khá lớn. Theo số liệu Tổng cục Hải quan (2015), Việt Nam xuất khẩu được 1,9 triệu tấn sắn và các sản phẩm sắn, thu về 594,4 triệu đô la Mỹ. Trong cơ cấu các sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam năm 2015, sắn lát chiếm khoảng 56,8%, tinh bột sắn chiếm 42,9%. Diễn biến xuất khẩu sắn đang theo hướng tăng tỷ trọng sản phẩm tinh, giảm tỷ trọng sản phẩm thô là tín hiệu tốt trong bối cảnh nhiều ngành sản xuất trong nước có liên quan đến sắn như thức ăn chăn nuôi, ethanol đang cần nguyên liệu và giá tinh bột sắn đang có xu hướng tăng mạnh trên thị trường thế giới. Trung Quốc là thị trường lớn nhất cho các sản phẩm sắn Việt Nam xuất khẩu, chiếm trên 90% tổng lượng xuất khẩu. Năm 2015, tổng lượng các sản phẩm sắn xuất khẩu sang thị trường Trung Quốc đạt 1,7 triệu tấn, trị giá 531,4 triệu triệu đô la Mỹ, tăng 45,5% về lượng và tăng 41,92% về trị giá so với cùng kỳ năm 2014 (Nguyễn Hương, 2015).

2.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG CỒN SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.2.1. Khái niệm cồn sinh học

Cồn sinh học (hầu hết là Ethanol một phần là Propanol và Butanol) được sản xuất bằng cách lên men đường, tinh bột hay cellulose dưới tác dụng của vi sinh vật và các enzyme. Ngoài ethanol còn có methanol, thường được gọi là cồn gỗ. Thường methanol được sản xuất từ khí tự nhiên. Tuy nhiên, methanol cũng có thể được sản xuất từ sinh khối giống như ethanol.

Ethanol (CH3CH2OH), là hợp chất hữu cơ có nhánh chứa oxy và hydro tạo nên các tính chất như một dung môi, chất tẩy trùng, thức uống, chất chống đông, dầu sinh học và chất gây tê. Đặc biệt,do tính linh động của nhánh hydroxyl mà ethanol có vai trò như một chất đệm cho nhiều chất khác.

Ở điều kiện thường, ethanol là một chất lỏng dễ bay hơi, dễ cháy, sạch, không màu, có mùi dễ chịu và đặc trưng khi được pha với nước theo tỷ lệ nhất định và hợp lý. Tính chất lý hóa của ethanol phụ thuộc vào nhóm hydroxyl. Nhóm này tạo nên tính phân cực cho các phân tử và làm gia tăng liên kết hydro được tạo thành bởi lực hấp dẫn của các nhóm OH- của phân tử này với nhóm OH- của phân tử khác. Khi trong thành phần ethanol còn chứa một tỷ lệ nước nhất định thì các liên kết hydro còn xuất hiện giữa các phân tử ethanol và nước ngoài liên kết giữa chúng với nhau. Điều này tạo nên tính tan vô hạn của ethanol trong nước.

Bảng 2.4. Các tính chất vật lý quan trọng của ethanol


Các tính chất

Giá trị đạt được

Nhiệt độ sôi ở điều kiện thường (ºC)

78,32

Nhiệt quá nhiệt (ºC)

243,10

Mật độ, d420, (g/ml)

0,79

Nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình oxi hóa chậm (J/g)

29676,69

Tính cháy giới hạn trong không khí

Giới hạn dưới (vol%)

4,30

Giới hạn trên (vol%)

19,00

Nguồn: Lê Trung Sơn (2008)

Do đặc tính của nhóm hydroxyl, ethanol có những tính chất hóa học như là phản ứng tách nước, tự tách nước, oxi hóa và ester hóa. Trong phân tử ethanol, liên kết hydro trong nhóm hydroxyl có thể bị thay thế khi tiếp xúc với các kim loại hoạt động như: Natri, Canxi, Kali… và tạo nên liên kết ethoxide giữa kim loại đó với nguyên tử hydro (Lê Trung Sơn, 2008).

2.2.2. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học trên thế giới

Brazil, Mỹ, EU và các quốc gia nhiệt đới đang phát triển là những nơi sản xuất cồn chủ yếu cho toàn thế giới. Khu vực EU sản xuất ethanol từ các mỏ khoáng dầu là chính, còn Hoa Kỳ sản xuất cồn sinh học chủ yếu từ nguồn cơ bản là tinh bột ngô. Ở Brazil, đã số ethanol lại được sản xuất từ đường mía. Với các quốc gia nhiệt đới đang phát triển thì chưa sản xuất ethanol với quy mô lớn được do điều kiện kỹ thuật còn nhiều hạn chế.

Xét về sản lượng năm 2005, Brazil là nước sản xuất cồn lớn nhất thế giới, với sản lượng ethanol đạt 16,2 tỷ lít và tới nay đã có 500 nhà máy sản xuất cồn. Nhưng do nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu gia tăng đột biến ở khu vực EU, Mỹ nói riêng và toàn thế giới nói chung thì chỉ Brazil không thể đáp ứng đủ. Vì vậy để tránh ảnh hưởng của giá cồn tăng cao đột biến, EU đang hy vọng liên kết với các quốc gia nhiệt đới, nơi trồng nhiều sắn như Thái Lan, Nigieria, Ghana, Brazil… với mong muốn thúc đẩy sản xuất ethanol phục vụ cho nhu cầu năng lượng của khu vực năm 2015. Trước tình hình nhu cầu năng lượng thế giới tăng cao, Mỹ cũng đang muốn phấn đấu thành quốc gia sản xuất cồn lớn nhất thế giới, nhưng không xuất siêu (Tuyết Nhung, 2006).

Phát triển sản xuất ethanol sinh học ngày nay là khả thi và hiệu quả kinh tế khi mà giá dầu thô trên thị trường thế giới hiện nay là trên 50 USD/thùng. Năm 2003, toàn thế giới đã sản xuất trên 38,5 triệu m3 ethanol (châu Mỹ khoảng 70%. Châu Á 17%, châu Âu 10%), trong đó 70% được dùng làm nhiên liệu ở trên 43 quốc gia. Năm 2008, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 66 tỷ lít ethanol. Theo Đỗ Huy Định (2005) dự báo đến năm 2012, tại thời hạn kết thúc Nghị định thư Kyoto, sản lượng ethanol thế giới sẽ tăng lên 79,3 triệu m3, trong đó Mỹ sẽ góp vào đó khoảng 28 tỷ lít ethanol và diesel sinh học.

Với các lợi ích chính mà nhiên liệu sinh học mang lại như:


  • Giảm thiểu khí nhà kính.

  • Giảm nhập khẩu nhiên liệu, tận dụng nguyên liệu thực vật tại chỗ.

  • Công nghệ sản xuất không phức tạp.

  • Tạo việc làm và tăng thu nhập cho người lao động.

  • Tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp.

  • So với các nhiên liệu cùng loại khác, nhiên liệu sinh học sử dụng thuận tiện hơn do không cần thay đổi động cơ và cơ sở hạ tầng hiện có.

  • Giá thành cạnh trạnh được với xăng dầu.

Thì việc sử dụng nhiên liệu sinh học là xu thế tất yếu trên thế giới, nhất là đối với các nước nông nghiệp và phải nhập nhiên liệu (Đỗ Huy Định, 2005).

2.2.3. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học ở Việt Nam

Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ công đã có từ lâu đời nhưng chưa có tài liệu nào cho biết thời điểm khởi đầu. Còn sản xuất cồn, rượu theo công nghiệp ở nước ta được bắt đầu từ năm 1989 do người Pháp thiết kế và xây dựng.

Cho đến nay, hầu hết các nhà máy đường trong nước đều có phân xưởng sản xuất ethanol và CO2 từ rỉ đường. Do diện tích vùng trồng mía, các cây lương thực và cây lấy dầu khá lớn nên vấn đề về nguyên liệu sản xuất cồn không phải là một khó khăn đối với đất nước ta. Vấn đề cần được nghiên cứu ở đây là làm sao nâng cao độ tinh khiết của thành phẩm đến mức cao nhất, đặc biệt cho nhu cầu làm nhiên liệu sinh học.

Trong thời gian qua, có nhiều công trình nghiên cứu tập trung xoay quanh vấn đề nâng cao chất lượng sản phẩm cồn và hiệu suất sản xuất cồn tại Việt Nam. Cụ thể như PGS Trần Khắc Chương và cs. (2006), Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã công bố nghiên cứu thành công quy trình công nghệ có thể điều chế ra loại hóa chất (BK-X1 là hợp chất cao lanh Lâm Đồng) phục vụ điều chế xăng sinh học ở điều kiện trong nước (Giảng Hương, 2006). Hiện tại, nhóm nghiên cứu này đã hoàn chỉnh công nghệ và thiết kế, chế tạo mô hình thử nghiệm sản xuất cồn tuyệt đối đạt công suất khoảng 100 kg/ngày và sử dụng loại hóa chất do chính nhóm chế tạo. Ông Chương cho biết, một khi đã giải quyết được vấn đề sản xuất cồn tinh khiết bằng công nghệ trong nước với quy mô công nghiệp thì việc điều chế ra cồn sinh học là việc làm trong tầm tay của giới khoa học.

Cùng thời gian đó, ông Nguyễn Ngọc Diệp, trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu nhiên liệu thay thế cho rằng, về lâu dài, Nhà nước cần có chiến lược nghiên cứu ứng dụng năng lượng sinh học đầu tư cho các công trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước để sản xuất đại trà ethanol sinh học giá thành rẻ, cùng với nghiên cứu ứng dụng ethanol làm nhiên liệu cho ô tô, mô tô và lò đốt công nghiệp.

Theo Đỗ Huy Định (2005), Hiện nay, Việt Nam đang phụ thuộc chủ yếu vào nguồn xăng dầu nhập khẩu, việc nghiên cứu và sản xuất ethanol là một việc rất đáng lưu tâm. Trong vòng 15 năm tới, Việt Nam sẽ nhập lượng lớn năng lượng, dự báo tỷ lệ nhập khẩu khoảng 11 – 20% vào năm 2020, tăng lên 50 – 58% vào năm 2050, chưa kể năng lượng hạt nhân.

Việc nghiên cứu, sản xuất ethanol cho nhu cầu năng lượng có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo an ninh năng lượng cho quốc gia, đồng thời góp phần đáng kể vào công cuộc bảo vệ môi trường của toàn thế giới trước nguy cơ nóng lên toàn cầu. Năm 2007, Chính phủ đã phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2050” nhằm tạo ra dạng năng lượng tái tạo được thay cho nhiên liệu hóa thạch, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường, phấn đầu đến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật của Việt Nam đạt 250 nghìn tấn (pha được 5 triệu tấn E5 và B5), đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu cả nước và đến năm 2050 sẽ đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng 5% nhu cầu xăng dầu.

Theo TS.Võ Thị Hạnh (2006) chủ nhiệm đề tài sản xuất cồn từ sản phẩm nông nghiệp bằng công nghệ đường hóa tinh bột, Viện sinh học Nhiệt đới Thành phố Hồ Chí Minh cho biết: Tại Việt Nam hiện nay, cồn được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu rỉ đường mía, mỗi năm công suất sản xuất cồn trên cả nước đạt 25 triệu lít/năm tập trung ở 3 nhà máy lớn, có công suất từ 15.000 – 30.000 lít/ngày là nhà máy đường Hiệp Hòa, Lam Sơn và nhà máy bia rượu Bình Tây cùng hàng trăm cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ với công suất khoảng 3.000 – 5.000 lít/ngày. Tuy nhiên qua khảo sát cho thấy, hiện các cơ sở sản xuất cồn đang gặp nhiều khó khăn. Do nguồn nguyên liệu quá đắt và công nghệ lạc hậu dẫn đến tốn nhiều chi phí sản xuất nên sản phẩm không có sức cạnh tranh cao.

2.3. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ PHẾ THẢI SAU SẢN XUẤT

2.3.1. Hiện trạng sản xuất tinh bột sắn

Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ ba trên thế giới, sau Indonesia và Thái Lan. Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan, một phần nhỏ sang thị trường châu Âu. Trong những năm gần đây, năng lực sản xuất và chế biến sắn của Việt Nam đã có bước tiến bộ đáng kể. Theo Tổng cục thông kê (2011), diện tích trồng sắn của nước ta đã tăng mạnh, đạt 560 nghìn ha với sản lượng đạt 9,87 triệu tấn. Cùng với diện tích sắn được mở rộng, sản lượng cũng như năng suất sắn sản xuất tăng theo thời gian thì tốc độ độ tăng trưởng của sản lượng tinh bột sắn đã có những thành tựu rất đáng kể.

Hiện nay, Việt Nam tồn tại 3 loại quy mô sản xuất tinh bột sắn điển hình như sau:

- Quy mô nhỏ (hộ và liên hộ): Đây là quy mô có công suất 0,5 – 10 tấn tinh bột sản phẩm/ngày. Số cơ sở chế biến sắn quy mô nhỏ chiếm 70 – 74%. Công nghệ thủ công, thiết bị tự tạo hoặc do các cơ sở cơ khí địa phương chế tạo. Hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh bột sắn không cao.

- Quy mô vừa: Đây là các doanh nghiệp có công suất dưới 50 tấn tinh bột sản phẩm/ngày. Số cơ sở chế biến sắn quy mô vừa chiếm 16 – 20%. Đa phần các cơ sở đều sử dụng thiết bị chế tạo trong nước nhưng có khả năng tạo ra sản phẩm có chất lượng không thua kém các cơ sở thiết bị nhập của nước ngoài.

- Quy mô lớn: Nhóm này gồm các doanh nghiệp có công suất trên 50 tấn tinh bột sản phẩm/ngày. Số cơ sở chế biến sắn quy mô lớn chiếm 10% tổng số các cơ sở chế biến trong cả nước, với công nghệ và thiết bị nhập từ châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan. Đó là công nghệ tiên tiến hơn, đạt chất lượng sản phẩm cao hơn và sử dụng ít nước hơn so với công nghệ trong nước.

Hiện nay, cả nước đã có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với quy mô lớn, công suất 50 – 200 tấn tinh bột sắn/ngày và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công. Hiện tại, tổng công suất của các nhà máy chế biến quy mô công nghiệp đã và đang xây dựng có khả năng chế biến được 40% sản lượng sắn của cả nước. Tính đến năm 2011, năng lực sản xuất tinh bột sắn của Việt Nam đạt từ 800.000 – 1.200.000 tấn/năm.

Về đặc thù sản xuất tinh bột sắn, do củ sắn tươi rất khó bảo quản dài ngày nên hầu hết các nhà máy sản xuất tinh bột sắn đều hoạt động theo thời vụ. Thời gian hoạt động chủ yếu là từ cuối tháng 8 năm trước đến đầu tháng 4 năm sau. Mặc dù vậy, ở vùng Đông Nam Bộ có điều kiện thuận lợi về nhiệt độ cho phát triển cây sắn nên các nhà máy chế biến tại Tây Ninh có thời gian chế biến kéo dài 330 ngày/năm. Thời gian sản xuất trong năm của các nhà máy khác khoảng 200 - 230 ngày. Theo công suất thiết kế của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn, nhu cầu nguyên liệu sắn tươi hiện nay mới đạt khoảng 70% sản lượng sắn hiện có. Vì vậy, với sản lượng như hiện nay, nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn bị thiếu nguyên liệu (Tổng cục thống kê, 2011).

2.3.2. Phế thải sau sản xuất tinh bột sắn

Theo số liệu phân tích thống kê của Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam – Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn ngành sản xuất tinh bột sắn: Sắn củ có hàm lượng nước khoảng 55,2%, tinh bột khoảng 16 – 32%, hàm lượng protein 0,8 – 2,5 mg/100g chất khô, hàm lượng HCN 200 -300 mg/100g sắn tươi, thay đổi theo mùa vụ, điều kiện canh tác, giống sắn, thời gian và điều kiện bảo quản. Chính các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đường,… có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cho các dòng nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn qua quá trình sản xuất. Ngoài ra, trong quá trình sản xuất, HCN hòa tan trong nước rửa bã, thoát khỏi dây chuyền sản xuất cũng góp phần gây ô nhiễm môi trường, tạo màu sẫm của nước thải.

Khí thải trong nhà máy sản xuất tinh bột sắn phải kể đến là các hợp chất SOx từ quá trình tẩy rửa dùng nước SO2, dung dịch NaHSO3, CO2 từ quá trình đốt nhiên liệu, các loại khí NH4, indon, scaton, H2S, CH4 từ các quá trình lên men yếm khí và hiếu khí các hợp chất hữu cơ như tinh bột, đường, protein trong nước thải và bã thải. Các chất thải rắn gồm vỏ sành (vỏ lớp ngoài cùng của củ sắn), các phần xơ, bã thải rắn chứa nhiều xenluloza, bã lọc từ máy lọc và máy ly tâm (Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – ngành sản xuất tinh bột sắn, 2010).

Cũng theo Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – Ngành sản xuất tinh bột sắn của Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam (2010), phế thải sau sản xuất tinh bột sắn bao gồm: Nước thải, khí thải và chất thải rắn với các đặc trưng như sau:



  • Nước thải:

Nước sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở công đoạn rửa và ly tâm tách bã. Lượng nước thải ra môi trường chiếm 80 – 90% nước sử dụng (Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – ngành sản xuất tinh bột sắn, 2010). Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có thông số đặc trưng như: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ cao thể hiện qua các chất rất lơ lửng (SS), nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), các chất dinh dưỡng N, P, K, độ màu,… với nồng độ rất cao, vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn môi trường. Nước thải được sinh ra từ các hoạt động sản xuất chính sau đây (Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – ngành sản xuất tinh bột sắn, 2010):

  • Bóc vỏ, mài củ, ép bã: Chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcoloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tinh bột. Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải, thường dao động trong khoảng 20 – 25 m3/tấn nguyên liệu, có chứa SS, BOD, COD ở mức rất cao.

  • Lắng trích ly: Chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin và cyanua, do đó có SS, BOD, COD rất cao, pH thấp.

  • Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: Có chứa dầu máy, SS, BOD.

  • Nước thải sinh hoạt (bao gồm nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật…

  • Nước mưa chảy tràn qua khu vực nhà máy cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi.

  • Khí thải

Bên cạnh khí thải của lò hơi, một vấn đề khí thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn là mùi hôi. Mùi hôi hình thành do sự phân hủy của tinh bột sắn và các chất hữu cơ. Các chất này có trong bã thải, lưu đọng trong thiết bị sản xuất và khu vực nhà xưởng. Nước thải lưu trữ trong hồ bị phân hủy yếm khí cũng gây mùi hôi và gây khó chịu đối với công nhân lao động trực tiếp sản xuất và cư dân lân cận.

Các nguồn sinh ra phát thải dạng khí gồm (Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – ngành sản xuất tinh bột sắn, 2010):



  • Bã thải rắn, hồ xử lý nước thải yếm khí: sinh khí H2S, NH4;

  • Lò hơi, phương tiện chuyên chở: phát sinh khí NOx, SOx, CO, CO2, HC;

  • Khu vực sấy và đóng bao có nhiều bụi tinh bột sắn;

  • Kho bãi chứa nguyên liệu sắn củ tươi có bụi đất cát, vi sinh vật;

  • Bãi nhập nguyên liệu, than, dây chuyền nạp liệu, kho chứa nguyên liệu có bụi đất cát;

Ngoài ra, gầu tải, máy xát trống, máy bóc vỏ, máy sấy tinh bột, máy phát điện, quạt gió, xe vận tải… gây tiếng ồn gây ảnh hưởng đến đời sống của người dân trong khu vực.

  • Chất thải rắn:

Trong quá trình sản xuất tinh bột sắn, chất thải rắn bao gồm (Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – ngành sản xuất tinh bột sắn, 2010):

  • Vỏ gỗ và vỏ củ, chiếm khoảng 2 – 3% lượng sắn củ tươi, được loại bỏ ngay từ khâu bóc vỏ. Loại này có thể được sử dụng làm thức ăn gia súc ở dạng khô hoặc ướt.

  • Xơ và bã sắn sau khi đã lọc hết tinh bột. Loại chất thải này thường chiếm 15 – 20% lượng sắn tươi, rất dễ gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý kịp thời. Xơ và bã sắn sau khi trích ly được tách bớt một phần nước trước khi làm thức ăn gia súc.

  • Mủ: lượng mủ khô chiếm khoảng 3,5 – 5% khối lượng sắn tươi. Mủ được tách ra từ dịch sữa, có hàm lượng hữu cơ cao (1.500 – 2.000 mg/100g) và xơ (12.800 – 14.500 mg/100g) nên gây mùi khó chịu do quá trình phân hủy sinh học, cần được làm khô ngay. Tuy nhiên, thực tế tại nhiều doanh nghiệp sản xuất thường để mủ dưới dạng ướt. Lượng tinh bột chứa trong mủ là: 51.800 – 63.000 mg/100g, gấp đôi lượng tinh bột có trong vỏ gỗ và vỏ củ. Mủ được sử dụng làm thức ăn gia súc.

  • Bùn lắng sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải.

  • Bao bì phế thải.

Bã thải rắn từ ngành sản xuất tinh bột sắn thường được các doanh nghiệp tận dụng làm sản phẩm phụ dưới dạng thức ăn gia súc. Tuy nhiên, nguồn thu từ sản phẩm này không đáng kể, cần có các biện pháp sử dụng và quản lý bã thải rắn hiệu quả hơn.

2.3.3. Tác động của phế thải sau sản xuất tinh bột sắn tới môi trường



  • Tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải

  • BOD liên quan đến việc xác định mức độ ô nhiễm của thành phần có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải và COD cho biết mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ và vô cơ chứa trong nước thải công nghiệp. Sự ô nhiễm của các chất hữu cơ dẫn đến suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước. Oxy hòa tan giảm sẽ tác động nghiệm trọng đến hệ thủy sinh, đặc biệt là hệ vi sinh vật. Khi xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí với hàm lượng BOD quá cao sẽ gây thối nguồn nước và giết chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2010).

  • Chất rắn lơ lửng (SS) cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sông, suối…

  • Axit HCN là độc tố có trong vỏ sắn. Khi chưa được đào lên, trong củ sắn không có HCN tự do mà ở dạng glucozit gọi là phazeolutanin có công thức hóa học C17H10NO6. Sau khi được đào lên, dưới tác dụng của enzym xyanoaza hoặc trong môi trường axit thì phazeolutanin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit xyanuahdric. Axit này gây độc toàn thân cho người. Xyanua ở dạng lỏng trong dung dịch là chất linh hoạt. Khi vào cơ thể, nó kết hợp với enzym xitochrom làm men này ức chế khả năng cấp oxy cho hồng cầu. Do đó, làm các cơ quan của cơ thể bị thiếu oxy. Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng và buồn nôn. Nồng độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, hoa mắt, da hồng, co giật, mê man, bất tỉnh, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và tử vong. Trong sản xuất, HCN tồn tại trong nước thải, phản ứng với sắt tạo thành cyanua có màu xám. Nếu không được tách nhanh, HCN sẽ ảnh hưởng tới màu của tinh bột và màu của nước thải. Hàm lượng độc tố HCN trong củ sắn là 0,001 – 0,04%, chủ yếu ở vỏ. Nước thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn quy mô lớn thường có BOD từ 6.200 – 23.000 mg/l. Nếu nước thải không được xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải vào nguồn tiếp nhận thì sẽ gây nghiêm trọng cho nguồn nước, đất và không khí (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2010).

  • Tác động của các chất ô nhiễm không khí:

  • Mùi hôi sinh ra do quá trình phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ. Thành phần chủ yếu tạo ra mùi hôi là H2S và một số chất hữu cơ thể khí. Các loại khí này làm cho con người khó thở và ảnh hưởng tới sức khỏe lâu dài.

  • Bụi gây viêm mũi, họng và phế quản người lao động. Bệnh bụi phổi gây tổn thương chức năng phổi cấp tính hoặc mãn tính tạo nên những khối u cuống phổi, giãn phế quản và các khối u bên trong có hạt bụi.

  • Các oxit axit SOx, NOx; Các khí này kích thích niêm mạc, tạo thành axit H2SO4, HNOx nhiễm vào cơ thể qua đường hô hấp hòa tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hóa sau đó phân tán vào máu. Khí này khi kết hợp với bụi sẽ tạo thành các hạt bụi axit lơ lửng và đi vào phế nang phá hủy thực bào, dẫn đến ức chế thần kinh trung ương và làm hạ huyết áp, kích thích niêm mạc làm chảy nước mũi, ho và gây tai biến phổi. Tùy nồng độ NO2 và thời gian tiếp xúc vài ngày đến vài tuần có thể gây viêm cuống phổi, viêm màng phổi đến tử vong.

  • Đối với thực vật: Các khí SOx, NOx khi bị oxy hóa trong không khí và kết hợp với nước mưa tạo nên mưa axit gây ảnh hưởng tới sự phát triển của cây trồng và thảm thực vật (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2010).

  • Đối với vật liệu: Sự có mặt của SOx, NOx trong không khí nóng ẩm làm tăng cường quá trình ăn mòn kim loại, phá hủy vật liệu bê tông và các công trình xây dựng khác.

  • CO là khí cacbon oxit không màu, không mùi vị, phát sinh từ sự đốt cháy không hoàn toàn các vật liệu tổng hợp có chứa carbon và chiếm tỷ lệ lớn trong ô nhiễm môi trường không khí. CO khi vào cơ thể kết hợp với Hemoglobin (Hb) làm mất chức năng vận chuyển oxy của máu tới các bộ phận cơ thể, rất dễ gây tử vong. Tác động của CO tới sức khỏe con người phụ thuộc vào hàm lượng HbCO (1 – 40%) trong máu, có thể gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương, giảm khả năng phân biệt về thời gian, giác quan kém nhạy cảm, gây hôn mê, co giật từng cơn và gây nguy cơ tử vong. CO2 gây rối loạn hô hấp phổi và tế bào do chiếm chỗ của oxy trong máu. CO2 còn là tác nhân gây hiệu ứng nhà kính, dẫn đến hiện tượng nóng lên của Trái đất và biến đổi khí hậu toàn cầu (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2010).

  • Hidrocacbon (HC) là hợp chất hóa học của hydro và carbon tạo thành, sinh ra do sự bốc hơi của các nguồn nhiên liệu hoặc do quá trình cháy nhiên liệu không hoàn toàn. Đối với con người, khí HC làm sưng tấy màng nhầy phổi, làm thu hẹp cuống phổi và làm sưng tấy mắt. HC còn được xem là nguyên nhân gây ra ung thư phổi (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2010).

  • Tiếng ồn: Tiếng ồn cao hơn tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người như mất ngủ, mệt mỏi, tâm lý khó chịu, làm giảm năng suất lao động, kém tập trung dẫn đến nguy cơ gây tai nạn trong khi lao động.

  • Tác động của các chất thải rắn

Chất thải rắn có khối lượng rất lớn. Với công suất 60 tấn tinh bột/ngày, tải lượng phần vỏ gỗ chiếm khoảng 4.800 kg/ngày, phần vỏ củ 8.000 kg/ngày, bã sắn nhiều nhất 16.800 kg/ngày. Nếu không thu gom và xử lý ngay trong ngày thì quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong chất thải rắn sau 48 giờ sẽ tạo ra các khi H2S, NH4… gây mùi hôi thối làm ô nhiễm môi trường (Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2010).

2.3.4. Các biện pháp xử lý phế thải nông nghiệp và phế thải sau sản xuất tinh bột sắn

Hoạt động chế biến tinh bột sắn làm phát sinh nước thải và chất thải rắn với lượng lớn đã và đang gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải từ hoạt động sản xuất có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp như bể Aroten, UASB… tuy nhiên chất thải rắn của hoạt động sản xuất này ở nước ta hiện nay chưa có tài liệu chính thống nào nói về công nghệ xử lý chúng.

Ở các nhà máy lớn vỏ củ và các tạp chất tư công đoạn rửa – bóc vỏ thường được thiết kế khu chôn lấp riêng trong khuôn viên nhà máy. Bã sắn từ công đoạn trích ly chiết xuất của hầu hết các nhà máy đều được bán cho các cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc. Trên thực tế tại các hộ sản xuất quy mô nhỏ thì chất thải rắn chủ yếu vẫn bỏ trực tiếp ra môi trường, một phần thì được chôn lấp, tuy nhiên phương pháp này cần một diện tích đất bỏ trống, hơn nữa phương pháp này không tận dụng triệt để được nguồn nguyên liệu hữu cơ.

Hiện nay, cũng có một số biện pháp sinh học được áp dụng trong xử lý chất thải sau sản xuất tinh bột sắn. Nguyễn Hữu Văn và cs. (2004) đã nghiên cứu thành công quá trình ủ chua bã sắn với các chất phụ gia khác nhau để làm thức ăn cho động vật nhai lại. Các phụ gia được sử dụng là: cám gạo 3% + muối ăn 0,5% (tính theo khối lượng tươi) (BSC); rỉ mật 3% + muối ăn 0,5% (BSMa); và muối ăn 0,5% (BSMu). Bã sắn được trộn đều theo các công thức và ủ yếm khí trong 15 túi riêng biệt cho mỗi công thức. Mẫu thức ăn ở 3 túi ny lon trong mỗi công thức ủ được lấy ngẫu nhiên ở các thời điểm 0, 7, 14, 21, và 42 ngày sau khi ủ để phân tích thành phần hóa học. Gía trị pH và hàm lượng HCN ở các công thức giảm nhanh chóng sau khi ủ. Giá trị pH thấp dưới 3,8 sau 21 ngày ủ và hàm lượng HCN sau 14 và 21 ngày ủ lần lượt giảm xuống dưới mức 100 và 80 mg/kg DM (Trần Hiếu Nhuệ và cs., 2004).

Tại Thái Lan, người ta tận dụng bã sắn để sản xuất Axit xitric và Thái Lan chỉ có 3 nhà máy sản xuất axit xitric. Một nhà máy sử dụng bã sắn nghiền sắn lấy từ các nhà máy tinh bột làm nguyên liệu thô (khoảng 5 – 6 tấn/ngày) nhờ khả năng lên men bề mặt ở trạng thái rắn của chúng. Hai nhà máy còn lại mới được thành lập sử dụng các sắn lát làm nguyên liệu nhờ quá trình lên men bề mặt và bề sâu. Để sản xuất 6 tấn axit xitric mỗi ngày cần khoảng 40 tấn lát sắn.

Theo Lê Văn Lương (2001),Chất thải rắn của hoạt động chế biến tinh bột sắn có chứa một hàm lượng cyanua, đây là một chất độc hại cho con người, hiện nay có một số cơ sở lựa chọn biện pháp ủ chất thải rắn để làm phân compost, với phương pháp này sẽ làm giảm được mức độ độc tố của cyanide và từ đó giảm độ pH và tạo ra axit lactic. Phương pháp này được cho là một phương pháp hiệu quả trong xử lý chất thải rắn dựa trên hoạt động của các vi sinh vật để chuyển hóa các chất trong bã thải thành những chất không độc, đồng thời bổ xung các chế phẩm để tăng khả năng phân giải các chất và bổ sung thêm các nguyên tố phù hợp để làm phân bón. Nhìn chung, các phương pháp sinh học trên đều được thực hiện dựa trên cơ chế hoạt động phân giải tinh bột, xenluloza, lân, photphat… của một số chủng vi sinh vật, từ đó chuyển hóa các chất ở dang độc hại và khó tiêu về dạng những chất không gây độc hại và dễ tiêu để phục vụ cho việc sản xuất thức ăn chăn nuôi hoặc làm phân bón vi sinh.

2.4. VAI TRÒ CỦA PHÂN BÓN HỮU CƠ TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Trong nền kinh tế hiện nay, ngành nông nghiệp Việt Nam đang được đầu tư với hướng đi đúng đắn và chuyên biệt rõ rệt nhằm tạo ra những sản phẩm chất lượng, chi phí thấp và lợi nhuận cao. Và đó là điều mong mỏi của liên kết “4 nhà” – Nhà nông, nhà khoa học, nhà doanh nghiệp và Nhà nước, tạo ra các mô hình sản xuất như cánh đồng lớn, các câu lạc bộ Sản xuất giỏi và thực hành nông nghiệp tốt.

Phân hữu cơ là các loại chất hữu cơ vùi vào đất sau khi phân giải có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây và quan trọng hơn có tác dụng cải tạo đất lớn. Phân hữu cơ gồm: phân gia súc, phân bắc, nước giải, phân gia cầm, rác đô thị sau khi ủ, phân xanh, các chế phẩm của công nghiệp thực phẩm và tàn dư thực vật vùi vào đất.

Tác dụng cụ thể của phân bón hữu cơ đối với sản xuất nông nghiệp được thể hiện như sau:

2.4.1 Tác dụng cải tạo tính chất đất


1   2   3   4   5   6   7


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương