Quản lý môi trường: Sản xuất than sinh học từ lõi ngô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN
KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÔN: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
--------------------------------

TIỂU LUẬN
Chủ đề:

SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGƠ

GVHD: THS.Trương Nguyễn Như Quỳnh
Nhóm 5
Họ tên SV

MSSV

Lớp

Thiệu Thanh Hiếu

DH61802261

D18 – TP04

Hồ Thị Mai Phương

DH61805395

D18 – TP04

Hà Thị Ngọc Trâm

DH61806378

D18 – TP04

Nguyễn Thanh Thảo

DH61801127

D18 – TP04

Nguyễn Hiệp Thuận

DH61805675

D18 – TP04

Năm học: 2021 - 2022


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH RÁC THẢI NƠNG NGHIỆP ............................................. 3
CHƯƠNG 2: LÝ DO SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGƠ ......................... 4
2.1. Giới thiệu về cây ngơ: ............................................................................................. 4
2.2. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới và ở Việt Nam: .......................................... 4
2.3. Nguyên liệu .............................................................................................................. 5

2.4. Ứng dụng của lõi ngơ .............................................................................................. 6
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ .............. 6
3.1. Tổng quan về than sinh học ................................................................................... 6
3.2. Quy trình cơng nghệ................................................................................................ 8
3.3. Thuyết minh quy trình: ........................................................................................ 10
3.4. Cơng nghệ: ............................................................................................................. 10
CHƯƠNG 4: XỬ LÝ KHÍ THẢI ................................................................................... 11
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ............................................................................................... 13

2


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH RÁC THẢI NƠNG NGHIỆP
Theo tổng hợp của Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh, ước tính mỗi năm, các địa
phương trên địa bàn phát sinh khoảng 15-20 triệu tấn phế phẩm nông nghiệp từ rơm, rạ,
thân cây, lá cây sau thu hoạch của các loại cây trồng, khoảng 10-15 triệu tấn chất thải trong
chăn ni. Ngồi ra, bình qn 1 ha sản xuất lúa mỗi vụ thải ra môi trường khoảng 1 đến
1,5 kg bao bì, chai lọ đựng thuốc bảo vệ thực vật; 1 ha trồng cây hoa, rau mỗi vụ thải ra 3
đến 5 kg rác thải từ phân bón và thuốc bảo vệ thực vật.
Hiện nay, lượng phế phẩm từ các hoạt động sản xuất trồng trọt, chăn ni ít được người
dân tận dụng để làm các loại thức ăn chăn ni hay sử dụng để làm phân bón hữu cơ...
Lượng rác thải rắn ngày càng gia tăng về số lượng và chủng loại đang gây nguy cơ ô nhiễm
môi trường.

Theo đánh giá của Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh, mặc dù đã thực hiện các giải
pháp để thu gom, phân loại và xử lý rác thải nơng nghiệp, song việc xử lý vẫn cịn nhiều

hạn chế, hiệu quả xử lý chưa cao. Hiện, nhiều người dân vẫn chưa chấp hành quy định về
xử lý rác thải, nhất là rác thải rắn trong hoạt động sản xuất nơng nghiệp. Bởi vậy, rác trong
q trình sản xuất vẫn bị vứt vương vãi trên nhiều cánh đồng, bờ ruộng. Nguyên nhân là
do nguồn lực hạn chế, trang thiết bị được sử dụng để thu gom lạc hậu, trong khi rác thải
trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phát sinh ngày càng nhiều, đa dạng về chủng loại.
Cơ chế, chính sách định hướng cho việc thu gom, xử lý rác thải, chất thải chưa được thực
hiện đồng bộ.
Các bộ, ngành Trung ương và UBND tỉnh cần có chính sách đầu tư, phát triển phân bón
hữu cơ, tận dụng nguyên liệu dư thừa từ sản xuất nơng nghiệp. Có chính sách đầu tư xây
dựng bãi tập kết, khu vực lưu chứa bao gói thuốc bảo vệ thực vật, phân bón. Hình thành
các mơ hình HTX trong cơng tác bảo vệ mơi trường. Bên cạnh đó, các đơn vị, địa phương

3


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngô

cần tiếp tục tuyên truyền nâng cao ý thức của người dân trong việc bảo vệ môi trường khi
lượng rác thải ngày càng tăng, đa dạng về chủng loại. Đồng thời, đẩy mạnh nghiên cứu,
ứng dụng và chuyển giao các giải pháp công nghệ trong xử lý ô nhiễm môi trường. Tăng
cường đầu tư, hỗ trợ các tổ chức, cá nhân đổi mới trang thiết bị, máy móc, cơng nghệ trong
việc xử lý chất thải rắn.
CHƯƠNG 2: LÝ DO SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ
2.1. Giới thiệu về cây ngơ:
Ngơ là cây lương thực quan trọng trên tồn thế giới
bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Ở các nước thuộc Trung
Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta sử dụng ngơ làm
lương thực chính cho người với phương thức rất đa

dạng theo vùng địa lý và tập quán từng nơi.
Ngô là nguồn thức ăn cho chăn nuôi quan trọng nhất
hiện nay: 70% chất tinh bột trong thức ăn chăn ni được sản xuất từ lõi ngơ. Ngơ cịn
là nguyên liệu cho ngành công nghiệp lương thực, thực phẩm và công nghiệp nhẹ để
sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucozo, bánh kẹo…
2.2. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới và ở Việt Nam:
❖ Trên thế giới:
Trên thế giới ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, diện tích đứng thứ 3 sau
lúa mì và lúa nước, sản lượng đứng thứ 2 và cao nhất trong các cây ngũ cốc.
Năm 1961 diện tích ngơ tồn thế giới đạt 105,5 triệu ha, năng suất 19,4 tạ/ha, sản lượng
205 triệu tấn. Đến năm 2009 diện tích trồng ngơ trên thế giới đạt khoảng 159,5 triệu
ha, năng suất bình quân 51,3 tạ/ha, sản lượng 817,1 triệu tấn. Trong đó Mỹ, Trung
Quốc, Brazil là những nước đứng đầu về diện tích và sản lượng.
❖ Việt Nam
Ở Việt Nam, ngơ là cây lượng thực quan trọng thứ 2 sau lúa nước và là cây hoa màu
quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo
trồng và hệ thống canh tác. Cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho con người,
vật nuôi mà cịn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó
khăn.
Sản xuất ngơ qua các năm khơng ngừng tăng về diện tích, năng suất và sản lượng. Năm
2001 tổng diện tích trồng ngơ là 730.000 ha, đến năm 2005 tăng lên đến 1 triệu ha.
Năm 2010 diện tích trồng ngơ cả nước đạt 1126,9 nghìn ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản
lượng trên 4,6 triệu tấn.

4


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

Hình 2.1: Lõi ngơ
Chính vì lượng sản xuất ngơ lớn như vậy cho nên lượng lõi ngô sau khi đã tuốt hạt là
rất lớn. Hằng năm, có khoảng 1 triệu tấn lõi ngơ được thải ra từ q trình chế biến từ
q trình chế biến nơng sản. Lõi ngơ sau khi loại ra một phần làm chất đốt, một phần
nhỏ làm bột sản xuất nấm, còn phần lớn là thải ra môi trường gây ô nhiễm, mất mĩ
quan sinh thái. Đây là một nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất than sinh học.
2.3. Ngun liệu
❖ Cấu trúc của lõi ngơ

Hình 2.2: Cấu trúc lõi ngơ
Lõi ngơ về mặt hình thái được bao bọc bởi một lớp trấu ngô (chaff), phần lõi (pith) ở
trong vùng trung tâm xốp mềm và vòng gỗ (woody ring) cứng được hình thành ở giữa.

5


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

❖ Thành phần hóa học:
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của lõi ngơ
Thành phần hóa học của lõi ngơ
Thành phần

Hàm lượng chất khô (%, w/w)

Cellulose

41.27

Hemicellulose

46.00

Lignin

7.4

Thành phần chủ yếu của lõi ngơ là cellulose, hemicellulose và lignin. Trong đó
cellulose và hemicellulose chiếm trên 80% do đó rất khó bị vi sinh vật phân hủy.
2.4. Ứng dụng của lõi ngô
✓ Phơi khô để làm trà. Trà lõi ngô vừa thơm vừa mát tốt cho sức khỏe.
✓ Lõi ngô dùng tẩy vết bẩn: Mang lõi ngô đi chà rửa bồn rửa bát, những nơi cáu bẩn, các
vết bẩn bám lâu ở các kẽ hở sẽ bong ra tức thì.
✓ Lõi ngơ cịn được nghiền nhỏ dùng làm nguyên liệu trồng nấm hay thức ăn cho vật
ni.
✓ Có thể lên men lõi ngơ để thu được etanol hoặc axit lactic.
✓ Người ta còn phối trộn lõi ngô với bê tông để trở thành bê tơng lõi ngơ có đặc tính rất
nhẹ.
✓ Chế tạo than hoạt tính - than sinh học với đặc điểm khơng khói, cháy lâu, bắt lửa nhanh
vừa là nhiên liệu thân thiện với môi trường, vừa là giải pháp hạn chế các phế phẩm
trong ngành công nghiệp thực phẩm thải ra mơi trường.
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ
3.1. Tổng quan về than sinh học
❖ Giới thiệu:
Than sinh học (biochar) là loại than được hình thành khi nhiệt phân các chất hữu cơ ở
nhiệt độ khoảng 400 – 600oC trong điều kiện yếm khí. Thuật ngữ biochar trở nên thông
dụng trong ngành nông nghiệp để chỉ loại than được tạo ra từ các loại chất thải hữu cơ

trong sản xuất nông lâm nghiệp như trấu, rơm rạ, thân cà lá cây, vỏ hạt cà phê, đậu đỗ,
cùi bắp, mùn cưa, phoi bào, gỗ vụn…

6


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

Hình 3.1: Than sinh học từ lõi ngơ
❖ Tính chất:
Than sinh học là chất không độc (kể cả khi ăn phải nó).
Trong q trình chế tạo than sinh học, chất thải ra cũng dễ tiêu hủy bằng phương pháp
đốt. Nếu như các chất được lọc là kim loại nặng thì việc thu hồi lại từ tro đốt cũng rất
dễ.
Than sinh học được sử dụng để hấp phụ các hơi chất hữu cơ, chất độc, xử lý nước sinh
hoạt và nước thải, làm sạch môi trường, khử mùi, ngăn các tác nhân gây ảnh hưởng
đến sức khỏe con người, chống ô nhiễm môi trường sống.
❖ Ứng dụng:
Y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị ngộ độc
thức ăn,…
Trong kỹ thuật, than sinh học là một thành phần lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá, miếng
hoạt tính trong khẩu trang), tấm khử mùi trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ…

7


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

Hình 3.2: Ứng dụng của than sinh học
Xử lý nước (lọc nước trong gia đình): để tẩy các chất bẩn vi lượng.
Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa dầu, sản xuất dược phẩm,
khai khống, nơng nghiệp, bảo quản, hàng không vũ trụ, lĩnh vực quân sự,… Đều cần
phải sử dụng than sinh học với khối lượng rất lớn.
3.2. Quy trình cơng nghệ

8


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

Lõi ngơ

Sàng

Đá cục, mảnh
thủy tinh

Nghiền

Sàng

Sấy khơ

Ép thanh

Than hóa

Khí thải

Làm lạnh

Đóng gói

Nhập kho

Than
sinh học

9


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

3.3. Thuyết minh quy trình:
Ngun liệu được đưa sang hệ thống sàng tuyển để loại bỏ các tạp chất như đá cục,
mảnh thủy tinh… Sau đó, được đem đi nghiền và sàng lại để thu được nguyên liệu bột
(mùn). Nguyên liệu đã sàng tuyển được sấy khô đến độ ẩm đạt yêu cầu công nghệ tạo
khuôn than. Và mùn được đưa vào máy ép trụ để hình thành những thanh than dài 45
cm, đường kính 5.0 đến 5.5 cm, có hình vng hoặc hình lục giác.
Những thanh than này được đưa vào lị than hố thành than sinh học. Đây là cơng đoạn
quan trọng nhất trong q trình sản xuất than sạch khơng khói, mang tính chất quyết
định 80% trong tồn bộ quy trình.

Mơi trường nung diễn ra trong điều kiện thiếu khơng khí, nhiệt cao từ 400 – 600 độ C
và diễn ra trong 3 giai đoạn:
• Giai đoạn 1: Nhiệt độ cao sẽ làm bay hơi nước có trong nguyên liệu, giúp nguyên
liệu khô đều. Nếu sơ chế nguyên liệu bằng cách phơi khô hoặc sấy khô trước thì
q trình than hóa sẽ tiêu tốn ít năng lượng hơn và tăng hiệu quả của mẻ than thành
phẩm.
• Giai đoạn 2: Sau khi nước đã bay hơi hết ra khỏi nguyên liệu, các hợp chất hữu cơ
hấp thu nhiệt lớn, diễn ra phản ứng phân hủy, biến đổi công thức và bắt đầu giải
phóng khí.
• Giai đoạn 3: giai đoạn carbon hóa. Nguyên liệu được đưa về dạng carbon, các chất
hữu cơ nhẹ bay hơi ra khỏi vật chất rắn, tạo thành những lỗ hổng (lỗ xốp) trong
nguyên liệu, trở thành than sinh học.
Sản phẩm than sạch khơng khói sau khi ra lò được làm nguội trước khi tiến hành đóng
gói và vận chuyển đến nhà kho bảo quản có độ ẩm và mơi trường thích hợp, an tồn
và dễ vận chuyển trong khâu phân phối và tiêu thụ sản phẩm.
3.4. Cơng nghệ:
✓ Mơ hình hợp lý là xây dựng nhà máy sản xuất có cơng suất 1.000 - 1.200 tấn/năm.
✓ Thiết bị dùng cho nhà máy công suất này bao gồm:
o Máy nghiền: Dùng để nghiền những thanh gỗ, bìa bắp… có đường kính ≥10 cm
thành mùn cưa.
o Sàng rung: Để loại bỏ tạp chất và các vật cứng trước khi sấy và ép thanh.
o Máy sấy: Dùng để sấy mùn cưa sau khi nghiền và sàng tuyển.
o Máy ép thanh: Dùng để ép thành những thanh củi gỗ dài 45 - 50 cm, đường kính
5.0 đến 5.5 cm.
o Lị than hố: Dùng phương pháp đốt yếm khí các thanh củi trên thành than.

10


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

CHƯƠNG 4: XỬ LÝ KHÍ THẢI
Để giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường khơng khí cũng như đảm bảo chất lượng mơi trường
sống của người dân được trong sạch thì việc xử lý khí thải nhà máy than là việc làm hết
sức cần thiết hiện nay. Khí thải nhà máy than có lưu lượng lớn, nồng độ bụi cao, và chứa
nhiều chất ơ nhiễm dạng khí như SO2, NO2,… có tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con
người và môi trường.
SO2 được xử lý bằng phương pháp hấp thụ bằng dung dịch Ca(OH)2 vì nó rẻ tiền, dễ kiếm.
Chất thải thứ cấp được đưa về dạng thạch cao, không gây ô nhiễm cho mơi trường và có
thể tách ra đem đi chôn lấp dễ dàng.
Ca(OH)2 + SO2 => H2O + CaSO3
Ca(OH)2 ngồi tác dụng hấp thụ khí SO2 cịn có tác dụng làm nguội dịng khí thải nhằm
đáp ứng tiêu chuẩn về nhiệt độ của dịng khí thải đầu ra ống khói.

Hình 4.1: Tháp hấp thụ trong xử lý khí thải
Đối với xử lý khí NO2, hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp khử xúc tác có chọn
lọc với chất khử là NH3 và chất xúc tác là V2O5, nhiệt độ làm việc khoảng từ 300 – 450oC.
Đây là phương pháp có hiệu xuất xử lý cao, nhiệt độ làm việc thấp hơn nhiều so với các
phương pháp khử khác. Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc tác V2O5 tạo thành
Nitơ và nước với các phản ứng khử sau:
6NO + 4NH3 --> 6H2O + 5 N2
4NO + 4NH3 + O2 --> 6H2O + 4N2

11


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngô

6NO2 + 8NH3 --> 12H2O + 7N2
2NO2 + 4NH3 + O2 --> 6H2O + 3N2
Để xử lý bụi, có thể lựa chọn kết hợp giữa buồng lắng và xyclone. Không khí cùng với
bụi sẽ đi vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với ống trụ và chuyển động xốy trịn đi
xuống phía dưới. Khi dịng khí và bụi chuyển động theo quỹ đạo trịn (dịng xốy) thì các
hạt bụi có trọng lượng lớn hơn các phân tử khí sẽ chịu tác dụng của lực ty tâm văng ra xa
trục và va vào thành. Khi bụi chạm thành, nó sẽ bị mất quán tính và rơi xuống ngăn chứa
bụi phía dưới. Cịn với hạt bụi nhẹ thì nó sẽ đọng lại làm thành lớp rồi cuối cùng khi đủ
nặng nó cũng bị rơi xuống đáy.

Hình 4.2: Thiết bị lọc bụi bằng cyclone

12


Quản lý môi trường

Sản xất than sinh học từ lõi ngơ

❖ Quy trình xử lý khí thải

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
Trong những năm gần đây, ngành nông nghiệp của nước ta phát triển khá mạnh mẽ về số
lượng và chất lượng. Đặc biệt, q trình chế biến nơng sản đã thải ra hàng triệu tấn lõi ngô
mỗi năm. Người dân chỉ sử dụng một lượng nhỏ lõi ngơ, cịn lại chủ yếu thải ra mơi trường,
gây ơ nhiễm nguồn nước,... Vì nguồn nguyên liệu dồi dào mà bị lãng phí nên việc tận dụng
làm than sinh học có thể mang lại được nhiều lợi ích cho mơi trường, khơng những thế
giúp người nơng dân có thể tăng thêm thu nhập từ phế phấm này.

Than sinh học không chỉ là một nhiên liệu đốt thơng thường mà cịn mang lại lợi ích trong
các ngành công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi. Than sinh học ngày càng được quan tâm
bởi những lo ngại về biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính do khí thải CO2 từ các nhà máy
công nghiệp. Không những thế than sinh học tiếp tục được chú ý vì có cơ hội khôi phục
đất bạc màu, cải thiện năng suất cây trồng.

13