Điều tra lượng phế thải đồng ruộng và đề xuất một số giải pháp xử lý tại xã phúc sơn- huyện chiêm hóa- tỉnh tuyên quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Ơ
TÊN ĐỀ TÀI:
ĐIỀU TRA LƯỢNG PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG VÀ ĐỀ
XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ TẠI XÃ PHÚC SƠN
HUYỆN CHIÊM HÓA- TỈNH TUYÊN QUANG
Người thực hiện : VŨ THỊ MỸ LINH
Lớp : MTA
Khóa : 55
Chuyên ngành : MÔI TRƯỜNG
Giáo viên hướng dẫn : TS. ĐING HỒNG DUYÊN
Địa điểm thực tập : PHÚC SƠN – CHIÊM HÓA – TUYÊN QUANG
HÀ NỘI – 2014
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành quá trình thực tập tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực của bản
thân tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, cá nhân
trong và ngoài trường.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sắc tới các thầy, cô giáo của khoa
Môi trường, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp tôi hoàn thành quá
trình thực tập tốt nghiệp.
Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn TS. Đinh Hồng Duyên, người đã
tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Khóa luận này sẽ không thể hoàn thành được nếu không có lòng tốt và
hiếu khách của người dân xã Phúc Sơn, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.
Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cán bộ nhân viên của UBND xã
Phúc Sơn đã ủng hộ, giúp đỡ nhiệt tình cho tôi thực hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân và
bạn bè đã giúp đỡ, khích lệ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.

Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 19 tháng 05 năm 2014
Sinh viên
Vũ Thị Mỹ Linh
i
MỤC LỤC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI i
2.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới 14
2.4.2. Các nghiên cứu trong nước 17
3.4.5. Phương pháp xử lý số liệu 23
4.3.2. Tiến hành thí nghiệm sản xuất TSH bằng phương pháp đốt gián tiếp và
đốt trực tiếp 49
ii
DANH MỤC TỪ VIÊT TẮT
Bộ NN&PTNT : Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn
BVTV : Bảo vệ thực vật
CNH- HĐH : Công nghiệp hóa- hiện đại hóa
CT1 : Công thức 1
CT2 : Công thức 2
CTĐC : Công thức đối chứng
CTTN : Công thức thực nghiệm
FAO : Tổ chức nông lương Liên Hợp Quốc
KH- KT : Khoa học kỹ thuật
SC : Đăng ký sáng chế
TSH : Than sinh học
UBND : Ủy ban nhân dân
iii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Số lượng chất thải hữu cơ ở Trung Quốc 7
Bảng 2.2: Số lượng chất thải hữu cơ ở Mỹ 8

Bảng 4.1: Hiện trạng sử dụng đất xã Phúc Sơn năm 2012 27
Bảng 4.2: Số lượng gia súc, gia cầm xã Phúc Sơn 29
Bảng 4.3: Tổng hợp dân số các thôn của xã năm 2013 29
Bảng 4.4: Nguồn phát sinh phế thải đồng ruộng qua từng thời kỳ trong năm 32
Bảng 4.5: Kết quả điều tra khối lượng phế thải hữu cơ đồng ruộng của 35
94 hộ dân xã Phúc Sơn 35
Bảng 4.6: Kết quả điều tra lượng phế thải đồng ruộng của các thôn 36
thuộc địa bàn xã Phúc Sơn 36
Bảng 4.7: Dự báo lượng phế thải hữu cơ đồng ruộng xã Phúc Sơn 36
năm 2014 36
Bảng 4.8: Kết quả điều tra lượng phân bón sử dụng trong nông nghiệp của 94
hộ dân xã Phúc Sơn 39
Bảng 4.9: Kết quả điều tra các loại thuốc BVTV được sử dụng chủ yếu trong
xã Phúc Sơn 40
Bảng 4.10: Kết quả điều tra khối lượng phế thải vô cơ đồng ruộng của 40
94 hộ dân xã Phúc Sơn 40
Bảng 4.11: Dự báo lượng phế thải vô cơ đồng ruộng xã Phúc Sơn năm 2014
41
Bảng 4.12: Tổng lượng phế thải đồng ruộng xã Phúc Sơn 42
Bảng 4.13: Thành phần phế thải đồng ruộng xã Phúc Sơn 43
giai đoạn 2011 - 2013 43
Bảng 4.14: Dự báo thành phần phế thải đồng ruộng xã Phúc Sơn 45
năm 2014 45
Bảng 4.15: Kết quả điều tra các hình thức xử lý phế thải đồng ruộng 46
Bảng 4.16: Thành phần TSH đốt trực tiếp và gián tiếp từ rơm rạ 51
iv
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Tình hình phát triển số lượng đăng ký sáng chế về TSH 16
Hình 2.2: Các công ty dẫn đầu số lượng đăng ký sáng chế về TSH 17
Hình 4.1: Vị trí xã Phúc Sơn – huyện Chiêm Hóa – tỉnh Tuyên Quang 25

Hình 4.2: Nguốc gốc phát sinh phế thải đồng ruộng xã Phúc Sơn 34
4.2.2.Khối lượng phế thải đồng ruộng 34
Hình 4.3: Vỏ bao bì, lọ thuốc trừ sâu người dân vứt bừa bãi 43
Hình 4.4: Rơm rạ sau khi thu hoạch bỏ lại trên bờ ruộng, bờ mương 47
Hình 4.5: Rơm rạ được đốt ngay trên mặt ruộng 47
Hình 4.6: Mô hình đốt theo phương pháp đốt gián tiếp 50
Hình 4.7: Mẫu TSH thu được từ phương pháp đốt gián tiếp 52
Hình 4.8: Biểu đồ thí nghiệm khả năng giữ ẩm của TSH trong đất 53
v
Phần 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Từ xưa đến nay, nông nghiệp vẫn luôn là một lợi thế to lớn của nước ta
với trên 10 triệu ha đất nông nghiệp, trong đó có hai vùng đồng bằng phì
nhiêu là đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Việc tự do hóa
sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo đã giúp Việt Nam vươn lên
đứng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Bên cạnh mức tăng trưởng xuất
khẩu nông sản còn đọng lại rất nhiều vấn đề là bãi chứa, đầu ra cho các phế
phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, thân lá mía Số lượng
hàng trăm tấn nông sản được tạo ra hàng năm tương đương với con số gấp
nhiều lần như thế về phế thải nông nghiệp. Tất cả các nguồn phế thải này một
phần bị thiêu đốt gây ô nhiễm không khí góp phần gây ra hiện tượng hiệu
ứng nhà kính, phần còn lại (đặc biệt là vỏ bao bì, chai lo, thuốc trừ sâu )
không được xử lý đúng cách gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nước
và là ổ dịch bệnh lây lan rất nguy hiểm trên đồng ruộng.
Trong bối cảnh các nguồn tài nguyên đang cạn kiệt thì việc tận thu, tái
chế tái sử dụng nguyên vật liệu nói chung và phế thải đồng ruộng nói riêng là
một trong những giải pháp hết sức quan trọng hiện nay. Nguồn phế thải đồng
ruộng được tận dụng tái chế thành than sinh học (TSH) hiện đang là hướng đi
được nhiều người quan tâm. Than sinh học (TSH) được sản xuất từ các loại

vật liệu hữu cơ trong điều kiện được đốt gián tiếp ở nhiệt độ cao. TSH được
mệnh danh là “vàng đen trong nông nghiệp” vì những ứng dụng của nó trong
nông nghiệp và môi trường. Hàm lượng carbon cao cùng với độ xốp tự nhiên
của TSH giúp đất giữ được nước và các chất dinh dưỡng, đồng thời bảo vệ
các loại vi khuẩn sống trong đất, chống lại tác động xấu của thời tiết, xói mòn
đất. Hơn nữa, TSH còn đóng vai trò là bể chứa carbon tự nhiên có khả năng
1
lưu trữ CO
2
trong đất. Theo nhiều nghiên cứu gần đây thì việc bổ sung một
lượng nhỏ TSH vào trong đất cũng làm tăng đáng kể năng suất cây trồng.
Xã Phúc Sơn là một xã miền núi thuộc huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên
Quang, dân cư sống chủ yếu bằng nghề nông, vì vậy số lượng phế thải nông
nghiệp sau thu hoạch là khá lớn. Trước đây, phần lớn phế thải nông nghiệp
sau thu hoạch dùng để đun nấu, làm thức ăn cho gia súc Nhưng mấy năm
trở lại đây đời sống của người dân đã được cải thiện nên đa số người dân đã
không cần đến rơm rạ để đun nấu. Mặc dù vậy việc giải phóng mặt ruộng để
chuẩn bị cho vụ sau là không thể tránh khỏi nên lựa chọn phổ biến của người
dân để giải quyết việc giải phóng mặt ruộng là đốt phế thải ngay trên đồng
ruộng. Việc đốt phế thải đồng ruộng gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng
đến sức khỏe và làm mất an toàn giao thông trên nhiều tuyến đường.
Xuất phát từ thực tế trên cùng với sự hướng dẫn của TS. Đinh Hồng
Duyên- Bộ môn Vi sinh vật- Khoa Môi trường- Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tôi
tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Điều tra lượng phế thải đồng ruộng và đề xuất
một số giải pháp xử lý tại xã Phúc Sơn- huyện Chiêm Hóa- tỉnh Tuyên Quang”
1.2. Mục đích- yêu cầu
1.2.1. Mục đích nghiên cứu
- Điều tra, đánh giá lượng phế thải đồng ruộng trong sản xuất nông
nghiệp tại xã Phúc Sơn, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.
- Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng.

1.2.2. Yêu cầu nghiên cứu
- Đi khảo sát thực địa.
- Tiến hành đốt gián tiếp phế thải thành than sinh học.
- Phân tích các chỉ tiêu.
- Các số liệu phải trung thực, chính xác.
2
Phần 2
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Thực trạng sản xuất nông nghiệp và phế thải đồng ruộng trên Thế
giới và ở Việt Nam
2.1.1. Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên Thế giới và ở Việt Nam
2.1.1.1. Khái niệm và một số thuật ngữ về nông nghiệp
Nông nghiệp là quá trình sản xuất lương thực, thực phẩm, tơ, sợi và
sản phẩm mong muốn khác bởi trồng trọt những cây trồng chính và chăn nuôi
gia súc. Công việc nông nghiệp cũng được biết đến bởi những người nông
dân, trong khi đó các nhà khoa học, những nhà phát minh thì tìm cách cải tiến
phương pháp, công nghệ và kỹ thuật để làm tăng năng suất cây trồng, vật nuôi
(Từ điển bách khoa Việt Nam 3, 2003).
Nông nghiệp thuần nông hay nông nghiệp sinh nhai là lĩnh vực sản
xuất nông nghiệp có đầu vào hạn chế, sản phẩm đầu ra chủ yếu phục vụ cho
chính gia đình của mỗi người nông dân. Không có sự cơ giới hóa trong nông
nghiệp sinh nhai (Từ điển bách khoa Việt Nam 3, 2003).
Nông nghiệp chuyên sâu: là lĩnh vực sản xuất nông nghiệp được
chuyên môn hóa trong tất cả các khâu sản xuất nông nghiệp, gồm cả việc sử
dụng máy móc trong trồng trọt, chăn nuôi, hoặc trong quá trình chế biến sản
phẩm nông nghiệp. Nông nghiệp chuyên sâu có nguồn đầu vào sản xuất lớn,
bao gồm cả việc sử dụng hóa chất diệt sâu, diệt cỏ, phân bón, chọn lọc, lai tạo
giống, nghiên cứu các giống mới và mức độ cơ giới hóa cao. Sản phẩm đầu ra
chủ yếu dùng vào mục đích thương mại, làm hàng hóa bán ra trên thị
trường hay xuất khẩu (Từ điển bách khoa Việt Nam 3, 2003).

Nông nghiệp hiện đại vượt ra khỏi sản xuất nông nghiệp truyền thống,
loại sản xuất nôn nghiệp chủ yếu tạo ra lương thực cho con người hay làm
thức ăn cho các con vật. Các sản phẩm nông nghiệp hiện đại ngày nay ngoài
3
lương thực, thực phẩm truyền thống phục vụ cho con người còn các loại khác
như: sợi dệt (sợi bông, sợi len, lụa, sợi lanh), chất đốt (mê tan, dầu sinh học,
ethanol ), da thú, cây cảnh, sinh vật cảnh, chất hóa học (tinh bột, đường, mì
chính, cồn, nhựa thông), lai tạo giống, các chất gây nghiện cả hợp pháp và
không hợp pháp như (thuốc lá, cocaine ) (Từ điển bách khoa Việt Nam 3, 2003).
Thế kỷ 20 đã trải qua một sự thay đổi lớn trong sản xuất nông nghiệp,
đặc biệt là sự cơ giới hóa trong nông nghiệp và ngành sinh hóa trong nông
nghiệp. Các sản phẩm sinh hóa nông nghiệp gồm các hóa chất để lai tạo, gây
giống, các chất trừ sâu, diệt cỏ, diêt nấm, phân đạm.
2.1.1.2. Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên Thế giới
Trong báo cáo Triển vọng mùa màng và tình hình lương thực, Tổ chức
Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) dự báo tổng sản lượng ngũ cốc của vụ
mùa 2012-2013 sẽ đạt mức 2.310 triệu tấn, tăng 68 triệu tấn (3%) so với vụ
mùa 2011-2012 (Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO), 2012).
Tổng sản lượng lúa mì Thế giới năm 2012/13 đạt kỷ lục 705,38 triệu
tấn, tăng 50,11 triệu tấn (+7,65%) so với sản lượng 655,27 triệu tấn của năm
2011/12. Tống sản lượng ngũ cốc thô thế giới đạt 1236,5 triệu tấn trong năm
2012/13, tăng 2,0% so với 1211,77 triệu tấn của năm 2011/12 (Bách khoa
toàn thư mở Wikipedia, 2013).
Sản lượng gạo Thế giới năm 2013 đạt 499,1 triệu tấn, cao hơn 1,9%
hay 9 triệu tấn so với mức 490 triệu tấn của năm 2012 nhưng thấp hơn các
năm 2010 và 2011 (Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO), 2012).
Theo FAO, trong vòng 25-50 năm tới sản lượng lương thực cần phải
tăng gấp đôi nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực của dân số Thế giới sẽ tăng
khoảng 3 tỷ người vào năm 2050 (Bách khoa toàn thư mở Wikipedia, 2010).
2.1.1.3. Thực trạng sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam

Theo báo cáo kết quả thực hiện 12 tháng năm 2012 của Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng sản lượng lương thực có hạt cả năm
4
2012 ước đạt 48,5 triệu tấn, tăng 1,24 triệu tấn so với năm trước. Trong đó,
sản lượng lúa cả 3 vụ đều được mùa, đạt hơn 43,7 triệu tấn, tăng 1,26 triệu tấn
so với năm trước; ngô đạt 4,8 triệu tấn, xấp xỉ bằng sản lượng năm trước.
Diện tích cho sản phẩm và sản lượng của hầu hết các loại cây công nghiệp lâu
năm đều tăng so với các năm trước như diện tích cho sản phẩm cà phê đạt
533,8 nghìn ha, tăng 3% và cao su đạt 471,9 nghìn ha, tăng 7,5%. Do diện
tích cho sản phẩm tăng, nên sản lượng nhiều cây công nghiệp lâu năm chủ lực
tăng so với năm trước như cà phê đạt 1167,9 nghìn tấn, tăng 5,0% cao su đạt
811,6 nghìn tấn, tăng 8,0 (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2012).
Sản lượng lương thực tăng cho chúng ta đã áp dụng các nghiên cứu và
sử dụng các giống lúa cao sản cho trồng trọt. Nhờ vậy đã đưa Viêt Nam trở
thành một trong ba nước xuất khẩu gạo lớn nhất trên Thế giới.
2.1.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng trên Thế giới và ở Việt Nam
Để đảm bảo vấn đề lương thực trong giai đoạn hiện nay, đòi hỏi các quốc
gia trên Thế giới không ngừng mở rộng diện tích sản xuất, ứng dụng các tiến bộ
KH- KT nhằm nâng cao năng suất, sản lượng nông sản. Đồng nghĩa với việc này
là ngành nông nghiệp cũng đã để lại một lượng không nhỏ chất thải rắn.
2.1.2.1. Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế thải đồng ruộng
a. Khái niệm
Phế thải đồng ruộng là các chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất
nông nghiệp ngoài đồng ruộng như trồng trọt, thu hoạch như: rơm rạ, thân lá
thực vật, bao bì đựng phân bón… (Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2011).
b. Nguồn gốc
Phế thải đồng ruộng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như trong quá
trình trồng trọt, thu hoạch nông sản, quá trình sử dụng thuốc BVTV, quá trình
bón phân… Trong quá trình trồng trọt phế thải đồng ruộng chính là các xác
thực vật đã chết, cành lá bị cắt tỉa và các loại cây cỏ bị con người loại bỏ

trong khi chăm sóc cây trồng. Trong quá trình sinh trưởng của cây, để giúp
5
cây phát triển tốt và chống lại các loại sâu bệnh hại con người đã sử dụng các
loại hóa chất BVTV, phân bón hóa học… để bón, rắc cho cây trồng nhưng
chai lọ và bao bì đựng các hóa chất đó lại vứt bừa bãi lên đồng ruộng trở
thành phế thải đồng ruộng. Ngoài ra, phế thải đồng ruộng còn phát sinh trong
quá trình thu hoạch nông sản như rơm rạ, thân cây ngô, cây lạc Đây là nguồn
phế thải chính trong phế thải đồng ruộng và hiện đang là nguồn gây ô nhiễm
trầm trọng nếu không được xử lý kịp thời.
c. Thành phần
Phế thải đồng ruộng mà chủ yếu là phế thải hữu cơ có thành phần rất
phong phú và đa dạng, chúng thuộc hai nhóm hợp chất chính là: nhóm hợp
chất hữu cơ chứa cacbon gồm Xenluloza, Hemixenluloza, lignin…và các hợp
chất hữu cơ chứa nitơ gồm có Protein và Kitin.
Các hợp chất hữu cơ này không bất biến mà luôn luôn chuyển hóa từ
dạng này sang dạng khác dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau tạo
thành một vòng tuần hoàn khép kín trong tự nhiên (Nguyễn Xuân Thành và
cộng sự, 2011).
d. Phân loại
Phế thải đồng ruộng được phân loại theo nhiều cách khác nhau như:
theo nguồn gốc phát sinh, tính nguy hoại, thành phần hóa học và theo khả
năng phân hủy sinh học. Trong khóa luận này, tôi chỉ tìm hiểu cách phân loại
phế thải đồng ruộng theo nguồn gốc phát sinh để từ đó đưa ra giải pháp xử lý
loại phế thải này cho phù hợp.
Theo nguồn gốc phát sinh, phế thải đồng ruộng gồm các phế thải có
nguồn gốc từ các phế phụ phẩm trồng trọt và từ các bao bì đựng hóa chất sử
dụng trong nông nghiệp.
Các phế phụ phẩm trồng trọt gồm các loại phế thải trong quá trình
thu hoạch và chế biến nhiều loại cây trồng khác nhau như: các loại rơm rạ
sau khi thu hoạch lúa tại các cánh đồng, các loại lá, thân cây, cỏ dại tại các

vườn cây…
6
Chất thải từ các bao bì đựng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp gồm
chai, lọ…bằng thủy tinh hoặc nhựa được dàng làm vỏ đựng thuốc trừ sâu, trừ
cỏ, thuốc diệt côn trùng, túi bóng dùng đựng phân vi sinh, phân lân kể cả các
loại hóa chất BVTV đã quá hạn sử dụng… Đây là các vật phẩm có tính nguy
hại cao, cần phải có biện pháp thu gom và xử lý thích hợp.
2.1.2.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng một số nước trên Thế giới
Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực hiện nay, đòi hỏi các quốc gia
trên thế giới không ngừng mở rộng diện tích sản xuất và áp dụng các tiến bộ
KH- KT để nâng cao năng suất, chất lượng nông sản. Đồng nghĩa với điều đó
là ngành nông nghiệp để lại một lượng khổng lồ các chất thải rắn mỗi năm.
a. Phế thải đồng ruộng ở Trung Quốc
Theo số liệu thông kê năm 2013 thì lượng chất thải hữu cơ ở Trung
Quốc có số lượng như sau:
Bảng 2.1: Số lượng chất thải hữu cơ ở Trung Quốc
STT Loại chất thải Số lượng (triệu tấn/năm)
1 Chất thải nông nghiệp 280
2 Bùn thải 210
3 Rác sinh hoạt 190
4 Rác vườn, rừng 160
5 Chất thải công nghiệp thực phẩm 240
( Nguồn: Theo Fan Feng, 2013)
Từ bảng trên cho ta thấy lượng phế thải hàng năm do ngành nông
nghiệp để lại rất lớn với khối lượng 280 triệu tấn/năm. Trong khi đó các
nguồn thải khác như rác thải sinh hoạt là 190 triệu tấn/năm. Như vậy phế thải
nông nghiệp có khối lượng lớn nhất so với các loại phế thải khác và chiếm
khoảng 26% về khối lượng.
b. Phế thải đồng ruộng ở Mỹ
Theo số liệu thông kê năm 2012 thì lượng chất thải hữu cơ ở Mỹ có số

7
lượng như sau:
Bảng 2.2: Số lượng chất thải hữu cơ ở Mỹ
STT Loại chất thải Số lượng( triệu tấn/năm)
1 Chất thải nông nghiệp 230
2 Bùn thải 150
3 Rác sinh hoạt 180
4 Rác vườn, rừng 80
5 Chất thải công nghiệp thực phẩm 170
( Nguồn: Theo Issue paper, 2012)
Từ bảng trên cho ta thấy lượng phế thải hàng năm do ngành nông
nghiệp để lại rất lớn với khối lượng 230 triệu tấn/năm. Trong khi đó các
nguồn thải khác như rác thải sinh hoạt là 180 triệu tấn/năm. Như vậy phế thải
nông nghiệp có khối lượng lớn nhất so với các loại phế thải khác và chiếm
khoảng 29% về khối lượng.
2.1.2.3. Thực trạng phế thải đồng ruộng ở Việt Nam
Trong xu thế của toàn cầu, Việt Nam đang từng bước phát triển đất
nước. Bên cạnh quá trình CNH- HĐH đất nước thì quá trình đô thị hóa cũng
diễn ra hết sức mạnh mẽ, Đây chính là nguyên nhân khiến lượng rác thải, phế
thải ngày một gia tăng. Hơn nữa Việt Nam là nước nông nghiệp lúa gạo là
mặt hàng xuất khẩu thế mạnh được dự báo thu hoạch 48,5 triệu tấn năm 2012,
tăng 1,24 triệu tấn so với năm 2011 do diện tích trồng nhiều hơn và sản lượng
cao hơn. Do đó, lượng phế thải hàng năm cũng rất lớn, ước tính khoảng 45
triệu tấn rơm rạ. Ngoài ra, cả nước còn có hơn 1 triệu ha trồng ngô cho sản
lượng khoảng 3,8 triệu tấn và để lại lượng phế thải ước tính khoảng trên 10
triệu tấn mỗi năm (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2013).
Trên đây chỉ là kết quả tính toán cho một số cây lương thực chủ yếu
như lúa, ngô… ngoài ra trên Thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng,
hàng năm còn có một lượng lớn diện tích các loại cây trồng khác như cà phê,
chè, sao su… cũng để lại một lượng phế thải đáng kể.

8
2.2. Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng
2.2.1. Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng
Hiện nay, lượng chất thải rắn nông nghiệp của cả nước ta ước tính
hàng năm khoảng 170 triệu tấn. Nếu tính giá trị sử dụng năng lượng thì nó
tương đương khoảng 22 triệu tấn than cám hoặc trên 9 triệu tấn dầu thô
(Manfred Oepen, 1999). Chính vì vậy, nếu chúng ta sớm có kế hoạch khai
thác sử dụng hợp lý với các chính sách phát triển thích hợp thì nó sẽ trở
thành một nguồn năng lượng đáng kể mang lại hiệu quả cao cả về kinh tế -
xã hội lẫn môi trường.
Phế thải đồng ruộng không chỉ đơn thuần có giá trị năng lượng cao mà
còn có giá trị vật chất rất thiết thực đối với quá trình sản xuất nông nghiệp và
một số lĩnh vực công nghiệp khác.
Trước đây, các phế thải đồng ruộng được người dân tận dụng làm chất
đốt trong gia đình, bã thải đặc có hàm lượng dinh dưỡng cao, giàu hữu cơ,
nhiều axit humic là nguồn phân an toàn để bón ruộng, ngoài ra bã thải của quá
trình còn chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho động vật như những
nguyên tố: Ca, P, N và một số nguyên tố vi lượng khác như Cu, Zn, Mn,
nhiều axit amin, enzym, do đó còn được dùng làm thức ăn cho chăn nuôi.
Nước thải của túi biogas dùng để nuôi tảo, thực vật phù du khác, làm thức ăn
giàu dinh dưỡng cho cá.
Ngoài ra, các phế phụ phẩm nông nghiệp nếu được quan tâm quản lý
tốt thì có thể cung cấp làm nguyên liệu cho nhà máy sản xuất giấy và gỗ ván
ép, dùng cho sản xuất nhiệt điện đem hiệu quả kinh tế cao.
9
2.2.2. Tính kinh tế trong quản lý phế thải đồng ruộng
Việc đưa ra các biện pháp quản lý thích hợp đối với phế thải đồng
ruộng không chỉ mang lại ý nghĩa to lớn về môi trường mà còn tận dụng được
giá trị vật chất và năng lượng một cách hiệu quả. Các hình thức quản lý phế
thải đồng ruộng có ý nghĩa lớn về môi trường, xã hội và kinh tế thông qua

hình thức thu gom, phân loại và vận chuyển; ngăn ngừa; tái sử dụng; tái chế
phế thải.
Nếu như công tác thu gom, phân loại được thực hiện tốt thì phế thải
đồng ruộng có thể được tái chế, tái sử dụng làm nguyên liệu và sản xuất
năng lượng:
- Dùng rơm rạ làm giá thể nuôi nấm rơm
- Làm vật liệu độn chuồng.
- Xử lý rồi dùng làm phân bón, làm thức ăn chăn nuôi.
- Sản xuất giấy gỗ và ván ép.
- Để sản xuất điện hoặc sản xuất khí đốt phục vụ cho sinh hoạt và cho
sản xuất.
2.2.3. Tính kinh tế trong xử lý phế thải đồng ruộng
Việc quản lý phế thải đồng ruộng phù hợp mang lại lợi ích về xã hội,
môi trường và kinh tế thì việc xử lý một lượng lớn phế thải đồng ruộng qua
chế biến thành phân compost và thu hồi khí hay than sinh học cũng mang lại
lợi ích kinh tế vô cùng to lớn.
Việc xử lý phế thải đồng ruộng bằng phương pháp ủ phân compost
cung cấp một lượng phân bón rất lớn cho trồng trọt, còn nếu xử lý bằng
phương pháp biogas thì có thể cung cấp một lượng khí đốt rất lớn phục vụ
cho sinh hoạt và các mục đích khác.
Phế thải đồng ruộng là các chất rắn dễ cháy và có khả năng cung cấp
một lượng nhiệt rất lớn. Vì vậy, từ xa xưa người nông dân đã biết sử dụng phế
thải đồng ruộng để đun nấu, sưởi ấm. Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của
10
khoa học- kỹ thuật, người ta đã nghiên cứu và ứng dụng một số công nghệ đốt
sử dụng phế thải đồng ruộng để thu hồi nhiệt lượng phục vụ cho việc sấy
nông sản, phát điện Ngoài ra, hiện nay phương pháp đốt gián tiếp tạo ra
than sinh học rất phù hợp với sự phát triển của cây trồng cũng đang được phổ
dụng giúp giảm chi phí cho người nông dân và khí thoát ra khi đốt gián tiếp
không phải khí CO

2

mà là hơi nước giúp giảm hiệu ứng nhà kính, giảm thiểu
ô nhiễm môi trường.
Từ những lợi ích nêu trên đã cho thấy, phế thải đồng ruộng có thể mang
lại những lợi ích thiết thực về kinh tế- xã hội, về môi trường và sức khỏe con
người. Đồng thời, cũng có thể gây ra những ảnh hưởng không nhỏ nếu như nó
không được quản lý và xử lý chặt chẽ. Vì vậy, quản lý và xử lý phế thải đồng
ruộng là một vấn đề cần được quan tâm đúng lúc.
2.3. Các biện pháp xử lý phế thải đồng ruộng hiện nay
2.3.1. Phương pháp đốt
Đây là biện pháp khá phổ biến trong xử lý phế thải đồng ruộng hiện
nay, do lượng phế thải quá nhiều mà lại rất dễ cháy. Phương pháp này được
người dân Nam Bộ sử dụng từ lâu để tiêu hủy lượng rơm rạ trên đồng ruộng
và tro sau quá trình đốt được sử dụng là phân bón. Phương pháp này hiện nay
đã lan ra cả những vùng thuộc đồng bằng sông Hồng.
 Ưu điểm:
- Đơn giản, dễ làm. Giảm giá thành và không tốn kém công
- Tiêu hủy mầm bệnh, không phải tuân theo quy định nghiêm ngặt.
 Nhược điểm:
- Mất chất dinh dưỡng trong đất.
- Gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng, góp phần vào hiện
tượng hiệu ứng nhà kính.
- Ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây các bệnh về đường hô hấp.
- Gây nên hiện tượng khói mù cản trở tầm nhìn của người điều khiển
phương tiện giao thông (Nguyễn Xuân thành và cộng sự, 2011).
11
Với những nhược điểm trên thì trong tương lai phương pháp này cần
được loại bỏ.
2.3.2. Phương pháp đổ trực tiếp ra sông ngòi

Phế thải đồng ruộng sau thu hoạch bị bỏ lại trên đồng ruộng hay vứt bừa
bãi trên mương máng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Biện pháp này cần
phải loại bỏ vì gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và con người.
 Ưu điểm:
- Không cần quy tắc, không tốn kinh tế.
- Đơn giản, dễ làm.
 Nhược điểm:
- Gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì rơm rạ sau khi bỏ xuống
mương máng sẽ gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến nguồn nước sinh
hoạt của người dân. Mặt khác, phế phụ phẩm khi bị phân hủy sẽ gây ô nhiễm
không khí do mùi hôi thối và góp phần tạo điều kiện để các vi sinh vật gây
bệnh phát triển.
- Làm mất chất dinh dưỡng cho đất.
- Ảnh hưởng đến mỹ quan.
2.3.3. Phương pháp vùi trực tiếp vào đất, trên đồng ruộng
Phế phụ phẩm sau thu hoạch được vùi trực tiếp vào đất, sau đó các vi
sinh vật sẽ phân hủy chúng để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sau, cải
thiện các đặc tính lý hóa, sinh học của đất, nâng cao độ phì nhiêu của đất để
ổn định sản xuất lâu dài.
 Ưu điểm:
- Tuần hoàn vòng tuần hoàn vật chất, cải thiện các đặc tính lý hóa, sinh
học cho đất, nâng cao độ phì của đất và duy trì khả năng sản xuất của đất.
-Diệt trừ một số mầm sâu bệnh.
 Nhược điểm:
- Việc cày vùi rơm rạ vào đất ướt sẽ gây ra hiện tượng cố định đạm tạm
thời và làm tăng lượng khí metan phóng thích trong đất, gây ra hiện tượng
tích lũy khí nhà kính.
12
- Có thể gây ra một số mầm bệnh cho cây trồng.
- Tốn công lao động và cần máy móc thích hợp cho làm đất.

2.3.4. Phương pháp dùng làm thức ăn gia súc
Đây là biện pháp thay thế bền vững hơn so với phương pháp đốt và vùi
rơm rạ vào đất. Các phế phụ phẩm được giữ lại làm thức ăn cho trâu, bò, dê…
 Ưu điểm:
- Đem lại hiệu quả về kinh tế, tiết kiệm được tiền mua thức ăn gia súc.
- Hạn chế ô nhiễm môi trường.
 Nhược điểm
- Làm hở vòng tuần hoàn vật chất, chất dinh dưỡng bị mang đi nhưng
chưa có biện pháp thích hợp để bù lại.
- Tốn lao động cho việc thu gom.
2.3.5. Phương pháp ủ làm phân
Phương pháp này đã có từ lâu đời và diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới. Từ
rất xa xưa, con người đã biết ủ lá cây và phân gia súc để bón cho cây trồng.
 Ưu điểm:
- Hạn chế ô nhiễm môi trường.
- Trả lại một phần chất dinh dưỡng cho đất.
- Đem lại hiệu quả kinh tế cho tiết kiệm được tiền mua phân bón
hóa học.
- Tiêu diệt mầm bệnh và làm sạch đồng ruộng.
 Nhược điểm:
- Mất thời gian ủ.
- Tốn công lao động.
2.3.6. Phương pháp sinh học
Hiện nay phương pháp sinh học để xử lý phế thải đang là phương pháp
tối ưu nhất, đang được tất cả các nước sử dụng.
Phương pháp sinh học là phương pháp dùng công nghệ vi sinh vật để
phân hủy phế thải. Muốn thực hiện được phương pháp này, điều quan trọng
13
nhất là phải phân loại được phế thải vì trong phế thải có chứa nhiều phế liệu
khó phân giải như túi nilong, vỏ chai lọ bằng thủy tinh và nhựa

2.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về xử lý phế thải đồng ruộng
theo phương pháp đốt gián tiếp (than sinh học)
2.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Vấn đề tiếp cận và nghiên cứu về TSH sản xuất từ các vật liệu hữu
cơ đã có rất nhiều công trình nghiên cứu và đã đạt được những thành tựu
nhất định.
Trên thế giới, TSH là một trong những sản phẩm được đánh giá là
có tính ứng dụng cao trong đời sống. Theo dự báo của IBI (International
Biochar Initiative), việc sử dụng TSH có thể giúp hấp thụ 2,2 tỷ tấn
carbon/năm vào năm 2050. Trong nông nghiệp, thực nghiệm cho thấy sử
dụng TSH làm tăng sản lượng ngũ cốc, cải thiện độ phì nhiêu của đất và
tăng khả năng giữ nước. Mặc dù công nghệ TSH vẫn còn đang được
nghiên cứu, một số nhà nghiên cứu khẳng định rằng TSH có tiềm năng
lớn về giảm thiểu biến đổi khí hậu cùng với việc tạo ra các lợi ích xã hội,
kinh tế và môi trường (International Biochar Initiative, 2013).
Tính kinh tế của TSH phần lớn phụ thuộc vào giá trị của các sản phẩm
sau khi đốt, sự có sẵn của nguyên liệu đầu vào và sự khác biệt trong chi phí
sản xuất. Hiện nay, quá trình tạo thành than sinh học đang được thực hiện chủ
yếu ở quy mô nhỏ tại các nước đang phát triển châu Phi, châu Á.
Tại đại học Georgia (Mỹ), kỹ sư Brian Bibens là người đã thiết kế ra
một cỗ máy độc đáo có khả năng giải quyết những vấn đề lớn về môi
trường, nhà nghiên cứu phương thức tái chế Cacbon đã chỉ ra TSH có độ
xốp cao được tạo nên từ chất thải hữu cơ. Vật liệu thô để sản xuất than sinh
học có thể là các loại chất thải từ sản xuất nông lâm nghiệp, hoặc chất thải
động vật như các mảnh vụn gỗ, các loại vỏ hạt ngũ cốc, vỏ hạt đậu, và
thậm chí là cả phân gà (International Biochar Initiative, 2013).
14
Christoph Steiner, một trong những nhà khoa học hàng đầu nghiên cứu
về than sinh học bày tỏ kỳ vọng rằng việc sản xuất than sinh học còn mang lại
cho chúng ta cơ hội sản xuất năng lượng cácbon âm.

Jeff Novak, nhà nghiên cứu về đất tại Trung tâm nghiên cứu đất, nước
và thực vật vùng đồng bằng ven biển ở Florence đã chỉ đạo nghiên cứu về khả
năng của các loại than sinh học khác nhau trong việc cải thiện đất cát tại vùng
ven biển Carolina và đất mùn phù sa miền Tây Bắc Thái Bình Dương do tro
núi lửa tạo thành (International Biochar Initiative, 2013).
Còn theo James Hansen, nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không và
Vũ trụ Mỹ (NASA) thì việc sử dụng than sinh học trên toàn thế giới có thể
giúp giảm lượng CO
2
xuống khoảng 8 phần triệu trong vòng 50 năm tới.
Theo ông Danny Day, chủ tịch hội đồng quản trị của Eprida, một
doanh nghiệp tư nhân ở Athens, Georgia hiện đang khai thác các ứng dụng
công nghiệp cho việc phát triển than sinh học, thì trái đất hiện đang có 3 tỷ
người sống lang thang và có nguy cơ bị đe doạ trực tiếp từ sự biến đổi khí
hậu. Họ có thể kiếm tiền và việc làm bằng cách thu gom các chất thải hữu
cơ, góp phần giải quyết vần đề toàn cầu. Đồng thời, với việc này người
nông dân cũng có thể trở thành những người giàu có (International
Biochar Initiative, 2013).
Nghiên cứu của các chuyên gia sinh học thuộc trường Đại học
Tubingen (Đức) đã chỉ ra rằng: Việc bón than sinh học cho đất nông nghiệp
làm thay đổi thành phần và họat động của các vi sinh vật theo hướng giảm
đáng kể phát thải nitơ oxit. Các kết quả nghiên cứu quan trọng không chỉ cho
việc sử dụng bền vững và hiệu quả hơn phân nitơ, mà còn đưa ra biện pháp
mới giảm phát thải khí nhà kính trên toàn thế giới (International Biochar
Initiative, 2013).
Những ưu thế của TSH đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu quan tâm cải
thiện công nghệ sản xuất TSH ngày càng tiên tiến. Hiện Mỹ đang dẫn đầu số
15
lượng đăng ký sáng chế (SC) về TSH với 43 SC. Trung Quốc đứng thứ 2 với
33 SC. Từ năm 2010 đến nay là giai đoạn phát triển số lượng các SC về TSH

với số lượng trung bình mỗi năm là 35 SC. Nhiều công ty của Mỹ có tên trong
các công ty dẫn đầu số lượng đăng ký SC về TSH như Cool planet Biofuel,
UT-Batelle, Avello Bioenergy… Các công ty Trung Quốc có ít số lượng sáng
chế hơn với trung bình mỗi công ty một sáng chế nhưng lại có rất nhiều công
ty công ty tại Trung Quốc đăng ký sáng chế về lĩnh vực này.
Những ưu thế của TSH đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu quan tâm cải
thiện công nghệ sản xuất TSH ngày càng tiên tiến. Hiện Mỹ đang dẫn đầu số
lượng đăng ký sáng chế (SC) về TSH với 43 SC. Trung Quốc đứng thứ 2 với
33 SC. Từ năm 2010 đến nay là giai đoạn phát triển số lượng các SC về TSH
với số lượng trung bình mỗi năm là 35 SC. Nhiều công ty của Mỹ có tên trong
các công ty dẫn đầu số lượng đăng ký SC về TSH như Cool planet Biofuel,
UT-Batelle, Avello Bioenergy… Các công ty Trung Quốc có ít số lượng sáng
chế hơn với trung bình mỗi công ty một sáng chế nhưng lại có rất nhiều công
ty tại Trung Quốc đăng ký sáng chế về lĩnh vực này (International Biochar
Initiative, 2013).
Hình 2.1 Tình hình phát triển số lượng đăng ký sáng chế về TSH
Nguồn: Wipsglobal
16
Hình 2.2: Các công ty dẫn đầu số lượng đăng ký sáng chế về TSH
2.4.2. Các nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam, sản xuất TSH từ phế phụ phẩm nông nghiệp đang được
bà con nông dân ở nhiều nơi như huyện Từ Liêm, huyện Sóc Sơn (Hà Nội),
huyện Nam Sách (Hải Dương), Thành phố Hưng Yên (Hưng Yên)… ứng dụng.
Nhờ có phương pháp mới, phế phụ phẩm của nông nghiệp đã không còn bị bỏ
phí mà được làm thành TSH, phục vụ gieo cấy, trồng trọt. Bón TSH khiến cây
cối xanh tốt hơn, ít sâu bệnh, tăng khả năng chịu hạn. Trong tương lai gần, mô
hình sản xuất TSH này sẽ được triển khai rộng rãi tại nhiều địa phương khác
trong cả nước. Những lò đốt TSH có quy mô lớn nếu được đặt tại các nơi thuận
lợi để người nông dân sử dụng sau mỗi vụ mùa thu hoạch sẽ rất hiệu quả.
Trong những năm gần đây, tác giả Mai Văn Trịnh của Viện Môi trường

nông nghiệp và Mai Thị Lan Anh đã có những công trình được công bố và
thử nghiệm đem lại hiệu quả, cụ thể là công trình: Đánh giá chất lượng than
sinh học sản xuất từ một số loại vật liệu hữu cơ phổ biến ở miền Bắc của thạc
17
sĩ Mai Thị Lan Anh, giảng viên trường đại học khoa học – đại học Thái
Nguyên đã nghiên cứu chất lượng của TSH sản xuất bằng các loại vật liệu
hữu cơ khác nhau và trong điều kiện đốt khác nhau để có thể đánh giá được
loại vật liệu và điều kiện tối ưu để sản xuất TSH cho chất lượng tốt để phục
vụ cho các nhu cầu khác nhau. Khác với nghiên cứu trên, TS Mai Văn Trịnh
là người đã nghiên cứu rất nhiều về TSH sản xuất từ phế phẩm đồng ruộng,
báo cáo: Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ
nâng cao độ phì cho đất, năng suất cây trồng và giảm phát thải khí nhà kính
được đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 3.
Đã chỉ ra tính tích cực trong việc xử lý phế thải đồng ruộng mà không gây ô
nhiễm môi trường, phế phẩm được xử lý nhanh và có thể áp dụng trên quy mô
rộng (Mai Thị Lan Anh, 2013) (Mai Văn Trịnh, 2012).
Từ ngày 2 đến ngày 6/9/2013 Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã kết hợp
với Trung tâm công nghệ thực phẩm và Phân bón khu vực Châu Á Thái Bình
Dương đã tổ chức Hội thảo Quốc tế về chủ đề Than sinh học (Biochar). Hội
thảo được tổ chức với sự tham dự của hơn 40 nhà khoa học đến từ các nước
Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippin, Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Đài Loan và
các tổ chức, trường đại học và các Viện nghiên cứu của Việt Nam. Hội thảo
với chủ đề "International Workshop on Innovation in Biomass Resources
Use: Biomass to Biochar", đây là nội dung mới được rất nhiều các nhà khoa
học quan tâm, đặc biệt là trong lĩnh vực Nông nghiệp và Môi trường (Viện
Thổ nhưỡng Nông hóa, 2013).
Hội thảo đã đạt được nhiều kết quả tốt với việc tìm ra hướng nghiên
cứu mới trong việc sử dụng các nguồn nguyên liệu hữu cơ để sản xuất than
sinh học và việc ứng dụng than sinh học trong việc cải tạo, nâng cao độ phì
nhiêu của đất cũng như phục vụ cho chiến lược dài hạn " xây dựng nền sản

xuất nông nghiệp cacbon thấp" (Vũ Thắng, Nguyễn Hồng Sơn, 2011) (Nguyễn
Xuân Trạch, 2004) (Mai Văn Trịnh, 2012).
18
2.5. Khả năng áp dụng sản xuất than sinh học đối với phế thải đồng ruộng
Rơm, rạ từ lâu đã là vật liệu được người dân sử dụng trong việc đun
nấu vì đây là loại việt liệu dễ cháy, sinh nhiệt cao và phổ biến ở nông thôn.
Phế thải đồng ruộng là nguồn nguyên liệu có giá trị sinh nhiệt cao, lại
là nguồn chất hữu cơ có khả năng để áp dụng sản xuất than sinh học trên quy
mô vừa và lớn. Khi áp dụng được phương pháp này để xử lý phế thải đồng
ruộng sẽ giải quyết được một số vấn đề bức xúc của người dân vùng nông
thôn, vừa thu dọn lượng rác thải lớn, giảm ô nhiễm môi trường mà lại tạo ra
được loại vật liệu mới có thể bón cho cây trồng, giúp cải tạo phần đất đã bị ô
nhiễm trước đây cũng như đất bạc màu, giảm tình trạng suy thoái đất do sử
dụng quá nhiều phân bón hóa học.
19