đánh giá thực trạng phế thải đồng ruộng và đề xuất giải pháp quản lý tại huyện yên dũng, tỉnh bắc giang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (827.29 KB, 80 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------
----------
NGUYỄN THU OANH
ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TẠI HUYỆN YÊN DŨNG,
TỈNH BẮC GIANG
CHUYÊN NGÀNH
MÃ SỐ
: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
: 60.44.03.11
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS TRẦN ĐỨC VIÊN
HÀ NỘI – 2014
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ học vị nào
khác.
Cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc
Tác giả luận văn
Nguyễn Thu Oanh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình và sự
đóng góp quý báu của nhiều cá nhân và tập thể, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành bản
luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS. Trần Đức Viên là thầy giáo hướng dẫn tôi;
cảm ơn TS. Trịnh Quang Huy là người trực tiếp giúp đỡ tận tình cho tôi trong quá
trình làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban quản lý và Đào tạo, Ban chủ nhiệm khoa Môi
Trường, tập thể các thầy, cô giáo, cán bộ trong và ngoài khoa Môi Trường đã giúp
tôi hoàn thành quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của Phòng Tài Nguyên - Môi Trường huyện
Yên Dũng, Ủy Ban Nhân Dân các xã Lãng Sơn, Cảnh Thụy, Trí Yên, Tư Mại đã tạo
điều kiện cho tôi thu thập tài liệu, số liệu, cung cấp những thông tin cần thiết để hực
hiện nghiên cứu đề tài này.
Cảm ơn gia đình, các anh, chị, bạn bè, đã cổ vũ và động viên, giúp đỡ tôi trong
quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn !
Tác giả luận văn
Nguyễn Thu Oanh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii
MỤC LỤC
Lời cam đoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục chữ viết tắt
v
Danh mục bảng
vi
Danh mục hình
vii
PHẦN 1 MỞ ĐẦU
1
1.1
Tính cấp thiết của đề tài
1
1.2
Mục đích nghiên cứu
2
1.3
Yêu cầu của đề tài
2
PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3
2.1
Nguồn phát sinh và thành phần phế thải đồng ruộng
3
2.2
Thực trạng phế thải đồng ruộng và kinh nghiệm xử lý trên thế giới
4
2.3
Thực trạng phế thải đồng ruộng và các biện pháp xử lý tại Việt Nam
17
2.3.1
Thực trạng phế thải đồng ruộng tại Việt Nam
17
2.3.2
Tình hình quản lý phế thải đồng ruộng tại Việt Nam
18
PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
25
3.1
Đối tượng nghiên cứu
25
3.2
Phạm vi nghiên cứu
25
3.3
Nội dung nghiên cứu
25
3.4
Phương pháp nghiên cứu
26
3.4.1
Phương pháp thu thập tài liệu
26
3.4.2
Phương pháp xác định khối lượng phế thải đồng ruộng
27
3.4.3
Phương pháp xử lý và tổng hợp số liệu:
28
PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
29
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii
4.1
Điều kiện tự nhiên, kinh tế của huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang
29
4.1.1
Điều kiện tự nhiên
29
4.1.2
Điều kiện kinh tế, xã hội
33
4.2
Thực trạng sản xuất nông nghiệp và phát sinh phế thải đồng
ruộng tại huyện Yên Dũng tỉnh Bắc Giang
38
4.2.1
Thực trạng sản xuất nông nghiệp tại huyện Yên Dũng, Bắc Giang
38
4.2.2
Thực trạng phát sinh phế thải đồng ruộng tại huyện Yên Dũng
43
4.3
Thực trạng quản lý phế thải đồng ruộng tại huyện Yên Dũng, tỉnh
Bắc Giang
50
4.3.1
Phế thải rơm rạ sau thu hoạch lúa
50
4.3.2
Thân và lá cây lạc sau thu hoạch
53
4.3.3
Phế thải đồng ruộng từ thu hoạch rau
53
4.3.4
Vỏ, túi thuốc BVTV, vỏ bao, túi nilon đựng phân bón: đạm, lân, kali
54
4.3.5
Ưu điểm, nhược điểm của các biện pháp quản lý phế thải đồng
ruộng của người dân tại huyện Yên Dũng
4.3.6
54
Nhận thức và ý kiến của người dân về công tác quản lý phế thải
đồng ruộng
4.4
57
Đề xuất các giải pháp quản lý phế thải đồng ruộng nhằm giảm
thiểu ô nhiễm môi trường, tận dụng tốt nguồn hữu cơ tại huyện
Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang
57
4.4.1
Giải pháp tuyên truyền giáo dục
57
4.4.2
Giải pháp chính sách
58
4.4.3
Giải pháp kỹ thuật
58
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
66
5.1
Kết luận
66
5.2
Kiến nghị
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
68
PHIẾU ĐIỀU TRA NÔNG HỘ
71
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BVTV
: Bảo vệ thực vật
CTR
: Chất thải rắn
UBND
: Ủy ban nhân dân
HTX
: Hợp tác xã
TT
: Thị trấn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v
DANH MỤC BẢNG
STT
Tên bảng
Trang
3.1
Số phiếu điều tra phân theo từng đối tượng sản xuất nông nghiệp
27
4.1
Tình hình phát triển ngành chăn nuôi qua các năm
36
4.2
Dân số và phân bố dân cư tại các xã nghiên cứu:
37
4.3
Diện tích gieo trồng cây hàng năm (Chia theo cây, nhóm cây)
38
4.4
Tỉ lệ diện tích trồng lúa cả năm của các xã trên tổng diện tích
cây hàng năm
40
4.5
Diện tích các loại cây trồng của từng xã
42
4.6
Bảng kết quả cân lượng rơm rạ thực tế tại xã Lãng Sơn
43
4.7
Khối lượng rơm rạ tươi phát sinh sau thu hoạch lúa vụ Đông
Xuân tại các xã nghiên cứu
44
4.8
Tình hình sử dụng thuốc BVTV tại các xã nghiên cứu
46
4.9
Loại thuốc và khối lượng vỏ thuốc BVTV phun cho cây lúa
46
4.10
Khối lượng vỏ thuốc BVTV trong vụ Đông Xuân tại 3 xã
nghiên cứu
47
4.11
Kết quả cân phế phẩm tươi từ cây lạc thực tế
48
4.12
Diện tích, sản lượng và các loại phế phẩm tươi từ rau xanh tại xã
4.13
Cảnh Thụy
49
Tỉ lệ khối lượng rơm rạ phân theo các hình thức xử lý
52
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi
DANH MỤC HÌNH
STT
Tên hình
Trang
2.1
Sơ đồ các phương pháp xử lý phế thải nông nghiệp
4.1
Biểu đồ cơ cấu đất đai của huyện Yên Dũng năm 2012
32
4.2
Biểu đồ cơ cấu kinh tế huyện Yên Dũng 5 năm 2008 -2012
34
4.3
Biểu đồ cơ cấu cây trồng nông nghiệp huyện Yên Dũng năm 2012
39
4.4
Biểu đồ so sánh phân bố rơm rạ tại 3 xã nghiên cứu
45
4.5
Biểu đồ so sánh các hình thức xử lý rơm rạ giữa phương thức gặt tay
5
và gặt máy
51
4.6
Cơ cấu hình thức xử lý rơm rạ tại huyện Yên Dũng
53
4.7
Sơ đồ quy trình xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng
62
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vii
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là một nước nông nghiệp với trên10 triệu ha đất nông nghiệp, trong
đó có 2 vùng đồng bằng lớn là đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long.
Cùng với việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo đã giúp
Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Các sản phẩm nông nghiệp
không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dân trong nước mà nó còn là các mặt
hàng xuất khẩu ra nước ngoài. Bên cạnh những lợi ích về mặt kinh tế, việc sản xuất
nông nghiệp trồng trọt còn còn đọng lại các vấn đề về bãi chứa, đầu ra cho các phế
phẩm đồng ruộng sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, thân cây... Số liệu hàng trăm
ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về
phế thải nông nghiệp. Tất cả các nguồn phế thải này một phần bị đốt gây ô nhiễm
không khí gây ra hiệu ứng nhà kính, phần còn lại gây ô nhiễm nghiêm trọng môi
trường đất, nguồn nước và là ổ dịch bệnh lây lan rất nguy hiểm trên đồng ruộng. Mặt
khác, qua hoạt động sản xuất nông nghiệp, con người đã lấy đi khỏi đất hàng tỷ tấn vật
chất mỗi năm thông qua sinh khối của cây trồng. Nhưng lại không trả lại cho đất lượng
vật chất đã lấy đi nên đã làm cho đất ngày càng trở nên thoái hóa và bạc màu. Bên
cạnh đó, để đảm bảo năng suất của cây trồng thì người dân phải sử dụng đến phân hóa
học. Vì vậy việc quản lý tốt phế phẩm trên đồng ruộng không chỉ làm sạch môi
trường, mà còn có thể trả lại cho đất lượng chất dinh dưỡng mất đi trong quá trình
canh tác.
Yên Dũng là một huyện của tỉnh Bắc Giang, dân số sống chủ yếu bằng nghề
nông, vì vậy lượng phế thải nông nghiệp sau khi thu hoạch cây trồng 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 người dân được cải thiện, họ không
cần đến rơm rạ để đun nấu. Mặc dù vậy người dân vẫn cần giải phóng ruộng để chuẩn
bị cho vụ sau và giải pháp đốt rơm rạ trên đồng ruộng, cày vùi để chuẩn bị cho vụ sau
là lựa chọn phổ biến của bà con nông dân. Việc đốt rơm rạ gây ô nhiễm bầu không khí,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1
ảnh hưởng đến sức khỏe và làm mất an toàn giao thông trên nhiều tuyến
đường. Cày vùi rơm rạ làm phát sinh khí Metan; các hình thức xử lý hiện tại làm mất
đi lượng sinh khối lớn mà đáng lẽ chúng có thể được tận dụng. Xuất phát từ thực tế
trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá thực trạng phế thải đồng ruộng và đề
xuất giải pháp quản lý tại huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang”
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá thực trạng phế thải đồng ruộng tại huyện Yên Dũng tỉnh Bắc
Giang
- Tìm ra các giải pháp hợp lý nhằm nâng cao công tác quản lý phế thải đồng
ruộng tại huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Đánh giá đúng thực trạng phế thải đồng ruộng tại huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc
Giang
- Các giải pháp quản lý phế thải đồng ruộng phù hợp với điều kiện tự nhiên;
kinh tế - xã hội; phù hợp với thực trạng công tác nông nghiệp tại huyện Yên Dũng,
tỉnh Bắc Giang
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2
PHẦN 2
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Nguồn phát sinh và thành phần phế thải đồng ruộng
Các loại phế thải đồng ruộng có nguồn gốc từ quá trình canh tác, trồng trọt các
loại cây nông nghiệp và có nguồn gốc từ quá trình thu hoạch cây trồng.
Có nhiều cách phân loại phế thải đồng ruộng như dựa vào nguồn gốc phát sinh, khả
năng phân hủy sinh học, tính nguy hại, thành phần hóa học… Nhưng chung nhất thì
chất thải đồng ruộng được chia thành 2 loại:
+ Chất thải có nguồn gốc từ quá trình canh tác và chăm sóc cây trồng, khó phân hủy
sinh học, có tính nguy hại và thành phần hóa học là các chất vô cơ: Các loại vỏ túi,
chai lọ đựng thuốc BVTV; bao bì, túi nilon đựng phân bón.
+ Chất thải có nguồn gốc từ quá trình thu hoạch nông sản, thành phần hữu cơ, không
có tính nguy hại: Thân, lá, rễ, phần thừa của cây trồng sau thu hoạch. Phế thải hữu cơ
trong tự nhiên có thành phần rất phong phú và đa dạng.
Phế thải đồng ruộng thông thường là chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động sản
xuất nông nghiệp như: trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làm cỏ,...), thu hoạch nông
sản (rơm, rạ, trấu, cám, lõi ngô, thân ngô), bao bì đựng phân bón, thuốc BVTV.
Phế thải đồng ruộng dạng nguy hại chủ yếu phát sinh từ các hoạt động nông
nghiệp (chai lọ đựng hoá chất BVTV và thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng). Bao bì
hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Trong hoạt động trồng trọt, tình trạng sử dụng hóa
chất trong nông nghiệp như phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật đang diễn ra tràn
lan, thiếu kiểm soát. Do đó, các CTR như chai lọ, bao bì đựng hóa chất bảo vệ thực
vật, vỏ bình phun hóa chất: thuốc trừ sâu; thuốc trừ nấm; thuốc trừ chuột; thuốc trừ
bệnh; thuốc trừ cỏ tăng lên đáng kể và không thể kiểm soát. (Báo cáo môi trường quốc
gia, 2011)
Theo thống kê, 95% lượng chất thải rắn hữu cơ trong nông nghiệp có khả năng
tận dụng làm phân bón hoặc thu hồi năng lượng. Do đó trong vấn đề xử lý phế thải
đồng ruộng người ta thường tập trung nghiên cứu phương pháp để quá trình phân giải,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3
chuyển hoá các hợp chất cacbon khó phân giải, chuyển hoá các hợp chất cacbon khó
phân giải diễn ra thuận lợi nhất.
2.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng và kinh nghiệm xử lý trên thế giới
Với sự gia tăng sản lượng lúa gạo và đẩy mạnh trồng trọt, việc quản lý các sản
phẩm phụ của cây lúa đang trở thành một vấn đề nhưng cũng có thể mở ra một cơ hội.
Trong các hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường được chuyển dời ra khỏi các
cánh đồng khi thu hoạch lúa và người dân thường đem về nhà đánh đống để đun nấu
hoặc làm thức ăn cho gia súc, trong thời gian gần đây do lượng phế thải quá lớn, người
dân không sử dụng hết nên rơm rạ được đốt ngay ngoài đồng ruộng. Việc đốt rơm rạ
trên đồng vẫn còn thực hiện ở nhiều nước và ngày càng trở nên không thể chấp nhận
do các nguy cơ đối với môi trường và sức khỏe.
Tại thời điểm thu hoạch, hàm lượng ẩm của rơm rạ thường cao tới 60%, tuy nhiên
trong điều kiện thời tiết khô hanh rơm rạ có thể trở nên khô nhanh đạt đến trạng thái
độ ẩm cân bằng vào khoảng 10-12%. Rơm rạ, có hàm lượng tro cao (trên 22%) và
lượng protein thấp. Các thành phần hydrate cacbon chính của rơm rạ gồm
lienoxenluloza (37,4%), hemicellulose (bán xenluloza - 44,9%), linhin (4,9%) và hàm
lượng tro silica (silic dioxyt) cao (9-14%), chính điều này gây cản trở việc sử dụng loại
phế thải này một cách kinh tế. Thành phần Lienoxenluloza trong rơm rạ khó hủy về
mặt sinh học, vì vậy để xử lý đòi hỏi phải có bước tiền xử lý. Có thể tiến hành tiền xử
lý rơm rạ bằng các phương pháp cơ học như xay, nghiền để làm giảm kích thước, hoặc
xử lý nhiệt hoặc bằng hóa chất như sử dụng các axit hay bazơ thường có thể cải thiện
được khả năng phân hủy. (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, Nguồn phế
thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, 2010).
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp xử lý phế thải nông nghiệp.Tuỳ
theo điều kiện kinh tế cũng như thành phần phế thải mà người ta sử dụng phương
pháp và công nghệ xử lý phù hợp.
Thông qua sơ đồ sau chúng ta có thể thấy được các phương pháp xử lý phế thải
nông nghiệp phổ biến như sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4
Biện pháp vùi
rơm rạ vào đất
Chế tạo tấm
panel cách
nhiệt
Sản xuất điện
Sản xuất Biogas
Làm phân ủ
Biện pháp xử lý
phế thải nông
nghiệp
Phương pháp
khác
Sản xuất vật
liệu xây dựng
Tổng hợp vật
liệu nanosilic
và nanocacbon
Hình 2.1. Sơ đồ các phương pháp xử lý phế thải nông nghiệp
(Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ
và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, 2010).
• Biện pháp vùi rơm rạ vào đất
Rơm rạ còn lại trên cánh đồng sau khi thu hoạch lúa được phơi khô một phần, sau
đó đến vụ tiếp theo chúng bị vùi xuống mặt ruộng do quá trình cày bừa.
• Biện pháp chế tạo tấm panel cách nhiệt
Từ xưa tới nay nhân dân ta đã biết sử dụng rơm rạ để lợp mái nhà. Xuất phát từ
nhu cầu làm nhà ở của nhân dân chúng ta đã nghiên cứu ra một biện pháp tận dụng
nguồn phế thải nông nghiệp rất lớn là vỏ trấu để nghiên cứu sản xuất tấm cách nhiệt
panel. Cụ thể:
- Nguyên liệu: Trấu, phoi bào, bã mía, xơ dừa.
- Phơi khô nguyên liệu để đảm bảo tính cách nhiệt tốt
- Sàng lọc nguyên liệu chỉ giữ lại nguyên liệu đảm bảo chất lượng, kích cỡ
- Băm nhỏ nguyên liệu đạt kích cỡ phù hợp
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5
- Chuẩn bị:
+ Chuẩn bị các khuôn ép theo kích cỡ chuẩn
+ Khuôn ép được chế tạo từ tấm thép và ép bằng tay
+ Trộn phụ gia theo tỉ lệ nhất định
+ Trộn chất kết dính theo tỷ lệ hợp lý
- Ép khuôn:
+ Đổ vào khuôn theo khối lượng định sẵn
+ Ép theo độ dày định sẵn, sau khoảng 45 phút lấy tấm panel ra (Cục Thông tin
khoa học và công nghệ quốc gia, Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm
thế giới về xử lý và tận dụng, 2010)
• Biện pháp sản xuất vật liệu xây dựng
Nhờ có biện pháp này mà phế thải nông nghiệp không những giúp ích cho việc
giảm một lượng lớn nguồn tài nguyên khoáng sản, giảm chi phí xây dựng, tận dụng
hiệu quả một lượng lớn phế thải nông nghiệp và đặc biệt hơn còn làm giảm ô nhiễm
môi trường do xi măng và phế thải nông nghiệp mang lại.
• Tổng hợp vật liệu nanosilic và nanocacbon
Một ứng dụng rất thiết thực của phế thải nông nghiệp nữa đã được nghiên cứu
là Sử dụng nguồn phế thải nông nghiệp để tổng hợp vật liệu nano silic và nanocacbon
làm xúc tác cho quá trình chuyển hoá cặn dầu thực vật thành nhiên liệu sinh học và
làm chất hấp phụ để sản xuất etanol tuyệt đối. Các kết quả đã đạt được như sau:
- Tách chiết nguồn silic và cacbon từ chất thải nông nghiệp vỏ trấu.
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mới nanosilic và cacbon sử dụng nguồn silic và
cacbon tách chiết từ vỏ trấu
- Biến tính và chức năng hoá của những vật liệu nano mới này.
- Sử dụng vật liệu mới đã được biến tính và chức năng hoá để chuyển hoá chất
phế thải nông nghiệp (cặn dầu thực vật) thành nhiên liệu sinh học bằng phương pháp
cracking xúc tác.
- Sử dụng vật liệu mới đã được biến tính và chức năng hoá làm chất hấp phụ
chọn lọc để tạo etanol tuyệt đối (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia,
Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, 2010)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6
• Biện pháp sản suất điện
Phế phụ phẩm nông nghiệp tưởng như bỏ đi (vỏ trấu, lõi ngô, bã mía…)đã được
sử dụng để sản xuất ra một lượng điện năng tương đối lớn, đồng thời làm sạch môi
trường. Ngay từ năm 90 của thế kỉ trước, GS.TSKH. Phạm Văn Lang đã nắm bắt được
nhu cầu sử dụng điện và năng lượng dùng trong khâu làm khô, chế biến nông, lâm,
thuỷ sản ở nước ta là rất lớn mà ngành điện chưa đáp ứng được. Trong khi đó, nguồn
phế thải sinh khối, các phụ phẩm trong chế biến nông lâm nghiệp như trấu, vỏ cà phê,
vỏ hạt điều, mùn cưa, bã mía…rất nhiều nhưng chưa có cách tận dụng, vứt bừa bãi gây
ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của con người, nhất là trấu thường
trôi nổi trên sông, rạch khu vực đồng bằng Sông Cửu Long – nơi bà con nông dân
thường sinh sống.
Sau thời gian nghiên cứu công nghệ của nước ngoài, năm 1994 Giáo sư Phạm
Văn Lang về tận các tỉnh Trà Vinh, Đồng Tháp, Long An,..phối hợp cùng địa phương
điều tra , thu thập số liệu về nguồn trấu cũng như chất thải sinh khối khác: Vỏ quả dừa,
bã mía…nhằm ứng dụng công nghệ “ Sử dụng chất thải sinh khối trong sản xuất nông
– Lâm nghiệp bằng công nghệ đốt tầng sôi để phát nhiệt - điện” không chỉ mang lại
nguồn lợi về nhiệt và điện mà còn đem lại lợi ích về môi trường, bởi tất cả các nguồn
phế thải, các phụ phẩm trong nông nghiệp đều được gom về dùng làm nguyên liệu đốt
lò. Giờ đây tình trạng núi trấu giảm đi nhiều ở đồng bằng Sông Cửu Long và môi
trường nơi lắp đặt lò đốt tầng sôi cũng trong lành hơn (Cục Thông tin khoa học và
công nghệ quốc gia, Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về
xử lý và tận dụng, 2010)
• Biện pháp sản xuất Biogas
Các chất thải hữu cơ dạng rắn cũng có thể phân huỷ trong điều kiện kị khí bằng
phương pháp vi sinh vật. Sản phẩm của quá trình lên men là khí mêtan dùng để đun
nấu, thắp đèn, bã thải làm nguồn dinh dưỡng bón cho cây trồng. Vi sinh vật sống hội
sinh và phân huỷ các hợp chất hydrat cacbon, protein, lipit thành khí CH4, CO2 và
lưọng nhỏ các khí khác, trong đó metan chiếm 65%.
Đây là phương pháp khá phổ biến, được ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia,
đặc biệt các nước ở Châu Âu, Châu Mỹ, Ấn Độ. Các xưởng sản xuất metan được trang
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7
bị các thùng lên men có thể tích 20, 40, 60, 100m3, quá trình lên men ở nhiệt độ 45-60
0
C, các loại nguyên liệu được nạp một lần/ngày, thời gian lên men là 5-7 ngày. Đối với
hộ gia đình thường dùng các bể ủ biogas. Tuy nhiên, nguyên liệu chủ yếu ở đây là
nguồn phân gia súc và một phần sử dụng nguồn thực vật.
Ở các vùng nông thôn Việt Nam thì các chất thải trong sản xuất, chăn nuôi và
sinh hoạt là nguồn nguyên liệu hết sức phong phú và đa dạng như phân gia súc, gia
cầm, rơm rạ, lá xanh, thân cây sau thu hoạch sản phẩm và các sản phẩm chế biến bị
hỏng…Bên cạnh đó khí hậu nhiệt đới gió mùa ở nước ta cũng rất thuận lợi cho vi sinh
vật phát triển, sinh trưởng tốt trong tất cả các mùa.
Phương pháp khí sinh học có rất nhiều ưu điểm với khí metan là khí sạch giúp
tận dụng được nguồn năng lượng với nhiệt lượng cao và không gây ô nhiễm môi
trường. Bên cạnh đó, phương pháp này góp phần bảo vệ môi trường trong việc xử lý
chất thải hữu cơ. Song nhược điểm của nó là khó lấy và xử lý bã thải sau khi lên men,
cần vốn đầu tư, công nghệ…(Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, Nguồn
phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, 2010)
• Biện pháp làm phân ủ
Từ rất lâu, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ để bón
cho cây trồng, tiết kiệm được chi phí cho sản xuất.
Quá trình ủ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có trong chất thải
nông nghiệp, chất thải sinh hoạt dưới tác dụng của các chủng vi sinh vật bao gồm:
Nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn. Quá trình ủ phân hữu cơ có thể thực hiện trong điều kiện
hiếu khí và điều kiện kị khí. Ủ hiếu khí là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ
vi sinh vật khi có mặt oxi. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải hiếu khí là
CO2, NH3, nước, nhiệt, các chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối vi sinh vật. Ủ kị khí
là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật khi không có mặt của oxi.
Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải kị khí là CH4, CO2, NH3, các axit hữu
cơ, nhiệt, các chất ổn định và sinh khối vi sinh vật (Lê văn Nhương và Cộng sự, Báo
cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KHCN – 02 – 04, 1998).
Việt Nam là một nước nông nghiệp với gần 80% dân số sống bằng nghề nông.
Do đó, phế thải nông nghiệp sau thu hoạch khá lớn và thích hợp cho việc làm phân ủ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8
(compost). Nhưng cho đến nay, nguồn cacbon vô tận đó chủ yếu bị bỏ phí. Trước đây,
bà con nông dân thường mang phế thải nông nghiệp sau thu hoạch (rơm rạ, lõi ngô…)
để đun nấu, làm thức ăn cho trâu, bò…Tuy nhiên, những năm trở lại đây, quá trình đô
thị hóa ngày một tăng nhanh, đời sống người dân được cải thiện, người dân không cần
đến rơm rạ đun nấu, trong khi họ cần giải phóng ruộng để chuẩn bị cho vụ sau, giải
pháp đốt rơm, rạ trên đồng ruộng là sự lựa chọn phổ biến của bà con nông dân. Tuy
nhiên, việc đốt rơm rạ đã gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe và làm
mất an toàn giao thông trên nhiều tuyến đường.
• Phương pháp khác:
Ngoài các biện pháp xử lý trên thì phế thải nông nghiêp còn được sử dụng để sản xuất
cồn ethanol, được tận dụng làm thức ăn cho gia súc, để lót chuồng, trồng nấm…Trong
đó đáng chú ý là việc tận dụng phế thải để sản xuất cồn ethanol. Vào tháng 6/2011 vừa
qua, công ty Sud-Chemie AG, một công ty quốc tế về hóa chất đã khởi công dự án
trình diễn nhà máy cồn (ethanol) từ rơm rạ công suất 1000 tấn/năm ở Straubling, vùng
hạ Bavaria, CHLB Đức. Quá trình này là một quá trình công nghệ sinh học, sử dụng
các enzim để phân hủy xenlulozơ và hemixenluloza thành các monomer đường hiệu
suất cao. Quá trình này tiếp đó sẽ sử dụng các men đặc biệt do Sud-Chemie chế tạo để
biến đổi đồng loạt các loại đường C5, C6 thành cồn trong 1 bể phản ứng duy nhất, có
khả năng tăng hiệu suất sản xuất cồn lên tới 50%. Lignin từ quá trình này sẽ được sử
dụng để cấp điện cho nhà máy. Thêm vào đó, công nghệ của Sud-Chemie cho phép tiết
kiệm 50% năng lượng trong quá trình phân tách cồn, so với tiêu chuẩn chưng cất thông
thường, do đó quá trình sản xuất cồn gần như không gây tốn năng lượng, mà lại tạo ra
cồn với mức giảm phát thải CO2 tới 95%. (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc
gia, Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng,
2010).
Kinh nghiệm xử lý rơm rạ tại một số nước trên thế giới:
Tại Trung Quốc
Trung Quốc có nguồn rơm rạ dồi dào, sản lượng của rơm đã tăng đạt tỷ lệ 1,4%
hằng năm. Các hướng chính sử dụng rơm ở Trung Quốc là: làm giấy, làm thức ăn cho
súc vật, nguồn năng lượng cho nông thôn, và tái chế trên đồng và thu lượm. Việc tận
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9
dụng rơm hiện tại trong lĩnh vực năng lượng sinh khối được thực hiện theo một số khía
cạnh sau:
- Đốt cháy trực tiếp: Đây là cách sử dụng chính và truyền thống của rơm cho
năng lượng sinh khối. Một số cải tiến công nghệ như hình dạng của khoang đốt, kích
cỡ cửa tiếp nhiên liệu, lò và hầm tro đều đã đóng góp thành tựu cho thế giới. Hiệu suất
của lò cải tiến hiện nay đã đạt hơn 20-25% trong khi các loại lò cũ chỉ đạt 10-12%. Tới
cuối năm 2000, hơn 189 triệu hộ nông dân đã thay thế các loại lò cũ của họ bằng lò cải
tiến, chiếm tới 78,4% trong các hộ nông thôn.
- Phân hủy kị khí: (hay công nghệ biogas) là công nghệ chuyển hóa sinh học
được áp dụng rộng rãi ở Trung Quốc, đặc biệt là ở các vùng nông thôn. Tới cuối năm
2000 đã có 7,64 triệu bể biogas ở hộ gia đình. Sản lượng biogas đã tăng từ 31,46 lên
37,49 m3 trong giai đoạn 2000 tới 2002. Từ giữa thập niên 80 của thế kỷ trước, nông
dân bắt đầu xây dựng các bể biogas bằng nguồn tiền của chính mình cộng với một tỷ
lệ tài trợ nhỏ của chính phủ. Sau giai đoạn này, hướng dẫn kỹ thuật chuẩn đã được
tăng cường. Công nghệ mới và các sản phẩm mới như đèn biogas và đồng hồ đo áp
xuất bếp lò đã được áp dụng vào hàng trăm nghìn gia đình. Bể phân hủy biogas được
sử dụng rộng rãi ở các vùng nông thôn là bể phân hủy biogas thủy lực, chiếm tới 90%
và được đánh giá trên toàn thế giới là “Mô hình bể phân hủy biogas của Trung Quốc”.
Hiện tại, ở Trung Quốc có các mô hình “4 trong 1”: kết hợp bể chứa biogas, chuồng
lợn, nhà kính và nhà vệ sinh (ở miền Bắc), mô hình “3 trong 1” gồm: “Lợn-biogas-trái
cây”, hoặc “Lợn-sinh khối-rau”, hoặc “Lợn-sinh khối-hạt” (ở miền Nam).
- Khí hóa rơm rạ: Công nghệ này sử dụng để chiết xuất nhiên liệu khí từ rơm
trong bộ khí hóa. Từ kế hoạch 5 năm lần thứ 7 tới lần thứ 9, hàng trăm dự án thí điểm
khí hóa rơm rạ đã được thiết lập và vận hành thành công. Hiện nay, có hơn 40 nhà máy
và xí nghiệp cung cấp các phương tiện và dụng cụ khí hóa sinh khối ở Trung Quốc.
Tới cuối năm 2000, 388 bộ hệ thống khí hóa rơm rạ để cung cấp khí tập trung đã được
xây dựng, cung cấp biogas tới 150 triệu mét khối, tiêu thụ 8,7x107tấn.
- Than bánh rơm: Công nghệ than bánh rơm đề cập tới việc nén rơm thành bánh
trong đó dung lượng độ ẩm đạt 10% ở mọi loại nhiên liệu được thành hình ví dụ như
dạng thanh, dạng khối và dạng viên dưới áp lực nhất định (nhiệt hoặc phi nhiệt). Hiện
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10
tại, các dạng máy chế tạo than bánh rơm chính được phát triển ở Trung Quốc là máy
ép pittong và máy ép kiểu vít. Ngoài ra, còn có một dạng máy đóng than bánh nữa là
máy ép pittong thủy lực và máy ép cuộn. Nghiên cứu về công nghệ than bánh rơm ở
Trung Quốc đã được phát triển từ 20 năm trước đây khi Viện Các sản phẩm Lâm
nghiệp Công nghiệp hóa tiến hành nghiên cứu về công nghệ than bánh rơm sinh khối
trong suốt Kế hoạch 5 năm lần thứ 7 của Trung Quốc. Quá trình R&D công nghệ than
bánh rơm sinh khối có thể được chia làm 3 giai đoạn. Trước năm 1995, tập trung vào
phát triển công nghệ cơ bản, từ 1995-2005, công nghệ thế hệ đầu tiên được thực hiện
để thúc đẩy ngành công nghiệp quy mô nhỏ. Sau năm 2005, công nghệ này sẽ được cải
tiến và nâng cấp để áp dụng vào công nghiệp quy mô lớn. Than bánh rơm rạ có thể
góp phần phát triển việc sử dụng rơm trong sản xuất năng lượng, cải thiện giá trị phát
nhiệt thể tích của một nhiên liệu, làm giảm chi phí vận chuyển và tạo ra điều kiện về
nhiên liệu tốt hơn ở các vùng nông thôn. Loại công nghệ này hiện đang được thương
mại hóa ở Trung Quốc.
- Các loại khác:
+ Hóa lỏng: Hóa lỏng sinh khối gồm chuyển hóa sinh hóa để sản xuất ethanol
và chuyển hóa hóa nhiệt để sản xuất dầu sinh học. Vào khoảng năm 1990, Trung Quốc
bắt đầu tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ thủy phân để sản xuất ethanol và
đã đạt được một số tiến bộ. Công nghệ hóa lỏng rơm rạ hiện đang ở giai đoạn thử
nghiệm ở Trung Quốc.
+ Cacbonat hóa rơm rạ: Cácbonat hóa rơm rạ là công nghệ đưa sản xuất than
bánh rơm vào lò luyện thông qua sự nhiệt phân trong điều kiện cách ly oxi, sau đó thu
được than củi dạng khuôn.
+ Than sinh học: Được tán nhỏ và sấy khô ở một nhiệt độ nhất định, rơm và
than, được trộn với chất sunphua hấp thụ trong máy đổ khuôn, có thể sản sinh ra than
sinh học ở áp suất cao. Khi đốt cháy than sinh học, rơm bị đốt cháy trước tạo ra các lỗ
rỗ, sau đó quá trình này sẽ làm cho than sinh học cháy hết hoàn toàn. Tuy nhiên, cho
tới nay, các trang thiết bị chủ chốt vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu thương mại hóa và
sản xuất đại trà ở Trung Quốc do trang thiết bị công nghệ này tiêu tốn năng lượng rất
cao, có độ tin cậy và ứng dụng thấp, chi phí cho tiền xử lý cao. (Jingyi Han, Arthur
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11
P.J. Mol, Yonglong Lu: Small-scale bioenergy projects in rural China: Lessons to be
learnt. Energy Policy 36, 2008, Elsevier)
Tại Nhật Bản
Tại Nhật Bản, rơm lúa hiện được sử dụng và tiêu hủy theo các cách sau: để cày xới
lại vào đất trên đồng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh 10,1%, lợp
mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ thủ công từ rơm
1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6%. Chỉ có 4,6%, tỷ lệ tiêu hủy thông qua đốt cháy
hiện tại, là có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng. Cách chính để phân hủy rơm rạ
hiện tại ở Nhật vẫn là bón lại cho đồng.
Để sử dụng rơm rạ làm nguồn năng lượng, chúng phải được bảo quản bên ngoài
đồng ruộng và được thu thập với khối lượng thích hợp với quy trình chuyển hóa năng
lượng. Hiện tại, 60% rơm rạ được sản xuất ra theo cách cắt khúc tự động bằng các máy
gặt liên hợp, được trải lên ruộng và sau đó được cày lẫn vào với đất. Khi nông dân
muốn thu thập rơm rạ mà không cắt khúc họ phải gắn một thiết bị được gọi là
“knotter” lên máy gặt liên hợp để bó rơm lại thành bó và sử dụng máy “roll bailer” để
nhặt những bó rơm trên đồng.
Các công nghệ chuyển hóa năng lượng đối với rơm rạ
Các công nghệ chuyển hóa có khả năng áp dụng cho rơm rạ gồm đốt nhiệt trực
tiếp, sản xuất nhiệt điện trực tiếp, khí hóa và sản xuất điện (động cơ chạy bằng khí,
tuabin hơi, pin nhiên liệu), khí hóa và sản xuất methanol, nhiệt phân nhanh (flash
Pyrolysis), axit hydrolysis và lên men ethanol, đốt cùng nguyên liệu khác (co-firing).
Chỉ có hai trong số các công nghệ này, nhiệt đốt cháy và sản xuất nhiệt điện trực tiếp
là đã được thương mại hóa. Các nồi hơi sôi thông thường và các bình đun nước nóng
có khả năng áp dụng công nghệ đốt nhiệt trực tiếp và hệ thống này có thể được sử
dụng ở các trường trung học và bệnh viện của Nhật Bản. Quy mô của các nồi đun sôi ở
Nhật Bản là 400kg/h hơi. Tuy nhiên, cho tới nay công nghệ này vẫn chưa được áp
dụng rộng rãi ở Nhật Bản, do đòi hỏi lượng tiêu thụ rơm rạ rất lớn so với lượng rơm có
thể thu hoạch tích trữ được tại một vùng, ngoài ra khí hậu ôn hòa của Nhật Bản cũng
làm hạn chế nhu cầu về nhiệt trực tiếp ngoại trừ một số vùng như Hokkaido. Những
công nghệ khác như đốt cháy trực tiếp và phát điện tua bin hơi cũng có khả năng sử
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12
dụng rơm rạ, tuy nhiên những công nghệ thông thường này có chi phí cho việc sản
xuất rất cao do quy mô quy trình xử lý nhỏ, chi phí cho các thiết bị thu hồi năng lượng
cao. Các công nghệ khí hóa và phát điện (bằng động cơ khí, tuabin hơi, pin nhiên liệu)
cũng cần phải có những cải tiến về mặt kỹ thuật cũng như giảm chi phí đối với việc sử
dụng rơm rạ làm nguồn nhiên liệu. Công nghệ đốt cùng nguyên liêu khác (co-firing)
có đặc điểm là đạt được giá trị nhiệt cao hơn so với giá trị nhiệt của rơm rạ khi được
đốt một mình. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn cần phải được nghiên cứu sâu hơn ở
những khía cạnh như hàm lượng độ ẩm, hàm lượng tro và cần phải phát triển công
nghệ tiền xử lý rơm rạ trước khi được đốt trong lò.
Tại Thái Lan:
- Hiện nay tại Thái Lan việc sử dụng rơm rạ mang tính thương mại để sản xuất
năng lượng vẫn chưa phát triển. Do thiếu các biện pháp khuyến khích, hỗ trợ, nên
người nông dân chưa thấy được lợi ích của việc thu gom và sử dụng rơm rạ trong công
nghiệp, điều này dẫn đến việc họ thường đốt ngay trên đồng những phế thải nông
nghiệp này. Tuy nhiên Thái Lan đã tiến hành nhiều nghiên cứu đánh giá cho thấy có
thể sử dụng rơm rạ để tạo ra điện năng, đặc biệt là dùng trong đun nóng các nồi hơi để
thay vì dùng các nhiên liệu hoá thạch. Thái Lan cũng đang nghiên cứu các công nghệ
sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để tạo ra điện năng và dùng trong đốt nóng nồi hơi
công nghiệp, các nước đi đầu ở châu Âu trong lĩnh vực này mà Thái Lan tham khảo là
Đan Mạch và Anh.
Tại Thái Lan, hàng năm có từ 8-14 triệu tấn chất thải rơm rạ được đốt ngoài đồng
sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường. Việc đầu tư cho các phương pháp tận
dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và hiệu quả không cao nên phương pháp phổ biến nhất là
đốt ngay tại đồng ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau. Việc đốt rơm rạ lộ thiên phổ
biến nhất ở các vùng thuộc miền Trung nước này. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu,
nếu được quản lý tốt rơm rạ này có thể là nguồn cung cấp năng lượng đáng kể. Các
nghiên cứu cho thấy, rơm rạ có thể được sử dụng để đốt nóng và sản xuất điện. Tại
Thái Lan, chi phí để sản xuất điện từ rơm rạ là từ 1,36 Baht/kWh (với giá rơm rạ từ
930-1500 Baht/tấn) không cạnh tranh so với than (1,07 Baht/kWh), nhưng lại cạnh
tranh so với biomass khác (1,27-1,92 Baht/kWh). Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ cho
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13
các nồi hơi công nghiệp lại là lựa chọn linh hoạt và cạnh tranh, với hai phương án: (1)
lắp đặt các nồi hơi mới được đốt nóng bằng rơm rạ thay vì bằng dầu hoặc khí gas tự
nhiên; (2) chuyển từ dùng than sang dùng rơm rạ đối với các lò hơi hiện có. Dựa trên
các đặc điểm, rơm rạ không có nhiều khác biệt trong quy trình vận hành khai thác và
phát thải so với rơm lúa mì và vỏ trấu. Theo các chuyên gia, để nhanh chóng sử dụng
rơm rạ có hiệu quả, tránh việc đốt ngoài trời gây ô nhiễm hiện nay, thì Chính phủ
phảicó biện pháp hỗ trợ khuyến khích phát triển, đồng thời phải tổ chức các sự kiện để
phổ biến thông tin về khả năng sử dụng rơm rạ cho các ứng dụng công nghiệp và lợi
ích đối với môi trường. Thái Lan cần có những nguồn năng lượng để thay thế năng
lượng hoá thạch trong sản xuất điện, đặc biệt là gas chiếm tới 75% sản xuất điện ở
nước này. Hiện Thái Lan dựa chủ yếu vào khí gas tự nhiên, Kế hoạch Phát triển Điện
năng 2007 của nước này 40vẫn tiếp tục xây dựng nhà máy nhiệt điện chạy bằng gas tự
nhiên công suất 18.200 MW đến năm 2011. Bên cạnh đó, việc sử dụng biomass cũng
được khuyến khích phát triển. Rơm rạ là dạng biomass mới đầy tiềm năng, có thể thay
thế một phần gas tự nhiên, đồng thời giảm lượng khí thải đáng kể gây hiệu ứng nhà
kính. Các chuyên gia năng lượng cho rằng Chính phủ Thái Lan cần tăng cường hơn
nữa các biện pháp khuyến khích sử dụng rơm rạ trong các chương trình sản xuất điện
nhỏ ở cấp tỉnh.Tiềm năng sử dụng rơm rạ ở Thái Lan được đánh giá trên 2 cấp độ: Thứ
nhất, công suất nhà máy điện từ rơm rạ được xác định trên cơ sở khối lượng rơm rạ
hiện thời; Thứ hai, khả năng gây hiệu ứng nhà kính trong trường hợp đốt rơm rạ phế
thải ngoài đồng ruộng và tiếp tục sử dụng nhà máy điện chạy bằng khí gas tự nhiên.
Về khối lượng rơm rạ, tỷ lệ rơm rạ còn dư lại sau khi sử dụng (thường bị đốt lộ thiên
sau khi thu hoạch) ở Thái Lan là từ 20-40% tổng lượng rơm rạ từ sản xuất lúa. Do các
tỉnh thuộc miền Trung Thái Lan thường sản xuất 2-3 vụ mỗi năm và sử dụng máy móc
để thu gom và nén gọn rơm rạ, nên vùng này có tiềm năng lớn để tận dụng phế thải
rơm rạ. Tại phía Bắc nước này, rơm rạ thường được sử dụng làm thức ăn vật nuôi, do
ở vùng này chỉ có một mùa vụ, rơm rạ có thể được dự trữ dùng làm thức ăn gia súc
trong mùa khô hoặc phủ dưới đất để giữ ẩm. Do vậy, các nghiên cứu từ trước tới nay,
đặc biệt là năm 2007-2008, chủ yếu về cách thức tận dụng rơm rạ để sản xuất năng
lượng áp dụng cho khu vực miền Trung Thái Lan. Đối với việc xây dựng một nhà máy
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14
điện chạy bằng rơm rạ, bên cạnh những yêu cầu về nhiên liệu, còn có những đòi hỏi
khác như trang thiết bị đầu tư mới, công nghệ mới, duy tu và bảo dưỡng, khác với nhà
máy điện chạy bằng vỏ trấu hiện có ở nước này. Do vậy, công suất của nhà máy điện
chạy bằng rơm rạ phải được đánh giá và so sánh dựa trên những điều kiện hiện thời về
phát triển nhà máy điện chạy bằng vỏ trấu. Xét về mặt hiệu quả kinh tế, việc xây dựng
các nhà máy điện chạy bằng rơm rạ phải đặt chính tại những nơi có khối lượng rơm rạ
lớn, vì việc vận chuyển sẽ rất tốn kém. Có thể đặt mỗi tỉnh một nhà máy như vậy. Trên
thực tế nguồn cung rơm rạ đủ cho các nhà máy điện hoạt động liên tục giữa hai mùa
vụ. Công suất chung của các nhà máy điện chạy bằng biomass, kể cả chạy bằng rơm
rạ, là khoảng từ 20-28%. Các nhà máy điện chạy bằng vỏ trấu ở nước này cũng có hiệu
suất hơn 20%. Việc sản xuất điện từ rơm rạ bao gồm cả việc thu gom và phân phối tới
các nhà máy điện để sản xuất. Cơ quan Điện lực Thái Lan (EGAT) đang theo đuổi kế
hoạch chiến lược xây dựng các nhà máy điện biomass. Các nhà máy này được đòi hỏi
phải hoạt động ít nhất là 80% công suất, 24h mỗi ngày trong ít nhất 346 ngày trong
một năm. Cây lúa gồm hạt lúa, phần rơm và rạ (gốc lúa), trong đó chỉ có phần rơm là
thường được sử dụng cho nhà máy điện. Rơm được đóng thành kiện, khoảng 35, 47
hoặc 100 cm, nặng trung bình khoảng 15-18kg. Các kiện này được chuyển từ cánh
đồng đến nhà máy điện, khoảng cách trong vòng 120km. Việc đưa vào hoạt động của
nhà máy điện từ rơm rạ cũng tạo ra khoảng 2195,9 tấn CO2 mỗi năm ứng với tổng
công suất 147.627 MWh điện được tạo ra mỗi năm. Ngoài ra, việc thu gom rơm rạ và
vận chuyển cũng thải ra khoảng 1911,6 tấn CO2 tương ứng. Để chuyển đổi được
1MWh điện từ rơm rạ, thì nhà máy điện chạy bằng rơm rạ sẽ thải ra khoảng 0,028 tấn
CO2, so với khoảng 0,78 tấn CO2, CH4 và N2O khi đốt bỏ rơm rạ lộ thiên. Lượng
năng lượng được chuyển đổi này từ rơm rạ cũng tránh được 0,5 tấn CO2 phát thải từ
nhà máy điện chạy bằng gas tự nhiên. Tại Thái Lan, có từ 8-14 triệu tấn chất thải rơm
rạ. Nếu 8,5 triệu tấn rơm rạ hàng năm có thể được sử dụng để tạo ra khoảng 786 MW
điện, giảm được đáng kể khí gây hiệu ứng nhà kính và thay thế được 1837 triệu m3 khí
gas tự nhiên, tiết kiệm được khoảng 39 triệu USD. Tại miền Trung nước này luôn sẵn
có 2,67 triệu tấn rơm rạ có thể tạo ra 157 - 218 MW điện (hiệu suất từ 20-27%), giảm
được từ 1,7-2 triệu tấn CO2và thay thế được từ 367 - 508 triệu m3 gas tự nhiên. Nếu
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 15
trong trường hợp có 14 triệu tấn rơm rạ thì có thể tạo ra được 1325 MW điện, thay thế
được 1837 triệu m3 khí.Tại các tỉnh miền Trung Thái Lan, do có 2 vụ lúa, nên có thể
xây dựng các nhà máy điện rơm rạ với công suất từ 0,18 đến 76 MW, phù hợp với chủ
trương của Chính phủ nước này là phát triển các nhà máy điện cỡ nhỏ để hoà vào lưới
điện quốc gia, thay thế các nhà máy điện chạy bằng năng lượng hoá thạch. Công suất
được cho là khả thi nhất cho mỗi vùng cung cấp rơm rạ là dưới 5 MW. (Báo điện tử
Bắc Ninh, 11/12/2009)
Các nghiên cứu về tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ của Thái Lan đã phân theo
tiềm năng của các tỉnh về cung cấp rơm rạ. Theo đó, có 5 nhóm có nguồn cung tăng
dần. Các tỉnh trong nhóm 1 không có khả năng cung cấp rơm rạ trong cả năm, nhưng
có thể hỗ trợ, kể cả tài chính, cho một nhà máy điện rơm rạ ở tỉnh bên cạnh. Các tỉnh
trong nhóm 2 (gồm Trat, Chonburi, Samut Songkram, Sa Kaeo, Rayong, và Samut
Sakhon), có tiềm năng thấp trong cung cấp rơm rạ cho nhà máy điện cỡ nhỏ, có
thểphát triển nhà máy điện quy mô nhỏ, đủ để tự cung cấp điện cho tiêu thụ nội tỉnh.
Các tỉnh nhóm 3 (Prachuap Khirikhan, Samut Prakarn, Nakhon Nayok, Bangkok,
Prachinburi và Nonthaburi) có nguồn cung thấp cho các nhà máy điện cỡ nhỏ, nhóm
này cũng có thể phát triển phát triển nhà máy điện quy mô rất nhỏ, đủ để tự cung cấp
điện cho tiêu thụ nội tỉnh. Nhóm 4 (gồm các tỉnh Saraburi, Kanchanaburi, Phetchaburi,
Pathumthani, Ratchaburi, Lopburi và Ang Thong) có tiềm năng lớn để xây dựng nhiều
nhà máy điện chạy bằng rơm rạ cỡ nhỏ, hoặc các tỉnh có ít tiềm năng hơn trong nhóm
này có thể hợp tác phát triển các nhà máy điện loại này cỡ nhỏ để giảm chi phí cho
mỗi MW. Nhóm 5 (gồm các tỉnh Chachoengsao, Singburi, Nakhon Pathom,
Ayutthaya, Chainat và Suphanburi) có tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ lớn, có thể
sản xuất thương mại. Mỗi tỉnh trong nhóm này có thể xây dựng riêng hơn một nhà
máy điện loại này cỡ nhỏ. Với việc xây dựng các nhà máy điện rơm rạ, các tỉnh tại
miền Trung nước này có thể tránh được từ 0,75 – 1,18 tấn CO2 tương đương mỗi năm.
Tuy nhiên, các kế hoạch xây dựng các nhà máy điện này vẫn phải đảm bảo hiệu quả
kinh tế. Nghiên cứu trên cho thấy rằng nhà máy điện rơm rạ có thể là một lựa chọn cho
sản xuất điện, cũng như cần được hỗ trợ phát triển, thay vì đốt bỏ rơm rạ ngoài đồng
gây ô nhiễm cho khu vực và góp phần gây hiệu ứng nhà kính. Đốt từ 8,5 – 14,3 tấn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 16
rơm rạ mỗi năm có thể tạo ra từ 5-8,6 triệu tấn CO2. Với tổng công suất các nhà máy
điện rơm rạ từ 786-1325 MW thì có thể tránh được từ 7,8 - 13,2 triệu tấn CO2 mỗi
năm, đồng thời thay thế được từ 1 - 1,8 tỷ m3 khí gas tự nhiên (tương đương từ 4-7%
lượng khí đốt cần thiết cho tạo ra 18.200 MW điện theo như Kế hoạch Phát triển Điện
năng 2007 của Thái Lan).
2.3. Thực trạng phế thải đồng ruộng và các biện pháp xử lý tại Việt Nam
2.3.1. Thực trạng phế thải đồng ruộng tại 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 hoá cũng diễn ra hết sức mạnh
mẽ, đây chính là nguyên nhân khiến lượng rác thải, phế thải ngày một gia tăng. Theo
số liệu thống kê từ các tỉnh, thành phố cho thấy, lượng chất thải rắn hữu cơ bình quân
khoảng 0,8-1,2 kg/người/ngày .
Lượng phế thải rơm rạ để lại sau thu hoạch hàng năm cũng rất lớn, ước
tính khoảng 76 triệu tấn. Ngoài ra, cả nước còn có hơn một triệu ha trồng ngô
cho sản lượng khoảng 3,8 triệu tấn mỗi năm. (Báo cáo môi trường quốc gia,
2011).
Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, sản xuất lúa thải ra khoảng 39,4 triệu
tấn/năm rơm rạ phế thải. Trong trồng mía thải ra ngọn lá mía phế thải khoảng 2,47
triệu tấn/năm, lượng bã mía sau chế biến đường khoảng 1,42 triệu tấn/năm và bùn thải
sản xuất mía đường khoảng 0,94 triệu tấn/năm. (Môi trường và Phát triển Nông
nghiệp, Nông thôn bền vững ở Đồng bằng sông Cửu Long”, Chi cục BVMT Khu vực
Tây Nam Bộ 2010)
Với lợi thế là đất nước nông nghiệp, hàng năm Việt Nam có tiềm năng sinh
khối đáng kể từ những sản phẩm thừa trong quá trình chế biến nông, lâm sản như rơm
rạ, trấu, mùn cưa, bã mía,…và một số chất thải nông nghiệp khác. Cụ thể, mỗi năm
nguồn sinh khối trấu của nước ta khoảng 100 triệu tấn, mùn cưa 250 triệu tấn, vỏ lạc
4,5 triệu tấn, vỏ hạt điều, bã mía, gỗ vụn khoảng 400 triệu tấn. Trong đó, phụ phẩm
trấu tập trung chủ yếu tại Đồng bằng Sông Cửu Long, Đồng bằng Bắc Bộ và duyên hải
Nam trung bộ. Phụ phẩm mùn cưa tập trung nhiều ở Miền Trung, Tây Nguyên, Tây
Bắc. Vỏ cà phê có nhiều ở các tỉnh Tây Nguyên (Báo cáo môi trường quốc gia, 2011)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 17
