Nghiên Cứu Xử Lý Phế Phụ Phẩm Sau Sản Xuất Tinh Bột Sắn Để Tạo Cồn Sinh Học Và Phân Bón Hữu Cơ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ SÁNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM
SAU SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN ĐỂ TẠO CỒN SINH HỌC
VÀ PHÂN BÓN HỮU CƠ

Chuyên ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

60 44 03 01

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Nguyễn Thị Minh

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn
toàn trung thực, do bản thân thực hiện. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn
đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được ghi rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Sáng

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình, sự đóng góp quý
báu của nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết, tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Thị Minh – Giảng viên Khoa
Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, góp ý, chỉnh sửa
để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các anh chị Kĩ thuật viên phòng thí nghiệm JICA Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi
trong quá trình làm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám đốc Nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công
Thành, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện khảo sát và
lấy mẫu nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo Khoa Môi
trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện
và hoàn thành đề tài.
Tôi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, các cán bộ đồng nghiệp và bạn bè đã
động viên và là chỗ dựa vững chắc để tôi yên tâm học tập hoàn thành khóa học.
Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Sáng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................................................ii
MỤC LỤC.........................................................................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG........................................................................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH........................................................................................................................................viii
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN...............................................................................................................................ix
THESIS ABSTRACT.......................................................................................................................................xi
PHẦN 1. MỞ ĐẦU............................................................................................................................................1
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI........................................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU................................................................................................................2
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU..................................................................................................................2
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN.............................................2
1.5. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI.....................................................................................................................2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................................................3
2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM..............................3
2.1.1. Tình hình sản xuất và chế biên sắn trên thế giới.........................................................................3
2.1.2. Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam..........................................................................4
2.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG CỒN SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT

NAM..........................................................................................................................................................6
2.2.1. Khái niệm cồn sinh học...............................................................................................................7
2.2.2. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học trên thế giới.............................................8
2.2.3. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học ở Việt Nam..............................................9
2.3. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ PHẾ THẢI SAU SẢN XUẤT.................................10
2.3.1. Hiện trạng sản xuất tinh bột sắn................................................................................................10
2.3.2. Phế thải sau sản xuất tinh bột sắn..............................................................................................11
2.3.3. Tác động của phế thải sau sản xuất tinh bột sắn tới môi trường...............................................14
2.3.4. Các biện pháp xử lý phế thải nông nghiệp và phế thải sau sản xuất tinh bột sắn.....................16
2.4. VAI TRÒ CỦA PHÂN BÓN HỮU CƠ TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP................................18
2.4.1 Tác dụng cải tạo tính chất đất....................................................................................................18
2.4.2. Vai trò cung cấp chất dinh dưỡng cho cây................................................................................20
2.4.3. Vai trò trong vòng tuần hoàn vật chất tự nhiên và bảo vệ môi trường.....................................20
2.5. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SẢN XUẤT CỒN SINH HỌC VÀ XỬ LÝ PHẾ THẢI THÀNH
PHÂN BÓN HỮU CƠ.............................................................................................................................21

iii


2.5.1. Cơ sở khoa học của việc phân giải chuyển hóa chất hữu cơ và thủy phân nguyên liệu...........21
2.5.2. Cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón hữu cơ.................................................................26
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................28
3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU...............................................................................................................28
3.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU.............................................................................................................28
3.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU...........................................................................................................28
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.............................................................................................................28
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................................................28
3.5.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp.......................................................................................28
+ Báo cáo hoạt động sản xuất kinh doanh năm 2014 và kế hoạch phát triển sản xuất năm 2015 của
nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công Thành, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An.............................28

+ Báo cáo hoạt động sản xuất kinh doanh năm 2014 và kế hoạch phát triển sản xuất năm 2015 của
nhà máy sản xuất tinh bột sắn Intimex Thanh Chương, tỉnh Nghệ An...............................................29
3.5.2. Phương pháp phân tích thành phần phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn...........................29
3.5.3. Phương pháp tuyển chọn các chủng giống VSV.......................................................................29
3.5.4. Xác định tỷ lệ cồn tạo thành bằng thiết bị Gas chromatograph................................................30
3.5.5. Đánh giá chất lượng của phân bón hữu cơ tái chế từ bã thải sau lên men theo các phương pháp
thông dụng hiện hành (Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT)................................................................30
3.5.6. Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên cây rau xà lách...................................................31
3.5.7. Phương pháp xử lý số liệu.........................................................................................................32
Kết quả nghiên cứu được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và phần mềm Exel.........32
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................................................33
4.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ XỬ LÝ PHẾ THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TẠI
NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NGHỆ AN...........................................33
4.1.1. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An.......................................................33
4.1.2. Tình hình xử lý phế thải sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An...............................36
4.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẾ PHỤ PHẨM SAU SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN.........................................37
4.3. TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG GIỐNG VI SINH VẬT CHỊU NHIỆT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI
CHUYỂN HÓA CHẤT HỮU CƠ CAO VÀ LÊN MEN TẠO CỒN SINH HỌC......................................38
4.3.1. Ảnh hưởng của pH đến điều kiện nhân sinh khối của VSV.....................................................40
4.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điều kiện nhân sinh khối của VSV.............................................41
4.3.3. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp không khí đến điều kiện nhân sinh khối của VSV...................42
4.3.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến điều kiện nhân sinh khối của VSV......................................42
4.4. THỬ NGHIỆM TIỀN XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU (PHẾ THẢI SAU SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN) VÀ
LÊN MEN TẠO CỒN SINH HỌC, XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ SINH CỒN................................................45
4.5. CHẤT LƯỢNG PHÂN HỮU CƠ VI SINH TÁI CHẾ SAU LÊN MEN............................................46
4.5.1. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh................................................................................................46
4.5.2. Theo dõi diễn biến của đống ủ..................................................................................................47
4.5.3. Đánh giá chất lượng phân bón hữu cơ tái chế...........................................................................48
4.6. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA PHÂN BÓN HỮU CƠ TRÊN RAU XÀ LÁCH.................................49
4.6.1. Hiệu quả của phân bón hữu cơ đến sinh trưởng và phát triển của rau xà lách..........................49

4.6.2. Hiệu quả của phân bón hữu cơ đến tính chất của đất................................................................51
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................................53

iv


5.1. KẾT LUẬN.......................................................................................................................................53
5.2. KIẾN NGHỊ......................................................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................................55
PHỤ LỤC 1.......................................................................................................................................................58

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
CNH – HĐH
CT
ĐC
FAO
TCVN
TNHH
VSV
VSVTS

Nghĩa Tiếng Việt
Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa
Công thức
Đối chứng
Tổ chức Nông – Lương Liên Hợp Quốc

Tiêu chuẩn Việt Nam
Trách nhiệm hữu hạn
Vi sinh vật
Vi sinh vật tổng số

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Mười quốc gia hàng đầu về diện tích và sản lượng sắn...............................................4
Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn 1995 – 2011..............5
Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của các vùng sinh thái Việt Nam năm 2011....6
Bảng 2.4. Các tính chất vật lý quan trọng của ethanol.................................................................7
Bảng 3.1. Môi trường xác định hoạt tính enzyme......................................................................29
Bảng 4.1. Tình hình sản xuất nguyên liệu sắn phục vụ cho hoạt động sản xuất tinh bột sắn tại
tỉnh Nghệ An..............................................................................................................................33
Bảng 4.2. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An.......................................34
Bảng 4.3. Tính chất của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn..............................................37
Bảng 4.4. Đặc tính sinh học của các chủng giống VSV được tuyển chọn.................................39
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của VSV........................................40
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của VSV...............................41
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp khí đến sinh khối VSV..............................................42
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy sinh khối VSV....................................................42
Bảng 4.9. Điều kiện nhân sinh khối VSV..................................................................................44
Bảng 4.10. Hiệu quả lên men cồn sinh học từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn nhờ VSV
....................................................................................................................................................45
Bảng 4.11. Chất lượng của đống ủ sau 30 ngày.........................................................................47
Bảng 4.12. Chất lượng của phân bón hữu cơ.............................................................................49
Bảng 4.13. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh tái chế đến sinh trưởng và phát triển của rau xà
lách.............................................................................................................................................49

Bảng 4.14. Chất lượng đất sau thí nghiệm.................................................................................51

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu trúc của xenlulo..............................................................................................22
Hình 4.1. Tình hình xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An......36
Hình 4.2. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh............................................................................46
Hình 4.3. Đồ thị theo dõi diễn biến nhiệt độ đống ủ ở hai công thức....................................48
Hình 4.4. Cây rau ăn lá ở 3 công thức sau 25 trồng...............................................................51

viii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Mục đích của nghiên cứu nhằm xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột
sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ, hướng tới kết quả giảm thiểu ô
nhiễm môi trường và tận dụng nguồn nguyên liệu hữu cơ, góp phần phát triển
một nền nông nghiệp bền vững.
Kết quả đạt được cho thấy hai tổ hợp vi sinh vật đã tuyển chọn đều có
hoạt tính sinh học cao với khả năng sinh trưởng và phát triển khá tốt, có tính bền
nhiệt, có thể sinh trưởng trên nhiều nguồn C và N khác nhau. Đặc biệt, các giống
nấm men có khả năng lên men rất tốt. Các chủng giống vi sinh vật đó bao gồm:
tổ hợp các giống vi khuẩn (Bacillus subtilis), nấm mốc (Mucor, Aspergillus
niger), xạ khuẩn (Streptomyces) và các giống nấm men (Saccharomyces sp1,
Saccharomyces sp2, S.cerevisiae).
Thực nghiệm xử lý phế thải và lên men bằng tổ hợp vi sinh vật chứng tỏ
rằng hoạt động của các giống vi sinh vật hữu ích trong quá trình lên men đã thực
hiện phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ trong bã thải thành dạng dinh dưỡng

dễ tiêu và tăng sinh khối của vi sinh vật. Quá trình lên men được thực hiện trong
điều kiện yếm khí, cùng với việc bổ sung vi sinh vật gián đoạn hai lần phù hợp
với quy trình xử lý cho kết quả sinh cồn khá tốt, đạt 2,56 (g/100g), cao gấp 20
lần so với công thức đối chứng (không có sự tham gia của các giống vi sinh vật).
Bã thải sau lên men được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình
sản xuất phân bón hữu cơ nhằm khép kín chu trình sản xuất, hướng tới hiệu quả
môi trường tối ưu nhất. Chất lượng phân bón hữu cơ được đánh giá đạt tiêu
chuẩn theo quy định hiện hành (Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT).
Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phân bón hữu cơ trên cây rau ăn lá
so với các công thức đối chứng không bón phân và đối chứng có bón phân hóa
học, thu được kết quả rất tốt. Các chỉ tiêu theo dõi sự sinh trưởng và phát triển
của cây ở công thức có bón phân hữu cơ đều cao hơn so với hai công thức còn
lại. Tỷ lệ sâu bệnh hại ở công thức sử dụng phân hữu cơ lại thấp (chỉ chiếm 2%),
thấp hơn 5 lần so với đối chứng không bón phân và thấp hơn 3 lần so với đối

ix


chứng có bón phân hóa học. Mặt khác phân bón hữu cơ không chỉ có ảnh hưởng
tích cực tới năng suất cây trồng, mà còn có ảnh hưởng tốt tới tính chất đất trồng
trọt. Dưới tác dụng của các chủng vi sinh vật hữu ích có trong phân hữu cơ đã
làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất và đồng thời cũng kích thích
khu hệ vi sinh vật vốn có trong đất phát triển theo chiều hướng có lợi. Các chỉ
tiêu dinh dưỡng N, P, K tổng số và P, K dễ tiêu tại công thức thí nghiệm có bón
phân hữu cơ đều cao hơn so với đối chứng trước thí nghiệm, đối chứng không
bón phân và đối chứng có bón phân hóa học. Đặc biệt, mật độ VSVTS, VSV
phân giải lân, VSV phân giải xenlulo cũng cao hơn hẳn so với các công thức còn
lại. Điển hình như mật độ VSVTS ở công thức có bón phân hữu cơ lớn hơn đối
chứng có bón phân hóa học là 3,25.109 (CFU/g) và lớn hơn đối chứng trắng là
3,68.109 (CFU/g).

x


THESIS ABSTRACT
The aim of the study was to handle post-production waste byproducts to
produce cassava bioethanol and fertilizer, results-oriented minimize
environmental pollution and make use of organic materials, contributing to the
development sustainable agriculture.
The results showed that the two combinations were selected
microorganisms have high biological activity with the ability to grow and
develop well, with heat resistant, can grow on C and N sources
different. Specifically, yeast strains capable of fermenting very good. The
microbial strains that include a combination of strains of bacteria (Bacillus
subtilis), fungi (Mucor, Aspergillus niger), actinomycetes (Streptomyces) and
yeast strains (Saccharomyces sp1, sp2 Saccharomyces, S. Cerevisiae).
Experimental waste processing and fermentation by microorganisms
consortium demonstrated that activity of useful microorganisms in the
fermentation was carried out decomposition, transformation of organic matter in
the waste residue easily digestible form of nutrients such as P2O5, K2O which
microorganisms can absorb, it increases the microbial biomass. The fermentation
is carried out in anaerobic conditions, along with the addition of microorganisms
according twice interrupted for student alcohol results quite well, reaching 2.56
(g/100g), 20 times higher than control formula (without the participation of the
microbial strains).
After fermentation residues are used as inputs for the production of
organic fertilizer, to a closed cycle of production, effectively towards optimal
environment. Organic fertilizer quality standards are evaluated according to the
current regulations (Circulars 41/2014 / TT-BNN).
The experiment to evaluate the effect of organic fertilizer on green leafy

vegetables than formula white control (no fertilizer) and controlled with chemical
fertilizer, obtained very good results. The monitoring indicators include: plant
height, number of leaves / plant, leaf width, leaf length, volume of formula tree
organic fertilizer were higher than the remaining two formulas. The rate in the
formula pests have low organic fertilizers only 2%, 5 times lower compared to
control white and 3 times lower compared to control with chemical
fertilizers. Organic fertilizers not only positively affect crop yields, but also have

xi


a positive impact on the nature of farmland. Under the effect of microbial strains
have increased the amount of nutrients in the soil, and also stimulate microbial
fauna inherent in the development of land under favor. This is evident soil analysis
results before and after the experiment. Nutritional indicators were analyzed were:
N, P, K and P total, K digestion at treatments have organic fertilizer were higher
than the previous control experiments, white and controlled experiments control
experiments with chemical fertilizers. Microorganisms total content, resolution
microorganisms phosphate, cellulose microorganisms also higher resolution than
the remaining formulations. Typically the content in formula microorganisms total
organic fertilizers have greater control of chemical fertilizer is 3,25.10 9 (CFU/g)
and is greater for white certificates 3,68.109 (CFU/g).

xii


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việt Nam là một đất nước nông nghiệp với 80% dân số sống bằng nghề

nông. Nông nghiệp Việt Nam trong những năm gần đây phát triển mạnh mẽ, đa
dạng hóa cả về số lượng cũng như chất lượng sản phẩm. Trong đó, mặt hàng
nông sản Sắn cũng phát triển rất mạnh. Cây Sắn còn gọi là cây Khoai Mì, có khả
năng thích nghi cao và được trồng rộng khắp ở cả 7 vùng sinh thái của Việt Nam.
Tại Hội thảo về Sắn Châu Á lần thứ 6 tại thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
được đánh giá là nước có bước tiến lớn về cây sắn trong suốt thời gian qua. Từ
cây lương thực “chống đói”, cây Sắn Việt Nam đã có khối lượng sản xuất đạt
khoảng 9,87 triệu tấn/năm, đứng thứ ba thế giới và trở thành cây “xóa đói giảm
nghèo” của bà con nông dân, chỉ sau Thái Lan và Indonesia.
Sắn có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và
lương thực thực phẩm. Củ Sắn dùng để ăn tươi, làm thức ăn gia súc, chế biến
sắn lát khô, bột sắn nghiền, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính, các sản phẩm từ
tinh bột sắn như: bột ngọt, cồn, đường glucose tinh thể, mạch nha giàu maltose,
bánh kẹo, mỳ ăn liền, bún,… Trong đó, việc sử dụng sắn để sản xuất tinh bột
sắn là rất phổ biến, hiện quy mô rộng khắp các tỉnh của Việt Nam. Bên cạnh
việc phát triển sản xuất tinh bột sắn thì kéo theo một lượng phế phụ phẩm trước
và sau sản xuất khá lớn với lượng tồn dư dinh dưỡng khá cao, nếu không được
xử lý triệt để sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, lại lãng phí
nguồn nguyên liệu hữu cơ.
Cồn sinh học được biết đến là một sản phẩm sinh học hữu ích và thân
thiện với môi trường. Việc sản xuất cồn sinh học đã và đang được các nhà Khoa
học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu sản xuất. Tuy nhiên, vấn đề tận
dụng nguồn phế thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là phế thải từ
sản xuất tinh bột sắn để tạo thành cồn sinh học ở nước ta chưa được quan tâm
nghiên cứu. Ứng dụng công nghệ Vi sinh vật để xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất
tinh bột sắn có ý nghĩa lớn: Không những giúp tái sử dụng được nguồn dinh
dưỡng từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn mà còn sản xuất được cồn sinh
học có giá trị, góp phần phát triển một ngành nông nghiệp bền vững. Vì thế, điều
đáng quan tâm là nghiên cứu công nghệ sản xuất sao cho tối ưu nhất nhằm mục

1


đích dễ thu hồi được sản phẩm cồn và tận dụng bã thải sau lên men làm phân bón
hữu cơ nhằm giảm chi phí sản xuất đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế.
Xuất phát từ thực tiễn trên, để tạo cồn sinh học từ phế phụ phẩm của quá
trình sản xuất tinh bột sắn và khép kín công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ từ bã
thải sau lên men, tránh lãng phí các nguồn nguyên liệu hữu cơ và giảm thiểu ô
nhiễm môi trường thì việc “Nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất tinh
bột sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ” là cần thiết.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Thực hiện được quá trình phân giải chất hữu cơ và lên men nhờ vi sinh vật
chịu nhiệt để tạo thành cồn sinh học từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn.
- Tái chế được bã thải sau lên men thành phân bón hữu cơ đạt tiêu chuẩn
theo Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Thời gian: Từ tháng 01/2015 – tháng 12/2015.
Địa điểm:
- Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
- Nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công Thành, huyện Yên Thành, tỉnh
Nghệ An.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Sử dụng phế thải sau sản xuất tinh bột sắn là nguyên liệu đầu vào cho
quá trình lên men tạo cồn sinh học.
- Sản xuất phân bón hữu cơ từ bã thải sau sản xuất cồn sinh học, tạo thành
một chu trình khép kín, làm gia tăng giá trị cho ngành sản xuất và chế biến sắn,
góp phần phát triển một ngành nông nghiệp bền vững.
1.5. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
- Thực hiện quy trình lên men sản xuất cồn sinh học từ phế phụ phẩm sau
sản xuất tinh bột sắn và khép kín quy trình nhờ sản xuất phân bón hữu cơ từ bã

thải sau lên men phục vụ sản xuất nông nghiệp.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM
2.1.1. Tình hình sản xuất và chế biên sắn trên thế giới
Sắn (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu
nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: Châu Á, châu Phi và châu Mỹ
Latinh. Theo tổ chức nông lương thế giới (FAO), sắn là cây lương thực quan
trọng ở các nước đang phát triển chỉ sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là
một thành phần quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới,
đồng thời là hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn
liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm. Ngoài ra, sắn
cũng là thức ăn cho gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới.
Năm 2013, diện tích trống trên toàn thế giới đạt 19,64 triệu ha, năng suất
củ tươi bình quân 12,83 tấn/ha, sản lượng đạt 252,20 triệu tấn (FAOSTAT,
2013). Châu Phi là nơi cung cấp khoảng 166,45 triệu tấn sắn hàng năm, trong đó,
Nigieria là nước trồng và sản xuất sắn lớn nhất thế giới và sản lượng hàng năm
đạt 52,4 triệu tấn hàng hóa được chế biến. Sắn cũng là thực phẩm chính ở hầu hết
các nước châu Phi, chẳng hạn ở Ghana, sắn và khoai tây mỡ chiếm khoảng 46%
GDP (Gross Domestic Product) của ngành nông nghiệp, cung cấp năng lượng
cho khẩu phần ăn hàng ngày của khoảng 30% dân số Ghana và gần như mọi gia
đình nông dân tại đây. Sau châu Phi là châu Á với sản lượng sắn 50,44 triệu tấn,
cây sắn giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế của các nước Thái Lan,
Indonesia, Trung Quốc, Philippin. Theo FAO, Thái Lan là nước xuất khẩu sắn
khô nhiều nhất, chiếm 77% tổng lượng sắn thế giới năm 2008 và trên 85% năm
2011. Thị trường xuất khẩu chính của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật

Bản và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu 40% là bột và tinh bột sắn,
25% là sắn lát và sắn viên. Nước xuất khẩu lớn thứ 2, sau Thái Lan là Việt Nam
với sản lượng chiếm 13,6%, sau đó là Indonexia chiếm 5,8% tổng lượng sắn thế
giới. Tại các khu vực cận nhiệt đới phía Nam Trung Quốc, sắn là loại nông sản
đứng thứ 5 về sản lượng sau gạo, khoai tây, mía và lúa mạch. Trung Quốc là
nước tiêu thụ sắn với số lượng lớn, là thị trường xuất khẩu chủ yếu của Việt Nam
và Thái Lan. Ngoài nhập khẩu, Trung Quốc còn trồng trọt và tiêu thụ sắn chủ yếu

3


ở các tỉnh lẻ như Quảng Tây với lượng chiếm 60% tổng lượng tiêu thụ trong một
năm của Trung Quốc. Đứng thứ ba thế giới về sản lượng sắn là châu Mỹ Latinh,
đạt 35,31 triệu tấn/năm (FAOSAT, 2013). Mười nước có sản lượng sắn hàng đầu
thế giới năm 2011 bao gồm: Nigeria, Brazil, Indonesia, Thái Lan, Cộng hòa
Công gô, Angola, Ghana, Việt Nam và Mozambic được thể hiện theo bảng 2.1.
Bảng 2.1. Mười quốc gia hàng đầu về diện tích và sản lượng sắn
Quốc gia
Nigeria
Barazil
Indonesia
Thái Lan
Cộng Hòa Công Gô
Angola
Ghana
Việt Nam
Ấn Độ
Mozambic

Sản lượng

(Triệu tấn)
52,4
25,44
24,00
21,91
15,56
14,33
14,24
9,87
8,00
6,26

Diện tích
(triệu ha)
3,73
1,74
1,18
1,13
0,56
2,17
1,07
0,89
0,22
0,97
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

4


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)

5


Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của các vùng sinh thái
Việt Nam năm 2011
TT

Diện tích
(1.000ha)

Vùng sinh thái

1

Đồng bằng sông Hồng

2

Năng suất
(tấn/ha)

Sản lượng
(1.000 tấn)

17,1

15,68

268,2

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

560,1

17,63

9.875,5

Cả nước

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

6


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)
Nhiệt quá nhiệt (ºC)

78,32
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

7


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 m 3 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 m 3, 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

8


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

9


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.

10


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 –

11

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 m 3/tấn nguyên liệu, có
chứa SS, BOD, COD ở mức rất cao.

12