Nghiên cứu phân hủy gellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY CELLULOSE
TRONG VỎ SẮN THẢI TỪ NHÀ MÁY SẢN
XUẤT TINH BỘT BẰNG VI SINH VẬT
ĐỖ VŨ THANH SƠN

GVHD
(Ký, ghi rõ họ và tên)

PGS. TS Nguyễn Thị Vân Hà

TP.HCM, 12/2016


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT ...............................................................................iv
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..............................................................................................vi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .............................................................................................. 2
2.1

Mục tiêu chung ............................................................................................... 2

2.2

Mục tiêu cụ thể ............................................................................................... 2

3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI ............................................................................................. 3
4. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .......................................................................... 4
Phương pháp 1. Phân lập vi sinh vật phân giải Cellulose từ vỏ sắn thải........ 4

4.1.

4.2. Phương pháp 2. Đánh giá khả năng phân giải Cellulose của vi sinh vật đối
với nguồn Carbon là Carboxymethyl Cellulose ....................................................... 7
4.3. Phương pháp 3. Đánh giá khả năng phân giải Cellulose của vi sinh vật đối
với nguồn Carbon là vỏ sắn thải ............................................................................... 9
5. ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ..................................................... 10
5.1.

Đối tượng của đề tài ..................................................................................... 10

5.2.

Phạm vi của đề tài ......................................................................................... 10

5.3.

Địa điểm thí nghiệm ..................................................................................... 10

6. ĐÓNG GÓP KHOA HỌC, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI ................... 10

6.1.

Ý nghĩa khoa học .......................................................................................... 10

6.2.

Ý nghĩa kinh tế - xã hội ................................................................................ 10

CHƯƠNG 1 ................................................................................................................... 12
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN ........... 12
1.1.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN .................................................. 12

1.2.

CHẤT THẢI RẮN TRONG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN .......................... 14

1.2.1.

Nguồn phát sinh và tải lượng .................................................................... 14

1.2.2.

Đặc trưng chất thải rắn .............................................................................. 16

1.3.

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI TỪ SẮN .......................................... 17

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

i


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

1.3.1.

Xử lý và tái sử dụng theo phương pháp cơ – lý – hóa học. ...................... 17

1.3.2.

Xử lý hoặc tái sử dụng chất thải rắn từ sắn theo phương pháp sinh học .. 20

1.4.

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT MỲ HÙNG DUY 2 22

CHƯƠNG 2 ................................................................................................................... 25
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CELLULOSE VÀ CELLULASE ..................................... 25
2.1.

GIỚI THIỆU VỀ CELLULOSE ...................................................................... 25

2.2.

GIỚI THIỆU VỀ ENZYME CELLULASE .................................................... 25

2.2.1.

Vi sinh vật sản xuất cellulase .................................................................... 27

2.2.2. Ứng dụng của cellulase trong công nghệ xử lý rác thải sản xuất phân bón
vi sinh ................................................................................................................... 29
2.3.

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ................................. 30

2.3.1.

Nghiên cứu trong nước.............................................................................. 30

2.3.2.

Nghiên cứu trên thế giới............................................................................ 31

2.3.3.

Đặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật trong kết quả đề tài ............. 32

CHƯƠNG 3 ................................................................................................................... 35
KẾT QUẢ ĐỀ TÀI ........................................................................................................ 35
3.1

PHÂN LẬP VI SINH VẬT PHÂN GIẢI CELLULOSE TỪ VỎ SẮN THẢI ...
.......................................................................................................................... 35

3.1.1.

Mục tiêu..................................................................................................... 35

3.1.2.

Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 35

3.1.3.

Kết quả ...................................................................................................... 35

3.2

ĐỊNH DANH CÁC CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP ĐƯỢC ................. 37

3.2.1.

Xác định bằng đặc điểm hình thái ............................................................. 38

3.2.2.

Xác định bằng phương pháp sinh học phân tử .......................................... 38

3.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE CỦA VI SINH VẬT
ĐỐI VỚI NGUỒN CARBON LÀ CMC ................................................................... 40
3.3.1.

Mục tiêu..................................................................................................... 41

3.3.2.

Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 41

3.3.3.

Phương pháp thí nghiệm ........................................................................... 41

3.3.4.

Kết quả thí nghiệm .................................................................................... 41

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

ii


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

3.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE CỦA VI SINH VẬT
ĐỐI VỚI NGUỒN CARBON LÀ VỎ SẮN THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG
THÍ NGHIỆM. ........................................................................................................... 42
3.4.1.

Mục tiêu..................................................................................................... 42

3.4.2.

Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 42

3.4.3.

Phương pháp thí nghiệm ........................................................................... 43

3.4.4.

Kết quả thí nghiệm .................................................................................... 43

3.5 THÍ NGHIỆM SO SÁNH KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE GIỮA
CÁC CHỦNG NẤM ĐÃ LỰA CHỌN VỚI CHỦNG NẤM NEUROSPORA
CRASSA .................................................................................................................... 47
3.5.1.

Mục tiêu..................................................................................................... 47

3.5.2.

Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 47

3.5.3.

Phương pháp thí nghiệm ........................................................................... 47

3.5.4.

Kết quả thí nghiệm .................................................................................... 48

3.5.5. Thí nghiệm phụ xác định lượng Nito bị chuyển hóa trong vỏ sắn đối với

mẫu BF ................................................................................................................... 50
CHƯƠNG 4 ................................................................................................................... 52
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN TỪ NHÀ MÁY SẢN XUẤT
TINH BỘT SẮN THEO PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ............................................... 52
4.1. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC CELLULOSE
ĐỐI VỚI VỎ SẮN THẢI .......................................................................................... 52
4.1.1.

Lựa chọn sinh vật xử lý ............................................................................. 52

4.1.2.

Mô tả đặc tính sinh học ............................................................................. 52

4.1.3.

Đề xuất yếu tố kiểm soát trong quá trình vận hành .................................. 52

4.2.

ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN, SỬ DỤNG SẢN PHẨM SAU PHÂN HỦY .............. 58

4.2.1.

Xử lý thải bỏ .............................................................................................. 58

4.2.2.

Loại bỏ Cyanide ........................................................................................ 59

4.2.3.

Sử dụng làm phân bón ............................................................................... 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 60
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 60
KIẾN NGHỊ ............................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 62
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

iii


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT
CMC

Carboxymethyl Cellulose

DNS

Acid Dinitro Salicylic

PTN

Phòng thí nghiệm

PP

Phương pháp

VSV

Vi sinh vật

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

iv


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Kết quả thử nghiệm mẫu vỏ sắn.................................................................... 16
Bảng 1.2 Thành phần của tro bã sắn (g/100g trọng lượng sấy khô) ............................. 17
Bảng 1.3 Tổng hợp xử lý và tái sử dụng chất thải rắn từ sắn bằng sinh học................. 22
Bảng 2.1 Các vi sinh vật sử dụng trong sản xuất enzyme Cellulase ............................. 28
Bảng 3.1 Đường kính vòng phân giải của các chủng vi sinh vật phân lập từ vỏ sắn thải
....................................................................................................................................... 36
Bảng 3. 2 Ký hiệu bốn chủng vi sinh vật đã định danh ................................................. 40
Bảng 3.3 Kiểm tra khả năng sinh enzyme cellulase, amylase và protease anzymes
(IU/g) ............................................................................................................................. 40

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

v


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 0.1 Quy trình tiến hành đề tài. ................................................................................ 4
Hình 0.2 Cơ chế phân giải Cellulose thành D-Glucose................................................... 7
Hình 0.3 Lưu đồ thí nghiệm định lượng enzyme cellulase theo phương pháp DNS. ..... 8
Hình 0.4 Đường chuẩn dung dịch DNS dùng trong phương pháp so màu. ................... 9
Hình 0.5 Quy trình sản xuất tinh bột sắn. ...................................................................... 14
Hình 0.6 Cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột sắn. ............................................... 15
Hình 1.1 Sự hấp phụ ion Ni2+ vào các phân tử bề mặt. ................................................. 18
Hình 1.2 Nhà máy sản xuất tinh bột mỳ Hùng Duy 2. .................................................. 23
Hình 1.3 Sơ đồ chế biến tinh bột khoai mì tại nhà máy Hùng Duy 2. .......................... 24
Hình 2.1 Cấu trúc Cellulose. ......................................................................................... 25
Hình 2.2 Ba loại phản ứng xúc tác bởi enzyme Cellulase. ............................................ 27
Hình 3.1 Đường cấy ziczac và vòng phân giải đục lỗ của 4 chủng vi sinh vật được
chọn. .............................................................................................................................. 37
Hình 3.2 Đặc điểm hình thái 4 chủng vi sinh vật sau khi nhuộm gram và soi bào tử.. 38
Hình 3.3 Kết quả tra cứu trên BLAST SEARCH của 4 chủng vi sinh vật.................... 39
Hình 3.4 Lượng Glucose sinh ra của bốn chủng vi sinh vật theo thời gian. ................. 41
Hình 3.5 Kết quả thay đổi nồng độ Glucose và giá trị pH sau 28 ngày của bốn mẫu
đơn. ................................................................................................................................ 43
Hình 3.6 Khối lượng vỏ sắn suy giảm sau 28 ngày của bốn mẫu đơn. ......................... 44
Hình 3.7 Kết quả thay đổi nồng độ Glucose và giá trị pH sau 28 ngày của sáu mẫu kết
hợp. ................................................................................................................................ 45
Hình 3.8 Khối lượng vỏ sắn suy giảm sau 28 ngày của sáu mẫu kết hợp. .................... 46

Hình 3.9 Sự thay đổi nồng độ Glucose và giá trị pH sau 28 ngày của bốn mẫu. .......... 48
Hình 3.10 Khối lượng vỏ sắn thay đổi sau 28 ngày của bốn mẫu thí nghiệm. ............. 49
Hình 3.11 Quá trình chuyển hóa Nito Amoni và Tổng Nito trong vỏ sắn sau 96h thí
nghiệm với mẫu BF. ...................................................................................................... 50
Hình 3.12 Sự thay đổi hàm lượng Nito Amoni và HCN trong vỏ sắn sau 96h. ............ 51
Hình 4.1 Quy trình quản lý và xử lý đề xuất áp dụng cho nhà máy Hùng Duy. ........... 53
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

vi


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Hình 4.2 Sơ đồ khu ủ compost từ vỏ sắn thải................................................................ 54

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

vii


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sắn (Manihot esculenta) là cây lương thực ăn củ hàng năm, có thể sống lâu năm,
thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae. Sắn hiện được trồng tại hơn 100 nước có khí hậu

nhiệt đới và cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ. Tổ chức
Nông lương Liên hợp quốc (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở các nước
đang phát triển 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 thuộc các nước thế giới thứ 3 (www. TTTA.
Food market, 2009). Đồng thời, sắn cũng là một thành phần nguyên liệu quan trọng
trong thức ăn chăn nuôi tại nhiều nước trên thế giới và cũng 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. Đặc biệt, sắn là nguyên liệu chính cho công nghiệp chế biến nhiên
liệu sinh học (ethanol) tại một số quốc gia châu Á. Năm 2012, sản lượng sắn thế giới
đạt 269,12 triệu tấn củ tươi, tăng 51% so với năm 2000. Diện tích trồng sắn trong cùng
thời gian cũng tăng 20%.
Tại Việt Nam diện tích trồng sắn ngày càng có xu hướng tăng ở các vùng Đông
Nam Bộ, Tây Nguyên, vùng núi và trung du Bắc Bộ do đặc tính đa năng của nó. Tổng
diện tích canh tác sắn năm 2015 vào khoảng 551.000 ha và ước tính sản lượng cả nước
đạt 10,7 triệu tấn, tăng 4,64% so với năm 2014, trong số đó có trên 4 triệu tấn được
dùng để cung cấp cho các nhà máy sản xuất tinh bột sắn (Bộ Công thương, 2010).
Quá trình sản xuất tinh bột sẽ phát sinh một lượng lớn chất thải, trong khi nước thải
sẽ được đưa vào hệ thống xử lý, bã sắn thường được tận dụng để bán làm thức ăn gia
súc hay nguyên liệu trồng nấm,… thì vỏ sắn vẫn chưa có phương pháp xử lý hiệu quả,
chủ yếu bị thải bỏ trực tiếp ra môi trường xung quanh. Việc thải bỏ không hợp lý này
gây ra các vấn đề lớn khi vỏ sắn phân hủy như tạo ra mùi khó chịu, thu hút các sinh vật
mang mầm bệnh như ruồi, chuột,… từ đó tăng nguy cơ phát sinh dịch bệnh, ảnh hưởng
trực tiếp đến sức khỏe con người. Với xu thế hiện nay nước ta đẩy mạnh phát triển
công nghệ xử lý chất thải rắn theo hướng giảm thiểu lượng chất thải, tăng cường tỷ lệ
tái chế, tái sử dụng thì việc đổ bỏ không những gây ảnh hưởng đến môi trường mà còn
là sự lãng phí tài nguyên.
Mặc khác, ở khía cạnh nông nghiệp, hiện nay đang có những quan ngại về sự thoái
hóa đất hay gia tăng các mầm bệnh do người nông dân sử dụng phân hóa học không
hợp lý về cả lượng dùng và cách bón. Khi lượng phân hóa học dư thừa quá hàm lượng
quy định sẽ thay đổi độ pH cũng như thay đổi các chỉ số lý hóa khác của dung dịch đất

và các vi sinh vật trong đất cũng bị biến đổi theo. Lượng dinh dưỡng thừa cao kết hợp
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

1


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

với các yếu tố môi trường là điều kiện thuận lợi cho rất nhiều loại nấm, cỏ dại hay
VSV gây bệnh cho cây phát triển dẫn đến sự kìm hãm sự tiết ra chất polixacrit (một
chất dính) có tác dụng làm liên kết các hạt lại khi phân giải các chất hữu cơ từ đó gây
ảnh hưởng tới khả năng phục hồi độ mùn, độ màu mỡ và khả năng chống lại sự xói
mòn của đất. Khi năng suất thấp và sâu bệnh nhiều, người nông dân lại có xu hướng sử
dụng thuốc trừ sâu ngày càng nhiều, điều này có thể dẫn tới sự lờn thuốc và thích ứng
thuốc trừ sâu của các sâu bệnh hại và nông dân lại rơi vào vòng luẩn quẩn mà không
thể giải quyết được. Dựa trên các kinh nghiệm thực tế qua tiếp xúc các nhà nông, vấn
đề này có thể được giải quyết phần nào bằng việc sử dụng kết hợp phân hóa học với
phân hữu cơ một cách hài hòa được tính toán khoa học thông qua nhu cầu dinh dưỡng
của từng loại cây trồng. Qua đó, đã có những kinh nghiệm giảm được sâu bệnh trên
cây trồng do lượng lợi khuẩn trong phân hữu cơ vi sinh có khả năng phân giải các hợp
chất khó phân hủy và hạn chế sự gia tăng của sinh vật gây bệnh. Từ đó cũng kiểm soát
được sự thoái hóa đất do môi trường phải tiếp nhận một lượng lớn các hóa chất bảo vệ
thực vật, đồng thời giảm chi phí sản xuất rất lớn cho người nông dân. Điều đáng chú ý
là, qua phân tích thành phần cho thấy vỏ sắn chứa một lượng lớn các chất dinh dưỡng
(N, P, K), chính vì thế nó rất có tiềm năng trong việc trở thành phân bón hữu cơ giá rẻ
nếu được xử lý đúng cách.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhá máy sản
xuất tinh bột bằng vi sinh vật” đưa ra một phương pháp xử lý lượng Celluose khó hấp

thụ trong vỏ sắn nhanh, hiệu quả và an toàn là cấp thiết. Góp phần mở ra cơ hội tái sử
dụng vỏ sắn thải theo định hướng phục vụ nông nghiệp, giúp giải quyết các vấn đề môi
trường đang tồn tại bên cạnh đó cũng định hướng tái sử dụng thành phân bón hữu cơ
để tiết kiệm tài nguyên, mang lại hiệu quả kinh tế cho các nhà máy chế biến tinh bột
sắn và người nông dân.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
2.1 Mục tiêu chung
Đề tài nhằm mục đích tìm kiếm, phân lập và kiểm tra khả năng phân hủy Cellulose
của các chủng VSV từ vỏ sắn thải của nhà máy sản xuất tinh bột. Từ đó đề xuất các
giải pháp xử lý sinh học an toàn và thân thiện với môi trường nhằm giải quyết các vấn
đề đang tồn đọng về chất thải rắn trong và sau quá trình sản xuất.
2.2 Mục tiêu cụ thể


Tìm hiểu và phân lập nhóm VSV có khả năng phân giải Cellulose trong vỏ sắn
thải.

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

2


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật



Bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng phân giải Cellulose của các chủng VSV đã
phân lập được.

3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
 Nội dung 1: Phân lập các chủng VSV phân giải Cellulose từ vỏ sắn thải.
 Nội dung 2: Đánh giá khả năng phân giải Cellulose của VSV đối với nguồn
Carbon là CMC.
 Nội dung 3: Đánh giá khả năng phân giải Cellulose của VSV đối với nguồn
Carbon là vỏ sắn thải trong điều kiện phòng thí nghiệm.
 Nội dung 4: Đề xuất giải pháp quản lý chất thải rắn từ nhà máy sản xuất tinh
bột sắn theo phương pháp sinh học.

Tiến trình nội dung được khái quát như sau:

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

3


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Xem xét kinh
nghiệm Việt Nam
và Quốc Tế về các
phương pháp xử lý.

Phân tích và đánh giá
giá trị thành phần vỏ
sắn thải
Phân lập các chủng
vi sinh vật phân hủy

cellulose

Thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm đánh
giá định tính và định
lượng các chủng vi
khuẩn

PP thí
nghiệm

PP phân tích
hóa lý

Bố trí thí nghiệm
đánh giá hiệu quả
phân hủy vỏ sắn của
các chủng vi sinh vật.

PP thống kê
xử lý số liệu

PP phân tích
hóa lý

Kết luận – kiến nghị

Hình 0.1 Quy trình tiến hành đề tài.
4. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

4.1.
thải
Bước

1

Phương pháp 1. Phân lập vi sinh vật phân giải Cellulose từ vỏ sắn

Công việc

Chuẩn bị môi trường, dụng cụ

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

Yêu cầu
 Pha môi trường (Vinogradski cho
vi khuẩn và Czapek – dox cho
nấm mốc).
 Pha tăng sinh (môi trường không
có agar).
4


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

 Chuẩn bị ống nước muối sinh lý
0,9%, đầu pipet, gói đĩa petri.
 Đổ ống thạch nghiêng với số

lượng phù hợp.
2

3

4

5

6

7

8

Hấp tiệt trùng

 Hấp tiệt trùng tất cả môi trường,
ống thạch nghiêng và dụng cụ.

Đổ đĩa

 Môi trường sau khi hấp tiệt trùng
được đổ ra đĩa petri một lượng
vừa phải.

Lấy mẫu, pha loãng

 Lắc 10g mẫu trong 90ml tăng
sinh trong 20 phút với tốc độ

200rpm.
 Pha loãng mẫu bằng ống nước
muối sinh lý 0,9% tới các nồng
độ thích hợp.

Cấy trang

 Hút 0,1ml mẫu pha loãng cấy
trang vào đĩa petri trong môi
trường vô trùng.
 Mỗi nồng độ cấy vào 3 đĩa petri.

Ủ đĩa petri

 Các đĩa petri sau khi cấy trang
được gói và ủ ở nhiệt độ 37oC
trong 48 giờ.

Cấy đĩa petri lần 2

 Từ các đĩa petri tiến hành bắt các
nốt VSV nghi ngờ có khả năng
phân giải Cellulose cấy ziczac
sang đĩa petri mới.

Xem xét kết quả

 Thử khả năng phân giải Cellulose
của VSV trong petri cấy lần 1
bằng dung dịch Lugol. Trong quá

trình phát triển, VSV tiết ra
enzyme cellulase phân hủy nguồn
CMC, khi sử dụng thuốc thử

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

5


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Lugol các khoảng thạch bị phân
giải sẽ mất màu.
 Dựa vào độ phân giải CMC của
VSV quyết định giữ hay loại các
đĩa petri mới cấy lần 2.
9

10

11

12

Ủ đĩa petri cấy lần 2

 Đĩa petri được ủ ở 37oC trong 48
giờ.

Cấy thạch nghiêng

 Bắt các nốt VSV nghi ngờ từ đĩa
petri sang thạch nghiêng.
 Thạch nghiêng là ống nghiệm
chứa môi trường chuyên biệt,
VSV được cấy theo đường ziczac
trên bề mặt thạch.
 Thạch nghiêng được ủ ở 37oC
trong 2 ngày.

Cấy truyền

 Bắt các nốt VSV từ ống thạch
nghiêng sang đĩa petri có chứa
môi trường.
 Ủ đĩa petri ở 37oC trong 48 giờ.

Xem xét kết quả

 Các đĩa petri được thử lại bằng
dung dịch Lugol.
 Đĩa petri cho ra kết quả phù hợp
thì ống thạch nghiêng tương ứng
sẽ được giữ lại làm ống giống.
 Loại bỏ các ống thạch nghiêng
không phù hợp.
 Ống giống được giữ ở nhiệt độ
-80oC.

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

6


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Định tính vi sinh vật phân hủy Cellulose dựa trên hoạt độ enzyme
a. Phương pháp xác định
Việc định tính hoạt độ enzyme của các VSV phân giải Cellulose được tiến hành
bằng cách cấy các khuẩn lạc từ ống giống theo đường ziczac lên đĩa petri để kiểm tra
hoạt tính sơ bộ và sàng lọc lựa chọn những chủng có khả năng phân giải cao nhất lần 1
với số lần lặp lại thí nghiệm là 3 đĩa/mẫu. Tiêu chí để xác định hoạt lực mạnh hay yếu
của enzym dựa vào đường kính phân giải D (mm).
b. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đo đường kính phân giải của các chủng VSV được thực hiện như sau:
-

Tiến hành nuôi cấy VSV đã được lựa chọn sau đợt thứ nhất trên môi trường
tăng sinh lỏng hai lần để hạn chế những sai sót về mật độ VSV.
Đục lỗ trên đĩa thạch, với số lượng 3 đĩa/ chủng vi sinh.
Thêm 50 μl dung dịch môi trường tăng sinh lỏng có chứa VSV đã nuôi cấy vào
trong lỗ thạch.
Sau 2 ngày, dùng thuốc thử Lugol xịt xung quanh lỗ đục thạch sẽ xuất hiện
vòng phân giải màu sáng, đo đường kính của vòng phân giải.

Sau quá trình này lựa chọn được chủng vi khuẩn, xạ khuẩn, và vi nấm có vòng

phân giải tốt nhất để thực hiện giai đoạn thí nghiệm tiếp theo.
4.2.
Phương pháp 2. Đánh giá khả năng phân giải Cellulose của vi sinh
vật đối với nguồn Carbon là Carboxymethyl Cellulose
a. Nguyên lý
Các VSV có khả năng phân giải Cellulose khi sinh trưởng sẽ sản sinh ra enzyme
cellulase. Enzyme này có tác dụng bẻ gãy các liên kết trong cơ chất Cellulose tạo ra
đường đơn D-Glucose (hay còn được gọi là đường khử).

Hình 0.2 Cơ chế phân giải Cellulose thành D-Glucose.
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

7


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Do đó, việc xác định lượng đường khử sinh ra trong quá trình phân giải Cellulose
từ cơ chất CMC bằng phương pháp Acid Dinitro Salicylic (DNS) cũng chính là
phương pháp định lượng enzyme cellulase.
b. Phương pháp xác định
Phương pháp xác định lượng đường khử sinh ra dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu
giữa đường khử với thuốc thử DNS. Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận
với nồng độ đường khử trong một phạm vi nhất định. So màu tiến hành ở bước sóng
540nm bằng máy So quang UV VIS Thermo Scientific. Dựa theo đồ thị đường chuẩn
của Glucose tinh khiết với thuốc thử DNS sẽ tính được hàm lượng đường khử của mẫu
nghiên cứu.
c. Bố trí thí nghiệm

Xây dựng đường chuẩn đường khử theo quy trình sau:
0,5 ml mẫu với các nồng độ
Glucose chuẩn khác nhau

Đun sôi trong 3 phút,
có đậy nắp ống nghiệm

Đo mật độ
quang ở bước
sóng 540 nm

0,5 ml thuốc thử
DNS

Hình 0.3 Lưu đồ thí nghiệm định lượng enzyme cellulase theo phương pháp DNS.

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

8


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Hình 0.4 Đường chuẩn dung dịch DNS dùng trong phương pháp so màu.
Thực hiện đo liên tục lượng đường khử của các mẫu với tần suất 3 giờ/lần trong 72
giờ đồng hồ liên tục để xây dựng đồ thị thể hiện lượng đường khử sinh ra trong quá
trình phân giải Cellulose từ cơ chất CMC của VSV nhằm xác định khoảng thời gian
VSV tiết ra lượng enzyme cellulase cao nhất.

4.3.
Phương pháp 3. Đánh giá khả năng phân giải Cellulose của vi sinh
vật đối với nguồn Carbon là vỏ sắn thải
a. Nguyên lý
Cũng dựa trên nguyên tắc enzyme cellulase khi sinh ra sẽ phân giải cơ chất
Cellulose tạo ra lượng đường khử D-Glucose như ở thí nghiệm trên.
b. Phương pháp xác định
Lượng đường khử này vẫn được xác định bằng phương pháp DNS ở bước sóng
540 nm. Bên cạnh đó còn tiến hành các thí ngiệm đo pH nhanh bằng máy, xác định độ
chênh lệch khối lượng vỏ sắn trước và sau khi VSV phân giải.
c. Bố trí thí nghiệm
Các chủng VSV có hoạt độ phân giải Cellulose mạnh sẽ được chọn để tiến hành thí
nghiệm đối với nguồn Carbon là vỏ sắn thải. Thực hiện đo các chỉ số pH, lượng đường
khử sinh ra, độ giảm khối lượng vỏ sắn với tần suất 7 ngày/lần trong 28 ngày. Từ đó
xây dựng được các đồ thị thể hiện lượng đường khử sinh ra sau quá trình phân giải
Cellulose từ vỏ sắn thải, khối lượng vỏ sắn thải trước và sau khi thí nghiệm nhằm đánh
giá khả năng phân giải của các chủng VSV được lựa chọn.
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

9


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

5. ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
5.1.

Đối tượng của đề tài

 Vỏ sắn thải (vỏ lụa củ sắn)
 Các chủng VSV có khả năng phân giải Cellulose.
5.2.

Phạm vi của đề tài

 Các dòng VSV được phân lập trực tiếp từ vỏ sắn thải trong nhà máy sản xuất
tinh bột sắn trong điều kiện phòng thí nghiệm.
 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn được chọn lấy mẫu thử nghiệm và ứng dụng là:
nhà máy sản xuất tinh bột sắn Hùng Duy – Huyện Châu Thành - Tỉnh Tây
Ninh.
5.3.
-

Địa điểm thí nghiệm

Phòng thí nghiệm công nghệ môi trường – Viện kỹ thuật công nghệ cao Nguyễn
Tất Thành – Trường Đại Học Nguyễn Tất Thành.
Phòng thí nghiệm Vi sinh của Viện Sinh Học Nhiệt Đới.

6. ĐÓNG GÓP KHOA HỌC, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI
6.1.

Ý nghĩa khoa học

Kết quả của đề tài sẽ cung cấp cơ sở khoa học về phương thức xử lý hàm lượng
Cellulose bằng phương pháp ứng dụng VSV trong chất thải rắn (vỏ sắn – bã sắn). Từ
đó sẽ giúp cho nhà quản lý có thêm công cụ lựa chọn hướng đến giải pháp xử lý bền
vững, vừa xử lý đáp ứng được các tiêu chuẩn môi trường, vừa thu được các lợi ích từ

chất thải sau quá trình xử lý như phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng.
6.2.

Ý nghĩa kinh tế - xã hội

a. Về mặt xã hội
Cung cấp cho nông dân (có thể là chính những nông dân trồng sắn) phân bón hữu
cơ giá thành rẻ, bớt chi phí ban đầu cho đầu tư nông nghiệp. Tiết kiệm chi phí sản xuất
và nâng cao hiệu quả canh tác cho nông dân.
b. Về mặt môi trường
Giải quyết vấn đề lãng phí tài nguyên nguồn dinh dưỡng có trong vỏ sắn thải.
Là giải pháp hữu hiệu giải quyết vấn đề phát sinh mùi hôi ảnh hưởng môi trường
không khí xung quanh do tình trạng đổ đống không kiểm soát hiện nay.
Khi sử dụng cho mục đích nông nghiệp, dựa vào các đề tài trước cho thấy khi dùng
phân hữu cơ có vi sinh xen lẫn phân hoá học sẽ vừa giảm bớt lượng phân hóa học vào
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

10


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

môi trường và vừa cho năng suất cao, giảm sâu bệnh hại. Từ đó sẽ có ý nghĩa giảm
được một lượng hoá chất bảo vệ thực vật đưa vào môi trường góp phần đưa nền nông
nghiệp phát triển xanh.

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

11


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

CHƯƠNG 1
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN
1.1.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau Indonesia và
Thái Lan. Năm 2006, diện tích đất trồng sắn đạt 475.000 ha, sản lượng tinh bột sắn đạt
7.714.000 tấn. Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan.
Cùng với diện tích sắn được mở rộng, sản lượng cũng như năng suất tinh bột sắn được
sản xuất cũng tăng lên theo thời gian. Hiện tại Việt Nam tồn tại 3 loại quy mô sản xuất
tinh bột sắn điển hình sau: (Bộ Công thương, 2010)

Qui mô nhỏ (hộ gia đình): 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.

Qui 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 nhập thiết bị của nước ngoài.


Qui 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 khoảng
10% tổng số các cơ sở chế biến cả nước với công nghệ, thiết bị nhập từ Châu
Âu, Trung Quốc, Thái Lan. Đó là công nghệ tiên tiến hơn, có hiệu suất thu hồi sản
phẩm cao hơn, đạt chất lượng sản phẩm cao hơn, và sử dụng ít nước hơn so với
công nghệ trong nước. Tới nay cả nước đó có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột
sắn cả nước ở qui 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 sắn
qui mô công nghiệp đã và đang xây dựng có khả năng chế biến được 40% sản
lượng sắn cả nước.
Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, khoảng 40 - 45% sản lượng sắn dành cho chế
biến quy mô lớn, hay còn gọi là quy mô công nghiệp, 40 - 45% sản lượng sắn dành
cho chế biến tinh bột ở qui mô nhỏ và vừa, dùng để sản xuất các sản phẩm sắn khô,
chế biến thức ăn chăn nuôi và 10 - 15% dùng cho ăn tươi và các nhu cầu khác.
Qui trình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam gồm 3 loại hình công nghệ chính. Đối
với qui mô công nghiệp chủ yếu sử dụng công nghệ, thiết bị của Trung Quốc và Thái
Lan vì có giá thành và qui trình vận hành phù hợp với điều kiện Việt Nam. Các nhà
máy phân bố rải rác ở vùng núi Tây Bắc, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tây
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

12


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Nguyên. Qui mô làng nghề tập trung chủ yếu ở một số tỉnh thuộc đồng bằng Sông
Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long với công nghệ và thiết bị nhỏ lẻ, không đồng bộ.


Chế biến tinh bột sắn theo phương pháp thủ công: Củ sắn được rửa, gọt
vỏ và nạo thủ công trên một bàn nạo có đục lỗ tạo gờ sắc một bên. Bột sau khi mài
được đưa vào một tấm vải lọc buộc bốn góc và rửa bằng vòi nước. Xơ sau khi rửa
được vắt khô. Sữa bột thu được chứa trong thùng chứa để chờ tinh bột lắng xuống.
Thay nước nhiều lần để loại bỏ nhựa, tạp chất và HCN. Bột ướt vớt lên khay hoặc
vắt qua vải lọc để tách nước rồi được sấy khô tự nhiên. (Seejuhn và cộng sự, 2002)

Chế biến tinh bột sắn theo phương pháp bán cơ giới: Trong quy trình
này, việc gọt vỏ thường vẫn được tiến hành thủ công. Quá trình nạo/mài được tiến
hành bằng máy mài. Lực để quay trống được truyền qua trục động cơ điện và dây
curoa. Trống có phủ tấm kim loại đục lỗ được quay trong một hộp máy có gắn
phễu nạp củ phía trên và bột sau khi mài được chảy xuống dưới. Quá trình mài
được bổ sung một lượng nhỏ nước. Lượng tinh bột được giải phóng và hoà tan nhờ
cách làm này có thể đạt hiệu suất 70 - 90%. Bột nhão thu được qua sàng lọc thô,
lọc mịn và lọc tinh. Có thể bổ sung nước trong khi tách các tạp chất và bã. Dịch thu
được sẽ qua giai đoạn lắng để tách nước. Lắng được tiến hành trong bể lắng hoặc
bàn lắng (lắng trọng lực). Quá trình lắng có thể được bổ sung hóa chất giúp lắng
nhanh hoặc tẩy trắng. Tinh bột được tách ra bằng tay. Sấy khô tinh bột bằng
phương pháp tự nhiên hoặc cưỡng bức. (Marouzéa và cộng sự, 2008)

Chế biến tinh bột sắn theo phương pháp hiện đại: Yếu tố quan trọng nhất
trong sản xuất tinh bột sắn chất lượng cao là toàn bộ quá trình chế biến, từ khi tiếp
nhận củ đến khi sấy hoàn thiện sản phẩm phải được tiến hành trong thời gian ngắn
nhất có thể được để giảm thiểu quá trình oxy hoá, biến đổi hàm lượng tinh bột sau
thu hoạch và trong chế biến. Tinh bột sắn được chế biến từ nguyên liệu là củ tươi
hoặc khô (sắn củ, sắn lát), với các quy mô và trình độ công nghệ khác nhau.

SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

13


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Hình 0.5 Quy trình sản xuất tinh bột sắn.
1.2.

CHẤT THẢI RẮN TRONG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Chất thải rắn trong sản xuất tinh bột gồm vỏ và bã sắn, có lẫn cả cát sạn. Vỏ lụa
của sắn chứa chủ yếu là pectin, tinh bột và xơ. Các chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ
công đoạn rửa củ, bóc vỏ…
1.2.1.

Nguồn phát sinh và tải lượng

Trong sản xuất tinh bột sắn từ củ tươi, chất thải rắn chủ yếu phát sinh từ các công
đoạn rửa củ, bóc vỏ và các công đoạn tách chiết. Chất thải rắn từ khâu rửa củ bao gồm
đất, cát, lớp vỏ lụa và một phần thịt củ bị vỡ do va chạm mạnh hoặc do sắn nguyên
liệu bị dập, thối, lượng chất thải này chiếm khoảng 5% sắn nguyên liệu. Trong công
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

14


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

đoạn tách bã, phần còn lại là nguồn phát sinh chất thải rắn vô cùng lớn, chiếm khoảng
40% sắn nguyên liệu, chi tiết như sau:
 Vỏ, tạp chất (công đoạn rửa củ, bóc vỏ): Chiếm 5% khối lượng củ sắn tươi.
 Bã, xơ vụn, vỏ lụa, hạt tinh bột (công đoạn tách vỏ): Loại chất thải rắn này
thường chiếm khoảng 15 - 20% lượng củ sắn tươi.
 Xỉ than đốt lò: Lượng than sử dụng trong chế biến tinh bột sắn từ củ sắn tươi
vào khoảng 0,6 - 0,8 tấn/tấn sản phẩm và lượng xỉ than tạo thành vào khoảng
0,2 - 0,3 tấn/tấn than cám.
 Bụi phát sinh trong quá trình sấy.
 Rác thải sinh hoạt: Bao bì, chất thải rắn từ nguyên liệu như gốc, cuống sắn,
nguyên liệu hư hỏng…
Như vậy, tro bụi sắn là phần tổng hợp được thu gom chất thải rắn của các quá trình
trên. Quy mô khối lượng phát sinh được tính toán qua quá trình cân bằng vật chất như
sau:
Cân bằng vật chất (phần chất rắn) trong sản xuất tinh bột sắn và gồm các loại sau:
(Seejuhn và cộng sự, 2002) (Carta và cộng sự, 1999)
Sắn củ tươi

Theo nước thải
0,05T (5%)

1 Tấn (100%)

Vỏ, cát, sạn
0,05T (5%)

Bột nghiền
0,95T (95%)

Bã sắn 0,4T
(40%)

Tinh bột ẩm 73-80%
0,5T (50%)
Hình 0.6 Cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột sắn.
Cân bằng vật chất cho thấy 1 tấn củ sắn tươi phát sinh gần 0,45 tấn chất thải rắn.
Với sản lượng của 61 cở sở sản xuất tinh bột sắn đạt gần 7.000 tấn tinh bột/ngày thì
lượng chất thải rắn phát sinh rất lớn và ước tính như sau:
 Định mức tiêu thụ nguyên liệu khoảng 4 - 4,5 tấn/tấn sản phẩm nên lượng củ
sắn tươi dùng trong ngày hơn 28.000 tấn củ sắn tươi/ngày.
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

15


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

 Lượng chất thải rắn phát sinh khoảng: 0,45 x 28.000 tấn/ngày = 12.600
tấn/ngày.
 Mỗi năm các nhà máy sản xuất từ 5 - 6 tháng/năm (150 - 180 ngày/năm):
Lượng chất thải rắn phát sinh hàng năm khoảng 1,89 - 2,27 triệu tấn.
1.2.2.

Đặc trưng chất thải rắn

a. Vỏ lụa, đất, cát bám (cassava peel)
Chất thải rắn từ quá trình sản xuất tinh bột sắn ban đầu gồm vỏ lụa của củ, cát,

sạn,… Đối với các cơ sở sản xuất, việc xử lý chất thải rắn này gặp rất nhiều khó khăn
do tồn tại lượng lớn chất HCN và do đặc trưng vỏ khô. Mặc dù đó có biện pháp như
chôn lấp hay rải, ủ để làm phân bón nhưng với độc tố HCN ức chế vi khuẩn nên việc
phân rã thành các chất khó tan cho cây mất thời gian rất lâu. Cùng với ý thức chưa cao
dẫn đến ô nhiễm môi trường do vỏ sắn thải chất đống trên đường đi, bốc mùi khó chịu.
Thành phần của vỏ lụa được phân tích có kết quả như sau:
Bảng 1.1 Kết quả thử nghiệm mẫu vỏ sắn
Tên chỉ tiêu

Phương pháp thử

Kết quả thử nghiệm

Characteristic

Test Method

Test result

pH

TCVN 5979 : 2007

4,48

Hàm lượng Nitơ tổng (%)

AOAC 2010 (993.13)

1,73

Hàm lượng Oxit Phophoric tổng
TCVN 8563 : 2010
(%)

0,26

Hàm lượng Oxit Kali (%)

1,05

TCVN 8562 : 2010

Nguồn: Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường Quatest 3 (20.01.2015)
b. Bã thải sắn (cassava bagasse)
Tro bã thải từ công đoạn tách vỏ là nguồn chất thải rắn gây ô nhiễm chính trong
sản xuất tinh bột sắn, trong đó có dư lượng chất xơ khoảng 50% tinh bột trên cơ sở
trọng lượng khô (Duyên, 2006). Đặc biệt, bã xơ có hàm lượng nước rất cao lên tới
88,9 - 90%, hàm lượng tinh bột và chất khô thấp nên gây khó khăn cho việc bảo quản
và làm giảm hiệu quả tái sử dụng bã, mặt khác vỏ cũng chứa chất hữu cơ dễ phân
huỷ gây mùi khó chịu. Nếu không xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường và ảnh
hưởng tới sức khoẻ người lao động. Bảng sau cho thấy các thành phần của bã sắn:
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

16


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu phân hủy Cellulose trong vỏ sắn thải từ nhà máy sản xuất tinh bột bằng vi sinh vật

Bảng 1.2 Thành phần của bã sắn (g/100g trọng lượng sấy khô)
Thành phần

Khối lượng

Độ ẩm

9,52

Protein

0,32

Béo (Lipids)

0,83

Sợi (Fibers)

14,88

Tro

0,66

Đường

63,85
Nguồn: (Cereda và cộng sự, 1996)

Các thành phần cho thấy sự thay đổi có thể là do thực tế là hầu hết các xử lý
được thực hiện trong điều kiện công nghệ kiểm soát kém. Ngoài ra, thành phần khác
nhau cũng có thể do việc sử dụng các giống cây trồng khác nhau.
Bởi vì hàm lượng tro thấp, bã sắn có thể cung cấp rất nhiều lợi thế so với phế phẩm
nông nghiệp của các cây trồng khác như rơm rạ và rơm lúa mì, tương ứng khoảng
17,5% và 11,0% thành phần tro, để nhằm mục đích sử dụng trong quá trình sử dụng
chuyển hóa sinh học của VSV. So với bã mía, nó ưu điểm vì nó không đòi hỏi phải xử
lý trước và có thể được dễ dàng bị tấn công bởi các loại VSV.
1.3.
1.3.1.

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI TỪ SẮN
Xử lý và tái sử dụng theo phương pháp cơ – lý – hóa học.

Năm 2006, Y. Sudaryanto cùng đồng sự nghiên cứu phương pháp tổng hợp than
hoạt tính từ vỏ sắn để sản xuất được một loại vật liệu có diện tích bề mặt lớn. Nguồn
nguyên liệu trong nghiên cứu này là vỏ sắn được thu thập từ các nhà máy sản xuất tinh
bột sắn ở Indonesia. Các thí nghiệm được bố trí để khảo sát mức độ ảnh hưởng của
nồng độ chất hoạt hóa KOH (thay đổi tỉ lệ khối lượng nguyên liệu: khối lượng KOH
dao động trong khoảng 1:1, 1:2, 3:2, 2:1, 5:2), nhiệt độ than hóa (dao động ở 450oC,
550oC, 650oC và 750oC), thời gian than hóa (dao động ở 1, 2, 3h). Kết quả cho thấy,
hiệu suất tạo than không chịu nhiều ảnh hưởng bởi yếu tố thời gian than hóa, mà phụ
thuộc vào nhiệt độ than hóa. Diện tích bề mặt và thể tích lỗ rỗng của than hoạt tính
tổng hợp từ vỏ sắn dao động từ 1154 m2/g đến 1183 m2/g và từ 0,519 cm3/g đến 0,520
cm3/g, cũng không chịu ảnh hưởng của thời gian than hóa. Khi tăng nhiệt độ than hóa,
SVTH: Đỗ Vũ Thanh Sơn
GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

17