Nghiên cứu sử dụng phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến cây lúa trên đất phù sa sông hồng, tỉnh hải dương

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận là
trung thực
Tôi xin cam đoan rằng , mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Khóa luận tôi đã
được cám ơn và các thông tin đã được trích dẫn chuyên đề đã được ghi nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Thị Thủy

i


LỜI CẢM ƠN
Sau bốn năm ngồi ghế của giảng đường đại học và trải qua một đợt thực
tập bốn tháng tại Viện Môi Trường Nông Nghiệp và tại xã Cẩm Đoài huyện Cẩm
Giàng Hải Dương là khoảng thời gian giúp tôi vận dụng và kiểm chứng những
gì đã học tại nhà trường vào trong thực tế.Qua đó đã giúp tôi rút ra những kinh
nghiệm qúy báu là hành trang cho con đường sự nghiệp của tôi sau này.
Để hoàn thành tốt qúa trình thực tập và luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗ
lực của bản thân tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm của giúp đỡ nhiệt tình
của các tập thể cá nhân
Đầu tiên tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Tài nguyên & Môi
trường, các thầy cô giáo bộ môn quản lý môi trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi
hoàn thành khóa luận này.
Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn tới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo
TS. Đinh Thị Hải Vân và của thầy PGS.TS. Mai Văn Trịnh trong suốt thời gian
tôi thực hiện khóa luận này.
Tôi cũng xin cảm ơn các anh chị phòng Viện Môi Trường Nông Nghiệp
đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cán bộ và nhân dân xã Cẩm Đoài đã

giúp đỡ nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực tập tại địa phương
Đặc biệt gia đình bạn bè là những người đã động viên giúp tôi hoàn thành
luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn
Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới tất cả.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2014

Sinh viên
Nguyễn Thị Thủy

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................ii
MỤC LỤC.............................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT......................................................................vi
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH...................................................................................viii
Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ..........................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài...................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài........................................................................2
1.2.1. Mục đích nghiên cứu.....................................................................................2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể..............................................................................................2
1.3. Yêu cầu nghiên cứu..........................................................................................3
Phần 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.....................................4
2.1. Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp.......................................................4
2.1.1. Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế phụ phẩm nông

nghiệp......................................................................................................................4
2.1.1.1. Khái niệm...................................................................................................4
2.1.1.2. Nguồn gốc..................................................................................................4
2.1.1.3. Thành phần.................................................................................................5
2.1.1.4. Phân loại.....................................................................................................6
2.1.2. Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới....................................7
2.1.2.1. Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới..................7
2.1.2.2. Các biện pháp xử lý đã được áp dụng trên thế giới...................................8
2.1.3. Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam...................................20
2.1.3.1. Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam...............20
2.1.3.2. Các biện pháp xử lý đã được áp dụng tại Việt Nam.................................23

iii


2.2. Tác động của phế phụ phẩm nông nghiệp đến môi trường và sức khỏe con
người.....................................................................................................................27
2.3. Các quan điểm sử dụng phân bón trong trồng trọt.........................................28
2.3.1. Sử dụng phân bón hữu cơ...........................................................................29
2.3.2. Sử dụng phân bón vô cơ..............................................................................30
2.3.3. Sử dụng phối hợp phân bón hữu cơ- vô cơ.................................................31
Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU....................................................................................................33
3.1. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................33
3.2. Phạm vi nghiên cứu........................................................................................33
3.3. Nội dung nghiên cứu......................................................................................33
3.4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................33
3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp.........................................................33
3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp...........................................................34
3.4.2.1. Phương pháp điều tra phỏng vấn.............................................................34

3.4.2.2. Phương pháp khảo sát thực địa................................................................34
3.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm....................................................................34
3.4.4. Phương pháp tính hiệu quả kinh tế.............................................................34
3.4.5. Phương pháp xử lí số liệu...........................................................................35
Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU...................................................................36
4.1. Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội................................................................36
4.1.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội chung của tỉnh Hải Dương....................36
4.1.2. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của xã Cẩm Đoài huyện Cẩm Giàng.....38
4.2. Tiềm năng sử dụng phế phụ phẩm làm phân bón cho sản xuất lúa................39
4.3. Các công nghệ xử lý phế phụ phẩm làm phân bón cho sản xuất lúa và xử lý
ô nhiễm môi trường tại xã Cẩm Đoài....................................................................40
4.3.1. Các hình thức xử lý phế thải đang được áp dụng........................................40

iv


4.3.2. Đánh giá của người dân về các hình thức xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp
...............................................................................................................................44
4.4. Phương pháp sản xuất phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp áp dụng
cho cây lúa tại tỉnh Hải Dương.............................................................................46
4.4.1. Quy trình công nghệ ủ phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp...........47
4.4.2. Đánh giá ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ từ rơm rạ lên cây lúa trên
địa bàn nghiên cứu................................................................................................52
4.5. Giải pháp đề xuất được đưa ra phù hợp với điều kiện địa phương................60
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................64
5.1. Kết luận..........................................................................................................64
5.2. Kiến nghị........................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................66
PHỤ LỤC.............................................................................................................70

v


DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
CS

: Cộng sự

ĐBSH

: Đồng bằng sông Hồng

DC

: Đối chứng

ĐH

: Đại học

FAO

: Food and Agriculture Organization
(Tổ chức lương thực và nông nghiệp)

GDP

: Gross domestic product

HĐND

: Hội đồng nhân dân

KNK

: Khí nhà kính

MDF

: Mật độ trung bình

MTTQ

: Mặt trận tổ quốc

NPK

: Nito Photpho kali

NSTT

: Năng suất thực tế

NXB

: Nhà xuất bản

PGS.TS

: Phó Giáo Sư Tiến Sĩ

PTNT

: Phát triển nông thôn

TN

: Thí nghiệm

TT-BNNPTNT

: Thông tư- Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn

UBND

: Ủy ban nhân dân

USD

: United states dollar( Đô la Mỹ)

VSV

: Vi sinh vật

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật tên đồng ruộng......6
Bảng 2.2. Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính trên thế giới...7
Bảng 2.3. Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011......................................7
Bảng 2.4. Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp....................................................10
Bảng 2.5. Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất.............................................11
Bảng 2.6. Diện tích gieo trồng một số cây trồng chính tại Việt Nam...................21
Bảng 2.7. Sản lượng một số cây trồng chính........................................................21
Bảng 2.8.Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp........................................23
Bảng 2.9. Giá trị dinh dưỡng của một số phụ phẩm nông nghiệp ở Việt nam......27
Bảng 4.1. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa năm 2013......................................39
Bảng 4.2. Khối lượng phế phụ phẩm từ một số cây trồng chính năm 2011 tại Hải Dương. 40
Bảng 4.3. Lượng khí thải tạo ra khi đốt rơm rạ ngoài đồng..................................43
Bảng 4.4. Một số chỉ tiêu phân tích chất lượng phân ủ tại Hải Dương................51
Bảng 4.5. Hình thái phẫu diện...............................................................................53
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến thành phần cơ giới đất.....................53
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến tính chất hóa học của đất tại xã Cẩm Đoài......54
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến
sinh trưởng, phát triển của cây lúa ở thời kì tỉa dặm.............................................56
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của phân hữu cơ tái chế từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến
sinh trưởng, phát triển của cây lúa ở thời kì đẻ nhánh..........................................56
Bảng 4.10.Ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ sinh học tới sinh trưởng và
năng suất của lúa...................................................................................................57
Bảng 4.11. Hiệu quả kinh tế khi xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp......................59

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2. 1. Hiện trạng sử dụng rơm.......................................................................28
Hình 2. 2. Hiện trạng sử dụng trấu.......................................................................28

Hình 2.3. Hiện trạng sử dụng rạ............................................................................28
Hình 2.4.Hiện trạng sử dụng thân ngô..................................................................28
Hình 4.1. Hình thức xử lý rơm rạ sau thu hoạch...................................................41
Hình 4.2. Đánh giá của người dân về các hình thức xử lý phế phụ phẩm............44
Hình 4.3. Quy trình ủ phân compost từ rơm rạ sau thu hoạch..............................48
Hình 4.4. Hình thái phẫu diễn đất.........................................................................53

viii


Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Như chúng ta đã biết, Việt Nam đang trong tiến trình công nghiệp hóa,
hiện đại hóa, hội nhập và phát triển, tuy nhiên về cơ bản nước ta vẫn là một
nước nông nghiệp với hơn 70% dân số tham gia ( Vũ Thị Bình, 2006). Nông
nghiệp Việt Nam không chỉ cung cấp một lượng sản phẩm lương thực dồi dào
đảm bảo nguồn thực phẩm cho người dân mà còn đóng góp không nhỏ vào xóa
đói giảm nghèo, ổn định chính trị nông thôn và GDP của cả nước. Việt Nam có
khoảng 9,3 triệu ha đất nông nghiệp (Đoàn Mạnh Tường,2012), hằng năm tạo ra
hàng tấn lương thực, thực phẩm thì một lượng phế phụ phẩm trồng trọt để lại là
rất đáng kể như rơm rạ, thân lõi ngô lá lạc khoai sắn...Ngoài một lượng nhỏ là
dùng làm chất đốt, thức ăn cho gia súc thì hầu như đều dược thải bỏ lại trên
đồng ruộng hay xử lý bằng cách đốt trực tiếp trên đồng ruộng.
Lúa được biết như một cây trồng chủ lực chính trong hoạt động sản xuất
nông nghiệp của cả nước và có vai trò vô cùng quan trọng đối với một nước
thuần nông như Việt Nam. Theo báo cáo thống kê tháng 12 năm 2013 thì tổng
diện tích gieo cấy lúa cả năm ước đạt gần 7,94 triệu ha, tăng hơn 138 ngàn ha,
năng suất ước đạt 55,8 tạ/ha đưa sản lượng lúa cả năm đạt 44,1 triệu tấn, tăng
338 ngàn tấn so với năm trước. Với diện tích lớn như thế thì nhu cầu về phân
bón là rất cần thiết. Sử dụng phân bón như thế nào vừa hợp lý tăng năng suất

vừa giúp cải thiện, bảo vệ được môi trường là vấn đề rất khuyến khích quan tâm.
Việt Nam đang phấn đấu là nước có nên nông nghiệp phát triển theo
hướng hữu cơ bền vững. Sử dụng phân bón hữu cơ làm từ phế phụ phẩm nông
nghiệp đang được ưu tiên nghiên cứu và sử dụng. Việc sử dụng loại phân bón
trên góp phần không nhỏ vào định hướng phát triển nông nghiệp hữu cơ của đất
nước. Với các lợi ích như tận dụng được lượng rơm rạ, tàn dư nông nghiệp để
sản xuất phân bón sẽ giúp cho việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc đốt

1


rơm rạ thường xuyên, hay vùi lại động ruộng tạo ra các khí gây hiệu ứng nhà
kính do quá trình phân hủy kỵ khí. Đặc biệt giúp giảm chi phí sản xuất cho
người dân, cải thiện tính chất đất do hậu quả từ việc lạm dụng qúa nhiều phân vô
cơ- hóa học. Nói chung giúp giải quyết được nhiều vấn đề về kinh tế, xã hội và
môi trường cho đât nước.
Hoạt động sản xuất nông nghiệp Việt Nam nói chung và vùng đồng bằng
sông Hồng nói riêng cũng có vai trò quan trọng trong đảm bảo an ninh lương
thực cho cả nước và khu vực. Tỉnh Hải Dương được biết đến là một trong những
tỉnh có nền sản xuất nông nghiệp khá phát triển và có tầm ảnh hưởng đối với
kinh tế cả nước và đồng bằng Bắc Bộ.
Xuất phát từ thực tiễn trên tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử
dụng phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp đến cây Lúa trên đất phù sa
Sông Hồng, tỉnh Hải Dương”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
1.2.1. Mục đích nghiên cứu
Hiệu quả của việc áp dụng phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp góp
phần tăng năng suất cây lúa trên đất phù sa sông Hồng ở Hải Dương
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Thu thập thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Hải Dương

- Nghiên cứu tiềm năng sử dụng phế phụ phẩm làm phân bón cho sản
xuất lúa
- Thực trạng thu gom phế phụ phẩm nông nghiệp ở xã Cẩm Đoài huyện
Cẩm Giàng tỉnh Hải Dương
- Đánh giá các công nghệ xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp làm phân bón
cho sản xuất lúa và xử lí ô nhiễm môi trường
- Sản xuất phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp
- Đề xuất giải pháp xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp phù hợp với điều
kiện địa phương

2


1.3. Yêu cầu nghiên cứu
- Điều tra nông hộ bằng phiếu điều tra
- Xử lí số liệu bằng excel
- Số liệu phải trung thực chính xác

3


Phần 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Tổng quan về phế phụ phẩm nông nghiệp
2.1.1. Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế phụ phẩm nông
nghiệp
2.1.1.1. Khái niệm
Phế phụ phẩm trồng trọt trên đồng ruộng bao gồm các vật chất loại bỏ từ
hoạt động trồng trọt của sản xuất nông nghiệp chủ yếu là tàn dư thực vật hay
chất thải sau thu hoạch (Nguyễn Xuân Thành, 2011)
Là những sản phẩm nông nghiệp không còn đạt tiêu chuẩn về kích thước,

phẩm chất,giá trị sử dụng....đã quy định, phải loại bỏ nhằm đảm bảo yêu cầu sử
dụng và chế biến.
Phụ phẩm nông nghiệp đều là các chất hữu cơ, có thể còn non xanh, có
thể đã xơ cứng vì silic hóa như trấu hay lignin hóa như gỗ. Chúng có thể được
xem như một dạng tích chữ năng lượng từ mặt trời nhờ qúa trình quang hợp và
các qúa trình sinh học khác( Huỳnh Ngọc Điền,2014)
2.1.1.2. Nguồn gốc
Trong qúa trình sản xuất nông nghiệp và chế biến sản phẩm ngoài những
sản phẩm chính mà con người cần vẫn có các sản phẩm phụ khác.
Nguồn gốc sinh ra phế phụ phẩm trồng trọt trên đồng ruộng từ quá trình
chế biến các loại cây công nghiệp, cây lương thực, sản xuất hoa quả, thực
phẩm…Các phế phẩm trồng trọt chủ yếu là vỏ trấu, mùn cưa, bã mía, cùi ngô,
bẹ ngô, xơ dừa, rơm, rạ…Có thể nhận thấy hai nguồn gốc chủ yếu của phế phụ
phẩm trồng trọt là:
- Trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làm cỏ,..)
- Thu hoạch nông sản(rơm rạ, trấu, cám, thân lõi ngô,...)
Khối lượng phế phụ phẩm này rất lớn, riêng các phần ngũ cốc phần ăn
được đã chiếm một nửa hoặc một phần ba khối lượng sản phẩm. Những phụ

4


phẩm này thực sự là một nguồn năng lượng rất lớn và có giá trị nếu con người
biết tận dụng để sử dụng hiệu qủa và hợp lý góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất
hoặc tăng thêm thu nhập cho chính những người nông dân.
2.1.1.3. Thành phần
Phế phụ phẩm trồng trọt trên đồng ruộng mà chủ yếu là phế thải hữu cơ
có thành phần rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên, tựu chung chúng đều thuộc
hai nhóm hợp chất chính là những hợp chất cacbon gồm xenluloza,
hemixenluloza, pectin, lignin, tinh bột và những hợp chất chứa nito gồm có

protein và kitin.
Các hợp chất hữu cơ này không bất biến mà luôn luôn chuyển hóa dạng
này sang dạng khác( vật lý, hóa học và sinh học) tạo thành một vòng khép kín
trong tự nhiên.
Thành phần và số lượng phế thải trên đồng ruộng phụ thuộc vào hệ thống
canh tá của mỗi vùng địa lý, mỗi quốc gia. Tuy vậy, phế thải hữu cơ trên đồng
ruộng là loại chiếm số lượng lớn nhất trong các loại chất hữu cơ mà thành phần
chủ yếu là nhóm các hợp chất cacbon khó phân giải( xenluloza, hemixenluloza,
pectin, lignin)(Nguyễn Xuân Thành, 2011)

5


Bảng 2.1. Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật tên đồng
ruộng.
Loại tàn dư thực vật

Xenluloza(%)

Bông
Vỏ hạt

60

Sợi

91

Gỗ thông

41

Lúa mì

30,5

Lúa mạch

4834

Rơm

Kiều mạch
Lúa nước
Vỏ đậu tương

42,8
43
51

Mía
Cây

42

Bã

56,6

Thân ngô

Cỏ

36
28
(Nguồn: Nguyễn Thị Thanh Dung, 1996)

Như chúng ta đã thấy ở bảng trên thì phế phụ phẩm nông nghiệp chủ yếu
chứa hàm lượng chất khó phân giải rất cao là xenluloza, như trên cây lúa nước
chiếm 43% hay bã mía thì chiếm 56,6% xenluloza. Mặt khác một số loại phụ
phẩm lại khó chế biến và dự trữ khi thu hoạch đồng loạt như cây lạc, ngọn lá
sắn, dây lang, lá ngô....
2.1.1.4. Phân loại
Phế phụ phẩm nông nghiệp có thể phân loại dựa vào nguồn gốc hình
thành thì có phế phụ phẩm từ lúa, phế phụ phẩm từ ngô hay phế phụ phẩm từ
lạc...

6


2.1.2. Thực trạng phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới
2.1.2.1. Thực trạng phát thải phế phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới
Theo Liên Hiệp Quốc, tới tháng Bảy năm 2013, dân số thế giới sẽ đạt 7,2
tỷ người và tới năm 2100 là 10,9 tỷ người do mức sinh tăng cao tại các nước
đang phát triển.Với lượng dân số thế giới đạt mức nhưthế này thì vấn đề về nhu
cầu lương thực luôn được ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi con người không ngừng mở
rộng sản xuất cải thiện các công nghệ trong sản xuất nông nghiệp đạt hiệu qủa
cao hơn.
Theo dự báo mới nhất của tổ chức Lương thực thế giới (FAO), sản lượng
ngũ cốc thế giới năm 2013 có thể đạt mức kỷ lục mới là 1.259 triệu tấn, tăng
8,5% so với năm trước và cao hơn mức 1.167 triệu tấn năm 2011.

Đồng nghĩa với nhu cầu lương thực tăng hay diện tích sản xuất nông
nghiệp tăng chính là lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng tăng theo với lượng
phát sinh và khối lượng ngày càng lớn.
Bảng 2.2. Khối lượng phế thải để lại của một số cây lương thực chính trên
thế giới
Cây trồng
Lương thực
Lúa gạo
Lúa mì
Ngô

Sản lương

Khối lượng phế thải

(triệu tấn/năm)
(tỷ tấn/năm)
2325,0
14,0
460,8
3,9
689,0
3,6
867,5
2,8
(Nguồn: Bộ nông nghiệp Mỹ, 2011)

Thành phần chủ yếu của phế phụ phẩm nông nghiệp là phế thải hữu cơ và
nó là loại phế thải chiếm nhiều nhất trong các chất thải hữu cơ

Bảng 2.3. Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2011

7


Loại chất thải
Số lượng (triệu tấn/ năm)
Tàn dư thực vật trên đồng ruộng
1200
Bùn thải
650
Rác thải sinh hoạt
400
Rác vườn
690
Chất thải công nghiệp thực phẩm
420
(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương,2001)
Từ bảng trên ta thấy khối lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng thải ra
môi trường hàng năm rất lớn với 1200 triệu tấn/ năm trong khi các loại khác như
bùn thải thì là 650 triệu tấn/ năm hay rác thải sinh hoạt chiếm 400 triệu tấn/ năm rác
vườn chiếm 690 triệu tấn/ năm và chất thải công nghiệp thực phẩm chiếm 420
triệu tấn/ năm. Như vậy riêng chất thải hữu cơ từ nông nghiệp đã chiếm 35,7%
lượng chất hữu cơ trên thế giới. Từ đó chúng ta cần có biện pháp xử lý sử dụng
thích hợp tránh gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trường.
2.1.2.2. Các biện pháp xử lý đã được áp dụng trên thế giới
a, Các phương pháp tận dụng cổ truyền
Theo các dữ liệu thu thập được, các sử dụng sản phẩm phụ rơm rạ theo
truyền thống chủ yếu bao gồm sử dụng để làm củi đốt, làm vật liệu xây dựng,
nuôi gia súc và trồng nấm.

Ở nông thôn, trước đây người nông dân hay sử dụng rơm rạ cũng như lau
sậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và không
thấm nước. Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thường được trồng riêng và
thu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó.
Làm mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng: Người ta có thể tạo ra nhiều kiểu mũ
được bện từ rơm rạ. Tại Anh, vài trăm năm trước đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rất
phổ biến. Người Nhật, Triều Tiên có truyền thống sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng
đan, đồ thủ công mỹ nghệ. Tại một số nơi thuộc Đức, như vùng Black Forest và
Hunsruck, người ta thường đi dép rơm trong nhà hoặc tại lễ hội (Cục thông tin
KH&CN Quốc gia, 2010)

8


Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn được sử dụng để làm
đệm giường nằm cho con người và làm ổ cho vật nuôi. Nó thường được sử dụng
để làm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và cả
ngựa. Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng điều
này thường dẫn đến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt do
những sợi rơm rất sắc dễ cứa (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).
Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có thể được sử dụng như một thành
phần thức ăn thô nuôi gia súc để đảm bảo một lượng năng lượng trong thời gian
ngắn. Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóa
được. Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu
hóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùa
đông lạnh. Do mối nguy hiểm của sự cọ sát mạnh và hàm lượng dinh dưỡng
thấp, nên việc sử dụng rơm rạ làm thức ăn chỉ nên giới hạn ở một phần của chế
độ ăn cho gia súc (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).
Trồng nấm: Việc trồng các loại nấm ăn được bằng các phụ phẩm nông
nghiệp như rơm rạ là một quá trình có giá trị gia tăng nhằm chuyển hóa loại

nguyên liệu này từ chỗ được coi là phế thải thành thức ăn cho người. Trồng nấm
được coi là một trong những phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ có
hiệu quả nhất bởi nguồn đầu mẩu rơm rạ có thể dùng quay vòng lại được. Nấm
rất giàu protein và là loại thực phẩm ăn ngon. Sản lượng trồng nấm tại các nước
trồng lúa liên tục gia tăng trong những năm gần đây. Các kết quả nghiên cứu cho
thấy việc trồng nấm bằng rơm rạ kết hợp với hạt bông mang lại hiệu quả chuyển
hóa sinh học cao nhất, đạt 12,82% (được xác định bằng tỷ lệ phần trăm chuyển
hóa chất nền thành thân cây nấm trên cơ sở trọng lượng khô). Hàm lượng
protein trong nấm đạt từ 26,3 - 36,7%. Trồng nấm là một trong những phương
pháp thay thế để giảm nhẹ các vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến các
phương pháp xử lý hiện nay như đốt ngoài trời hay cho cày xới với đất. Trồng
nấm trên nền rơm rạ còn mang lại những biện pháp khuyến khích kinh tế đối với

9


nghề nông, coi nguồn phế thải như một nguồn nguyên liệu có giá trị và có thể
phát triển các cơ sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất các loại nấm giàu
chất dinh dưỡng. Với hiệu suất chuyển hóa sinh học 10% và 90% hàm lượng ẩm
ở nấm tươi, một tấn rơm rạ khô có thể cho sản lượng khoảng 1000 kg nấm sò. Vì
vậy việc trồng nấm có thể trở thành một nghề nông mang lại lợi nhuận cao, có
thể tạo ra thực phẩm từ rơm rạ và giúp thanh toán loại phế thải này theo cách
thân thiện môi trường.
Rơm rạ còn có thể tận dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau, ví
dụ như trong ngành hóa chất rơm rạ được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản
xuất các sản phẩm hóa chất. Trong lĩnh vực công nghiệp và xây dựng, rơm rạ có
thể tận dụng cho một loạt các ứng dụng như làm các vật liệu xây dựng như tấm
lớp nhà, cách nhiệt, panen tường hay làm giấy,(Cục thông tin KH&CN Quốc
gia(2010). Bảng 2.4 và 2.5 dưới đây cho thấy các lĩnh vực tận dụng rơm rạ khác
nhau, như trong lĩnh vực nông nghiệp, ngành hóa chất, công nghiệp và xây

dựng.

Bảng 2.4. Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp

10


Phủ một lớp vật liệu chết (không hoạt động) lên bề

Phủ đất

mặt đất
Quá trình phân giải để khôi phục một phần các chất

Phân ủ
Lót ổ cho gia súc

dinh dưỡng và thành phần hữu cơ
Phổ biến trong chăn nuôi gia súc
Các khối kiển rơm rạ có thể sử dụng trong sản xuất

Chất nền trong trồng trọt

nhiều loại cây trồng, dưa chuột, cà chua, cây

Chống sương giá
Nuôi

giun

cảnh, ...
Thường được ứng dụng kết hợp với phương pháp
phủ đất và phân ủ trong khí hậu giá rét.
(Worm Sử dụng làm phương tiện nuôi giun

farming)
Rơm rạ nghiền sợi được sử dụng trong gieo hạt nước
Gieo hạt trong nước

Trồng cây cảnh
Làm ổ gia cầm
Trộn bùn thải

- một quy trình gieo trồng dọc theo các bờ dốc đứng
nhằm chống xói mòn.
Rơm thô hoặc nghiền đều có thể sử dụng trong nghề
trồng cây cảnh
Ổ gia cầm bằng rơm có thể sử dụng trong hệ thống ổ
ráp nối
Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống.

Bảng 2.5. Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất
Quy trình xử lý
Thủy phân
Các quá trình nhiệt phân
Xử lý kết hợp

Sản phẩm
Pentoza, glucoza và linhin, các thành phần
tan trong nước.

Khí tổng hợp
Tấm xơ ép và alcohol.

11


Hòa tan xenluloza nhớt
Linhin bột
Thủy phân axit - lên men
Lên men vi sinh
Quá trình Gulf đường hóa song
song và lên men (SSF)
Metan hóa hay ninh yếm khí

Sợi nhân tạo tổng hợp
Chất keo dán
Glucoza, xenlobioza hay xiro xyloza
Protein đơn bào (Single cell protein - SCP)
Sản xuất ethanol
Metan và cacbon dioxit cùng với các khí
khác.

b, Các ứng dụng rơm rạ trong sản xuất công nghiệp
Các phương pháp xử lý đối với nguồn phế thải nông nghiệp là rơm rạ
đang gây ra những mối lo ngại về môi trường. Việc xử lý rơm rạ bằng cách đốt
ngoài trời, ngay trên đồng có thể gây nên vấn đề ô nhiễm không khí, ảnh hưởng
đến sức khỏe người dân. Nhiều nước như Mỹ đã ban hành Luật hạn chế đốt rơm
rạ, điều này đặt ra yêu cầu đối với những người trồng lúa là phải tìm ra các
phương pháp thay thế thân thiện với môi trường để xử lý và tận dụng rơm rạ.
Mặt khác, nhiều công tình nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn cho thấy nếu

không xử lý hết các phế thải rơm rạ trên cánh đồng, và để sót lại trên đất với liều
lượng lớn có khả năng làm giảm sản lượng cây trồng, tăng các bệnh ở lá và suy
thoái độ màu mỡ của đất. Chính vì vậy mà các công nghệ xử lý và tận dụng một
cách kinh tế nguồn sản phẩm phụ nông nghiệp này cần được nghiên cứu và phát
triển. Sản xuất năng lượng từ nguồn phế thải rơm rạ đã được nhiều nước và
người trồng lúa chú ý đến như một phương pháp thay thế khả thi. Hàm lượng
năng lượng của rơm rạ đạt khoảng 6533 kJ/kg, đối với các nước sản xuất lúa gạo
lớn, thì tổng nhiệt lượng hàm chứa trong rơm rạ là khá lớn, vì vậy việc coi rơm
rạ như một nguồn nguyên liệu tái tạo để sản xuất năng lượng là điều hoàn toàn
thực tế (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).
Những sử dụng tiềm năng nhất của rơm rạ có thể xếp theo nhóm như sử
dụng năng lượng, chế tạo và xây dựng, giảm ô nhiễm môi trường hay chăn nuôi
gia súc. Thí dụ, các sản phẩm năng lượng có thể gồm ethanol, methane, nhiệt
12


cho sản xuất điện và sản xuất khí ga từ quá trình khí hóa. Trong lĩnh vực sản
xuất gồm một loạt các loại ván ép, nhựa gia cường sợi/chất thải, bột giấy và các
sản phẩm sợi/xi măng. Ứng dụng trong giảm nhẹ ô nhiễm môi trường gồm sử
dụng rơm rạ để kiểm soát sói mòn ở những khu vực xây dựng hay làm phục hồi
những vùng bùn bị cháy (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).
Tuy có nhiều tiềm năng, nhưng cho đến nay việc khai thác sử dụng rơm ra
vẫn còn rất hạn chế. Các nguyên nhân chủ yếu liên quan là: 1) các trở ngại về
vấn đề kỹ thuật; 2) tính khả thi về kinh tế, nhất là liên quan đến các vấn đề thu
hoạch, vận chuyển và bảo quản.
Dưới đây là một số kỹ thuật sản xuất các sản phẩm sử dụng rơm rạ:
Sản xuất năng lượng
Nhiên liệu sinh khối rắn
Việc sử dụng rơm làm nhiên liêu sinh khối đóng bánh gồm 2 công đoạn
chính: chuẩn bị nguyên liệu và đóng bánh nhiên liệu.

Thiết bị chuẩn bị nguyên liệu là máy băm rơm có thể kiểm soát kích cỡ
rơm băm. Máy được thiết kế gồm 1 môtơ, hệ thống truyền, một bộ dao cắt và
lưới sàng. Nguyên tắc hoạt động của máy như sau: (1) rơm được cắt thành
những mẩu nhỏ ở cửa vào bởi các lưỡi dao gắn trên một trục dao quay: (2) sau
đó những mẩu rơm này được băm nát tại khe giữa bánh dao ở thành trong của
thùng và lưỡi dao gắn trên trục dao quay, (3) rơm sau khi băm, có kích thước
nhỏ hơn cỡ mắt sàng, đi qua sàng; (4) rơm băm có kích cỡ như mong muốn
được chuyển ra cửa thoát ở dưới đáy máy. Lưu lượng trung bình (kg/phút) tùy
thuộc vào tốc độ quay của dao. Thí dụ với sàng 10mm, lưu lượng tăng từ 2,31
lên 2,5kg/phút, khi tốc độ qua tăng từ 620 lên 980 vòng/phút (Cục thông tin
KH&CN Quốc gia, 2010).
Cả rơm và trấu được phơi khô ngoài trời trong 2 tuần, rơm khô với kích
thước dài 70-104cm được băm thành những mẩu có kích thước 10-5mm, 5-2mm

13


hay dưới 2mm, sau đó trấu và rơm đã băm nhỏ được nghiền thành bột với kích
cỡ mắt lưới 40 và 60.
Đóng bánh nhiên liệu
Một khuôn đúc bằng thép không gỉ được sử dụng để đóng bánh sinh khối
với kích thước 40 mm (dài) × 40 mm (rộng) × 35 mm (cao). Một máy ép nóng
với sức ép tối đa nhiên liệu rắn (100khf/cm 2) khả năng gia nhiệt tối đa (200oC),
và tốc độ gia tăng áp lực (8kgf/cm2/phút) được sử dụng để chuẩn bị nhiên liệu
rắn. Ngoài ra, các bề mặt trên và dưới của máy ép nóng rộng 30 x 30 cm 2. Quy
trình chuẩn bị nhiên liệu rắn như sau: (1) Khối hỗn hợp rơm đã được băm và
trấu được cân lên, sau đó; (2) chúng được trộn lẫn với nhau và cho vào phần
dưới của khuôn đúc; (3) tiếp theo phần trên và dưới của khuôn được ghép lại với
nhau và khuôn được đặt vào khoảng giữa tấm trên và tấm dưới của máy ép
nóng; (4) hỗn hợp trong khuôn đúc được ép thành bánh sinh khối bằng cách di

chuyển tấm dưới của máy ép đi lên trên thông qua một giá thủy lực cho đến khi
áp lực đạt 83,7kgf/cm2; (5) các tấm trên và dưới của máy ép nóng được làm
nóng tới nhiệt độ đặt sẵn bằng một thiết bị gia nhiệt chạy điện, và nhiệt độ này
được duy trì trong 10 phút; (6) sau khi nhiệt độ của khuôn hạ xuống bằng nhiệt
độ phòng, khuôn được mở ra và bánh sinh khối được lấy ra khỏi khuôn (Cục
thông tin KH&CN Quốc gia, 2010)
Sản xuất nhiên liệu sinh học
Hiện nay trước tình trạng nguồn trữ lượng dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá
dầu mỏ ngày càng leo thang, việc sử dụng rơm rạ như một nguồn năng lượng trung
tính cacbon để sản xuất nhiên liệu sinh học đang ngày càng gia tăng nhanh chóng.
Và thu hút được sự chú ý đặc biệt của nhiều quốc gia sản xuất lúa gạo trên thế giới.
Đây là một xu thế mới, đáng chú ý trong lĩnh vực xử lý và tận dụng nguồn rơm rạ,
sẽ được đề cập chi tiết ở phần hai của tài liệu.
Sản xuất bột giấy

14


Rơm rạ được phơi khô đến mức độ nhất định. Sau khi được kiểm tra đảm
bảo độ ẩm, rơm rạ được cho vào máy nghiền thành những mẩu có kích thước 46cm, không lẫn các tạp chất như sạn, cát và bụi; sau đó tiếp tục được nghiền thô
và nghiền mịn.
Các tính chất hóa học của rơm được xác định theo các tiêu chuẩn Tappi
tương ứng cho các thành phần khác nhau, ví dụ như: T-222 đối với lignin, T-203
OS-61 đối với α-cellulose, T-257 đối với khả năng hòa tan trong nước nóng, T212 đối với khả năng hòa tan trong NaOH 1%, T-204 đối với khả năng chiết
xuất ethanol–benzene và T-211 đối với tro.
Nguyên liệu chuẩn bị được nấu trong nồi phản ứng và được quấy đều liên
tục dưới sự kiểm soát nhiệt độ và áp suất.
Rơm rạ được cho vào trong nồi nấu cùng với các chất phản ứng truyền
thống (sođa, soda–antraquinone, soda–parabenzoquinone, hydroxide kali và quy
trình Kraft) và thành bột giấy bằng cách sử dụng nồng độ chất phản ứng, nhiệt

độ, thời gian nấu và tỷ lệ chất rắn/lỏng xác định. Sau khi thành bột giấy, vật liệu
nấu được rửa để loại bỏ nước thải và tạo sợi trong một máy nghiền thải ở tốc độ
1200 vòng/phút trong thời gi/an 30 phút. Sau đó bột giấy được đập trong máy
lọc tinh và vật liệu sợi được đi qua một sàng có kích thước khe 0,16mm để loại
bỏ những thành phần không nấu. Cuối cùng bột giấy được vắt khô trong máy li
tâm để đạt tới độ ẩm 10% ở nhiệt độ thường.
Giấy và bột giấy hòa tan
Bột giấy được sử dụng để làm giấy và các sản phẩm xenlulo có nhiều ứng
dụng công nghiệp. Dự án nghiên cứu làm giấy và bột giấy từ rơm rạ của Mỹ đã
sản xuất ra được giấy và bột giấy hòa tan có độ dai cao bất thường nhưng lực
chịu xé không tốt.
Bột giấy làm từ rơm có hàm lượng alpha-cellulose và mức polyme hóa
tương đương với bột giấy sản xuất từ gỗ. Bột giấy hòa tan thường được làm từ
gỗ và có nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp, gồm sản xuất sợi nhân

15


tạo và các dẫn xuất xenlulo. Các dẫn xuất xenlulo được sử dụng trong nhiều
ngành công nghiệp như thực phẩm, chất tẩy rửa và dệt.
Các kết quả phân tích giấy và bột giấy làm từ rơm rạ theo quy trình này
cho thấy rơm rạ có thể là một nguồn xenlulo thay thế hiệu quả để sản xuất giấy
và bột giấy (Cục thông tin KH&CN Quốc gia, 2010).
Tấm panel bằng rơm ép
Các tấm panel rơm ép không có gì mới lạ. Quy trình sản xuất panel “sợi
nông nghiệp ép” được sáng chế ra năm 1935 ở Thụy Điển bởi Theodor Dieden,
sau đó được phát triển thành sản phẩm thương mại ở Anh dưới tên gọi Stramit
vào cuối những năm 1940. Do sáng chế đã hết thời hạn bảo hộ công nghệ nên
hàng loạt công ty sử dụng quy trình Stramit đã mọc lên trên toàn cầu. Các nhà
sản xuất Stramit phát triển mạnh mẽ ở một số nước châu Âu và Ôxtraylia, và

Công ty Stramit Industries, Ltd. của Anh tuyên bố rằng trên 250.000 ngôi nhà đã
được xây dựng có sử dụng các tấm panel này.
Tất cả các sản phẩm sử dụng công nghệ Stramit cơ bản đều khai thác một
tính chất thú vị của rơm là khi rơm được ép dưới nhiệt độ cao (khoảng 200 oC),
các sợi rơm sẽ gắn kết với nhau mà không cần đến chất keo dính.
Các tấm panel Stramit có chiều dày từ 50 đến 100 mm, và được phủ bên
ngoài bằng giấy kraft trọng lượng cao (tương tự giấy sử dụng để dán tường). Do
không sử dụng keo dính để liên kết các sợi rơm nên bề mặt của tấm panel cần được
bảo vệ cẩn thận. Các tấm panel Stramit chủ yếu được sử dụng cho những ứng dụng
trong nhà, như làm các hệ thống vách ngăn hoàn chỉnh (Cục thông tin KH&CN
Quốc gia, 2010).
Một số công ty còn theo đuổi ý tưởng dán vài panel loại Stramit với nhau,
cùng với bảo vệ bề mặt, và sử dụng các tấm panen này làm các vách kết cấu
cách ly có thể sử dụng như lớp tường bên ngoài các ngôi nhà.
Thức ăn công nghiệp chăn nuôi gia súc

16


Những thử nghiệm để xác định giá trị của rơm làm thức ăn chăn nuôi
được tiến hành bởi Cục Khoa học Động vật của Mỹ. Những nghiên cứu này tập
trung vào giá trị của rơm trong hỗn hợp thức ăn cho bò và cừu và liệu giá trị
thức ăn có được cải thiện bằng cách xử lý rơm bằng amonia (NH3) và xút
hydroxit natri (NaOH).
Các kết quả cho thấy rơm nhất thiết phải được bổ sung với các thức ăn
khác, ngay cả khi được sử dụng với tỷ lệ thấp cho gia súc. Trong rơm có quá
thấp năng lượng cho tiêu hóa, protein thôi, can-xi và photpho để cho sử dụng
độc lập. Nó cũng có ít cô-ban, đồng, mangan, và sunfur, cho thấy khả năng
không đủ cung cấp các khoáng chất này trong thức ăn..
Rơm khác với phần lớn các chất xơ khác, nó có hàm lượng lignin tương

đối thấp và hàm lượng silic khá cao. Giống lignin, silic không có giá trị dinh
dưỡng và có thể ảnh hưởng đến tiêu hóa (Cục thông tin KH&CN Quốc gia,
2010).
Xử lý rơm
Giá trị làm thức ăn của rơm cải thiện đáng kể khi nó được xử lý bằng
hydroxide natri hay ammonia, cả hai đều cải thiện khả năng tiêu hóa xenlulo,
chiếm tới 35-40% rơm.
Tuy nhiên, việc sử dụng rơm làm thức ăn chăn nuôi trong thực tế vẫn còn
vấp phải vấn đề kinh tế. Rơm không xử lý có giá trị hạn chế trong cung cấp năng
lượng cho gia súc, còn rơm được xử lý cải thiện được đáng kể giá trị thức ăn
nhưng không thể cạnh tranh được với các loại thức ăn chăn nuôi khác về giá cả.
Chi phí vận chuyển
Chi phí cho đóng kiện và vận chuyển loại vật liệu có giá trị thấp này từ
đồng ruộng tới những vùng chăn nuôi chắc chắn là vấn đề đáng cân nhắc, ngay
cả khi rơm rạ có tiềm năng kinh tế để làm thức ăn chăn nuôi.
Ván ép

17