Tiểu luận ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lí chất thải hữu cơ nông nghiệp trồng trọt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÍ
CHẤT THẢI HỬU CƠ NÔNG NGHIỆP TRỒNG TRỌT
GVHD: TS. LÊ QUỐC TUẤN
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Hoài Nam
Nguyễn Thị Linh Thảo
Nguyễn Thị Xuân Đạt
Lâm Thị Thu Thác
Nguyễn Thị Thu Huyền

MSSV
11157199
12149428
12149018
14163243
12149244

TP. HCM, tháng 11 năm 2015

1


MỤC LỤC
I. ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................3
II. NỘI DUNG................................................................................................................... 3

II.1. Tổng quan về công nghệ sinh thái...........................................................................3
II.1.1. Khái niệm...............................................................................................................3
II.1.2. Quá trình hình thành và phát triển......................................................................4
II.1.3. Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ sinh thái hiện nay...................................4
II.1.3.1. Công nghệ sinh thái trong nông nghiệp.............................................................4
II.1.3.2. Công nghệ sinh thái bảo vệ môi trường............................................................5
II.1.3.3. Công nghệ sinh thái trong năng lượng..............................................................6
II.1.3.4. Các hoạt động khác của công nghệ sinh thái hiện nay.....................................7
II.2 Tổng quan về chất thải hữu cơ nông nghiệp............................................................7
II.2.1. Khái niệm và nguồn gốc........................................................................................7
II.2.2. Thành phần của chất thải hữu cơ.........................................................................8
II.2.3. Hiện trạng chất thải hữu cơ ở Việt Nam..............................................................8
II.2.4. Tác động của chất thải hữu cơ............................................................................12
II.2.4.1. Tác động đến môi trường.................................................................................12
II.2.4.2. Ảnh hưởng đến con người................................................................................13
II.2.5. Hiện trạng xử lý chất thải hữu cơ nông nghiệp ở Việt Nam và thế giới...........13
II.2.5.1. Việt Nam............................................................................................................13
II.2.5.2. Thế giới..............................................................................................................16
II.3. Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lí chất thải hữu cơ nông nghiệp trong
trồng trọt......................................................................................................................... 18
II.3.1. Sử dụng chế phẩm sinh học biến rơm rạ thành phân bón hữu cơ...................18
II.3.1.1. Chế phẩm sinh học FITO-BIOMIX-RR..........................................................19
II.3.1.2. Ứng Dụng Chế Phẩm Sinh Học (Nấm Trichoderma).....................................22
II.3.2. Sản xuất ethanol từ rơm rạ.................................................................................27
II.3.2.1. Các loại của tiền xử lý:.....................................................................................29
II.3.2.2. Thủy phân bởi enzim:.......................................................................................38
II.3.3. Sản xuất ethanol từ bã mía..................................................................................41
1

II.3.3.1. Giới thiệu về bã mía..........................................................................................41
II.3.3.2. Nguồn bã mía ở Việt Nam................................................................................42
II.3.3.3. Quy trình sản xuất ethanol...............................................................................43
II.4. Lợi ích nông nghiệp, môi trường và kinh tế xã hội..............................................45
II.4.1. Nông nghiệp..........................................................................................................45
II.4.2. Môi trường...........................................................................................................46
II.4.3. Kinh tế và xã hội..................................................................................................46
III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................47
III.1. Kết luận..................................................................................................................47
III.2 Kiến nghị................................................................................................................. 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................48

2


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế quan trọng và phức tạp. Nó
không chỉ là một ngành kinh tế đơn thuần mà còn là hệ thống sinh học – kỹ thuật, bởi vì
một mặt cơ sở để phát triển nông nghiệp là việc sử dụng tiềm năng sinh học – cây trồng,
vật nuôi. Nông nghiệp đã chuyển mạnh sang cơ cấu sản xuất hiệu quả hơn và đạt tốc độ
tăng trưởng khá cao, an ninh lương thực được bảo đảm. Cơ cấu hộ nông dân theo ngành
nghề đang chuyển dịch theo hướng tăng dần số lượng và tỷ trọng nhóm các hộ tham gia
sản xuất phi nông nghiệp như công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ. Tỷ trọng phát
triển ngành nghề công nghiệp, dịch vụ tăng lên rõ rệt, góp phần tạo việc làm, tăng thu
nhập, xóa đói, giảm nghèo cho nông dân. Song song với sự chuyển biến tích cực, nông
thôn Việt Nam vẫn còn bộc lộ những hạn chế, yếu kém: phát triển thiếu quy hoạch, tự
phát những hạn chế, yếu kém này kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường nông thôn.
Một trong những nguyên nhân chính của ô nhiễm môi trường nông thôn là do CTR
từ hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi, sự lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón trong
sản xuất nông nghiệp, CTR từ hoạt động làng nghề và rác thải từ sinh hoạt. Trong đó,

nông nghiệp làm phát sinh một lượng lớn chất thải hửu cơ, từ các hoạt động sản xuất
nông nghiệp như: trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làm cỏ...), thu hoạch nông sản (rơm,
rạ, trấu, cám, lõi ngô, thân ngô)…
Chất thải nông nghiệp nếu không được xử lý sẽ gây ra ô nhiễm môi trường không
khí, môi trường đất, nước, làm mất vẻ mỹ quan , gây nhiều bệnh tật, tác động xấu đến sức
khỏe con người, môi trường, đánh mất một nguồn lợi lớn về kinh tế.
II. NỘI DUNG
II.1. Tổng quan về công nghệ sinh thái
II.1.1. Khái niệm
Công nghệ sinh thái là sự kết hợp các quy luật sinh thái và công nghệ để giải quyết
các vấn đề của môi trường như điều tra ô nhiễm, cải tạo ô nhiễm, xử lý chất thải.
3


Có thể định nghĩa theo cách khác: “Công nghệ sinh thái là các thiết kế dùng cho xử lý
chất thải, kiểm soát xói mòn, phục hồi sinh thái và nhiều ứng dụng khác nhằm hướng tới
sự phát triển bền vững”.
II.1.2. Quá trình hình thành và phát triển
Công nghệ sinh thái bắt đầu từ những năm 1960, xuất phát từ việc nghiên cứu các
quá trình làm sạch môi trường. Ứng dụng các sinh vật trong xử lý nước thải, chất thải và
phục hồi các nguồn tài nguyên đất và tài nguyên nước. HT Odum là người đi đầu trong kỹ
thuật sinh thái để ứng dụng cho các mục tiêu. Ông tiến hành các thí nghiệm thiết kế hệ
sinh thái lớn tại Port Aranasa, Texa (HT Odum, 1963), thành phốMorehead, Bắc Carolina
(HT Odum, 1985, 1989) và Gainesville, Florida (Ewel và HTOdum, 1984).
Hiện nay người ta sử dụng các hệ sinh thái tự nhiên để tái tạo tài nguyên; sử dụng
hệ sinh thái nhân tạo để xử lý nguồn nước, đất và không khí; phục hồi tài nguyên đất, tài
nguyên thực vật cho vùng nông thôn; kiến tạo cảnh quan đô thị. Các hệ sinh thái được
ứng dụng hiệu quả trong vệc đóng kín các chu trình sinh địa hóa.
II.1.3. Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ sinh thái hiện nay
Tuy là lĩnh vực khá mới nhưng sự phát triển và ứng dụng của công nghệ sinh thái

rất đáng kể, bao gồm nông nghiệp; công nghiệp; xử lý nước cấp, nước thải, chất thải, khí
thải; xử lý kim loại nặng, chất hữu cơ; sử dụng năng lượng; phục hồi tài nguyên đất, tài
nguyên nước, tài nguyên rừng…
II.1.3.1. Công nghệ sinh thái trong nông nghiệp
“Công nghệ sinh thái” là thiết kế lại hệ thống ruộng lúa sao cho đa dạng hóa về
thực vật (Flora) và động vật (Fauna). Hay nói cách khác là làm cho các loài trong hệ sinh
thái ruộng lúa được phong phú. Từ đó tạo được chuỗi thức ăn và mạng lưới thức ăn trong
sự biến động nhưng cân bằng còn được gọi là dịch vụ sinh thái (Ecological Services). Từ
dịch vụ sinh thái này các thiên địch sẽ tấn công các loài sâu hại và giữ mật số của dịch hại
ở mức thấp nhất không gây ra sự mất mát năng suất và chúng ta không cần phải xử lý
thuốc trừ sâu.
4


Trồng các loại hoa có phấn hoa và mật hoa trên các bờ ruộng thì các loài thiên địch
ở giai đoạn trưởng thành cần ăn thêm mật và phấn hoa để bổ sung năng lượng cho sự sinh
sản. Do đó, nếu trên bờ ruộng hay các cây trồng khác xung quanh có nhiều hoa với lượng
mật và phấn hoa dồi dào sẽ thu hút chúng đến ăn và rồi cư ngụ ngay trong ruộng lúa để
tấn công các loại sâu rầy. Công việc này được hiểu như kiến thiết lại đồng ruộng, đảm bảo
được môi trường tự nhiên hay còn được gọi là “Công nghệ sinh thái”(Ecological
Engineering).Có nhiều loài cây nhỏ có nhiều hoa và hoa phát triển quanh năm sẽ thu hút
nhiều côn trùng có ích. Chúng có thể trồng dễ dàng trên bờ ruộng, ít phải chăm sóc.
Những lợi ích mà công nghệ sinh thái mang lại:


Thu hút Ong mật và Ong ký sinh đến bảo vệ ruộng lúa



Giảm chi phí thuốc trừ sâu



Tăng lợi nhuận



Tạo nguồn nguyên, nhiên liệu sạch

II.1.3.2. Công nghệ sinh thái bảo vệ môi trường
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, loài người phải bắt đầu tìm cách giải
quyết vấn đề ô nhiễm môi trường bằng các biện pháp khác nhau. Trong đó, các biện pháp
công nghệ thái học ngày càng tỏ ra ưu việt hơn so với các biện pháp khác. Nói chung,
hiện nay vấn đề bảo vệ môi trường được giải quyết theo ba hướng sau:
 Phân hủy các độc chất vô cơ và hữu cơ; phục hồi các chu trình trao đổi chất
của C, N, P và S trong tự nhiên; thu nhận các sản phẩm có giá trị ở dạng nhiên liệu hoặc
các hợp chất hữu cơ.
 Xử lý chất thải, như: xử lý sinh học hiếu khí, xử lý bằng lên men phân hủy
yếm khí.
 Thu nhận các chất có ích từ lên men yếm khí, như: xử lý các dạng nước thải
khác nhau và tái sử dụng chúng để phục vụ cho các ngành công nghiệp nặng.
 Xử lý các chất thải công nghiệp như: xử lý chất thải công nghiệp chế biến
sữa, xử lý chất thải công nghiệp dệt.
5


 Dùng vi sinh vật để khả năng ăn dầu để xử lí các sự cố tràn dầu hay ô nhiễm
dầu.
II.1.3.3. Công nghệ sinh thái trong năng lượng
Như chúng ta đã biết, năng lượng có vai trò rất quan trọng trong đời sống, sinh

hoạt và sản xuất của con người. Mọi hoạt động từ nấu ăn, đun nước thường ngày cho đến
các hoạt động sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp bắt buộc phải có năng lượng mà chủ
yếu là xăng, dầu, gas…đều có nguồn gốc từ năng lượng hóa thạch. Việc sử dụng năng
lượng hóa thạch đã mang lại những thay đổi to lớn trong xã hội loài người, nâng cao trình
độ phát triển của xã hội, đem lại cuộc sống ấm no hơn. Tuy nhiên việc sử dụng nhiên liệu
hóa thạch gây nên sự tàn phá môi trường, khan hiếm các nguồn tài nguyên, biến đổi khí
hậu…, đang đặt con người trước những thách thức của sự phát triển. Trước những thách
thức này, người ta nhận thấy rằng việc ứng dụng công nghệ sinh thái vào năng lượng là
chìa khóa để giải quyết vấn đề, vượt qua các trở ngại của quy luật phát triển. Công nghệ
sinh thái sẽ giúp chúng ta khắc phục các nhược điểm của nhiên liệu hóa thạch đó là việc
thải ra CO2 một loại khí gây nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính dẫn đến biến đổi khí hậu
toàn cầu. Ngoài ra năng lượng hóa thạch không phải là nguồn tài nguyên vô tận, đến một
lúc nào đó chúng sẽ bị cạn kiệt, do vậy con người không thể trông đợi mãi vào chúng mà
phải tìm ra được nguồn năng lượng mới an toàn hơn, thân thiện hơn để thay thế, mà công
nghệ sinh thái có thể giúp chúng ta việc này.
Vai trò của công nghệ sinh thái trong năng lượng
 Nghiên cứu tạo ra nguồn năng lượng mới, an toàn, thân thiện với môi
trường
 Khắc phục hậu quả môi trường của việc khai thác và sử dụng năng lượng
hiện nay
II.1.3.4. Các hoạt động khác của công nghệ sinh thái hiện nay


Công nghệ sạch: liên quan đến sự thay dổi quy trình sản xuất, thay đổi công

nghệ và thay đổi nguyên liệu đầu vào.
6




Công nghệ phân hủy sinh học: dùng các cơ thể sống phân hủy các chất độc

thành các chất không độc như nước, khí CO2 và các vật liệu khác. Bao gồm công nghệ
kích thích sinh học: bổ sung chất dinh dưỡng để kích thích sự sinh trưởng của các vi sinh
vật phân hủy chất thải có sẵn trong môi trường, công nghệ bổ sung vi sinh vật vào môi
trường để phân hủy chất ô nhiễm, công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại và các chất ô nhiễm
khác bằng thực vật và nấm.


Dự phòng môi trường: phát triển các thiết bị dò và theo dõi môi trường, đặc

biệt dò nước và khí thải công nghiệp trước khi giải phóng ra môi trường.


Sử dụng các hệ sinh thái tự nhiên để tái tạo tài nguyên



Hệ sinh thái nhân tạo để xử lí nước, đất, không khí



Kiến tạo cảnh quan đô thị, phục hồi tài nguyên đất, tài nguyên thực vật cho

vùng nông thôn
II.2 Tổng quan về chất thải hữu cơ nông nghiệp
II.2.1. Khái niệm và nguồn gốc
Chất thải rắn hữu cơ là các chất thải có chứa các hợp chất hữu cơ(C, H, N, S, P) có
khả năng dễ dàng phân hủy sinh học (phân hủy trong điều kiện tự nhiên.) VD: rau quả,

cơm thừa… hay nói một cách đơn giản: Chất thải rắn hữu cơ là rác thải có nguồn gốc từ
sinh vật (thực vật, động vật). Chúng có “tuổi thọ” thấp nhất, tồn tại trong môi trường với
thời gian ngắn rồi biến mất.
Chất thải rắn hữu cơ trong nông nghiệp là các chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ các
hoạt động sản xuất nông nghiệp như:
 Trồng trọt: gieo cấy, thực vật chết, rơm rạ, vỏ nông sản sau thu hoạch, lá
cành qua cắt tỉa, xác bã sau chế biến…
 Chăn nuôi: chăm sóc gia súc gia cầm, vệ sinh chuồng trại, các hoạt động
giết mổ, phân gia súc gia cầm...
7


 Các loại rác thải của vùng nguyên liệu công nghiệp, như: vỏ hạt cà phê, vỏ
lạc, bã mía, v.v...


Phế liệu nhà máy giấy, nhà máy sợi

 Phế thải của làng nghề chế biến tinh bột
Về mặt hóa học, các rác hữu cơ ấy chứa các phân tử lớn mà tuỳ theo loại rác có thể
giàu polysaccarit, protein, lipit, hoặc hỗn hợp của chúng, v.v....
II.2.2. Thành phần của chất thải hữu cơ
Các thành phần của rác thải hửu cơ, tất cả, đều là từ xác động vật, thực vật hoặc
các bộ phận của chúng. Do vậy, rác thải hửu cơ cũng có thành phần hóa học như thành
phần cơ thể sống, trong đó các nhóm chất quan trọng (về lượng) là cacbonhydrat, protein
và lipit. Tất cả chúng đều là những phần tử lớn (polime) gồm nhiều gốc liên kết với nhau.
Cacbonhydrat có thành phần tỷ lệ lớn trong sinh khối rác thải hửu cơ. Những nhóm
chính của cacbonhydrat gồm: xenluloza, hemixenluloza, lignin, pectin và tinh bột.
II.2.3. Hiện trạng chất thải hữu cơ ở Việt Nam.
Tổng quan

Nông nghiệp chiếm một tỉ trọng khá lớn trong nền kinh tế nước ta. Không chỉ cung
cấp lương thực cho quốc nội mà còn xuất khẩu một lượng lớn sáng nước ngoải:
Sản lượng nông nghiệp năm 2014:
Trồng trọt
Sản phẩm
Lúa gạo
Rau
Chè
Cà phê

Chăn nuôi
Sản

lượng

(nghìn tấn)
45000
147,4
132,1
641,7

Sản phẩm
Thịt trâu
Thịt bò
Thịt heo
Thịt gia cầm

Sản

lượng

( nghìn tấn)
86,9
292,9
3400
875

8


Qua đó ta có thể thấy sản lượng các sản phẩm tạo ra từ hoạt độn sản xuất nông
nghiệp là vô cùng lớn, ước tính tổng giá trị lên tới 830 nghìn tỉ đồng đem lại nguồn tài
chính dồi dào cho nền kinh tế. Tuy nhiên qua quá trình sản xuất chế biến một phần lớn
các phụ phẩm (rơm, rạ, chất thải gia súc gia cầm, thực vật chết) đều không được xử lí triệt
để hoặc xử lí sơ xài gây ra lãng phí một nguồn tài nguyên năng lượng đáng kể mà còn gây
ô nhiễm môi trường..
Nếu như không xử lí triệt để tương lai cho dù tạo ra bao nhiêu sản phẩm, giá trị có
lớn như thế nào thì so với chi phí chi ra để khắc phục hậu quả ô nhiễm môi trường hay
việc lãng phí một nuồn nguyên liệu lớn cũng như muối bỏ biển mà thôi.
Trồng trọt
Trong nông nghiệp trồng trọt có quy mô lớn nhất cũng như tạo ra lượng chất thải
và phụ phẩm nông nghiệp phát sinh chim đa số trong chất thải nông nghiệp. Sau đây
chúng ta cùng nhìn hiện trạng này thông qua hai ví dụ tiêu biểu:
Lúa nước: là loại cây lương thực chính ở nước ta với khoảng 7, 5 triệu hecta đất
trồng lúa mỗi năm tạo ra lượng rơm thải lêm tới 76 triệu tấn. Tuy nhiên lượng rơm thải
này hiện nay không được tính toán trong thống kê lượng chất thải phát sinh ở địa phương
cũng như trên toàn quốc.bên cạnh đó còn có các phụ phầm khác như vỏ trấu, thực vật
chết…
Đối với rơm rạ một phần nhỏ thường được sử dụng làm thức ăn cho gia súc hay
phân bón, tuy nhiên phần còn lại thường đem đi đốt bỏ ngay tại ruộng. Hiện tượng này

ngày càng phổ biến không chỉ ở những vùng quê Bắc Bộ: Hưng Yên, Nam Định, Thái
Bình...mà còn cả ở Đồng Bằng sông Cửu Long vựa lúa lớn nhất nước. Nguyên nhân chủ
yếu là do ngày nay việc xuất hiện cụng những loại chất đốt nhứ khí gas hay than đã thay
thế rơm rạ cho nên phần rơm rạ dư được xử lí sơ xài bằng cách đốt hay thậm chí vứt trực
tiếp vào kênh rạch đường xá. Quá trình đốt này rất nguy hiểm bởi chúng tạo ra các loại
khí như CO, CO2, NOX, SO2 và một số khí độc hại. Khi không cháy hết chúng tạo ra khí
9


Anđêhit và bụi mịn, đặc biệt vào những ngày nắng nóng chúng kết hợp với lớp không khí
sát mặc đất tạo nên khói mù.
Hiện nay một số công nghệ nhằm tái sử dụng phụ phẩm của cây lúa đang được áp
dụng:
 Dùng rơm làm môi trường trồng nấm
 Ủ rơm làm thức ăn cho gia súc
 Xử lí rơm làm phân bón
 Dùng vỏ trấu đốt lò hơi

Hình: ứng dụng của rơm rạ.
Mía đường: là loại cây công nghiệp quan trọng ở nước ta, Mỗi năm nước ta sản
xuất gần 2 triệu tấn mía đường song song đó lượng phụ phẩm từ quá trình này cũng vô
cùng to lớn.
Tính riêng ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long: Lá mía phế thải (2.47 triệu tấn/
năm), Bã mía (1, 42 triệu tấn/năm).
Với số lượng lớn chất thải sau sản xuất như vậy nhưng thực tế là hiện nay phần lớn
các nhà máy đều không có nơi chứ hay phương pháp xử lí bã mía sau sản xuất hay có
10


chăng cũng chỉ là nơi chứa rất nhỏ. Phương pháp thường được lựa chọn là đổ trực tiếp ra

ngoài môi trường xung quanh hay để chúng tự phân hủy. Điểu này gây tác hại rấ lớn
không chỉ gây ô nhiễm môi trường xung quanh mà còn phí phạm một nguồn tài nguyên
bã mía rất lớn
Như vậy với cách làm hiện nay vô hình chung đã lãng phí một nguồn nguyên liệu
vô cùng lớn khi mà bã mía có rất nhiều ứng dụng:
 Chất đốt cung cấp nhiệp cho nhà máy điện lò lơi
 Sản xuất bột giấy
 Đệm lót chuồng trại
 Vật liệu lọc nước
 Ủ lên men làm thức ăn gia súc phân bón
 Giá thể trồng nấm mèo, linh chi
Chăn nuôi:
Chăn nuôi ở nước ta đang là một trong những ngành có bước phát triển mạnh mẽ,
đáp ứng nhu cầu lương thực trong nước cũng như xuất khẩu. Theo số liệu của Tổng cục
thống kê, năm 2014 đàn lơn nước ta có khoảng 26, 76 triệu con, đàn trâu bò khỏang 7, 75
triệu con, đàn gia cầm khoảng 327, 69 triệu con. Tính theo số đầu gia súc này lượng chất
thải hàng năm là 76 triệu tấn
Tuy nhiên với số lượng chất thải khổng lồ như vậy chỉ có khoảng từ 40-70% là
được xử lí còn lại là thải trực tiếp ra sông hồ, kênh rạch. Nguyên nhân là đặc điểm nển
nông nghiệp nước ta tuy phát triển nhưng phần là chăn nuôi theo hộ gia đình có quy mô
nhỏ thường xây dựng gần khu dân cư do đó không những không có nơi nhằm xủ lí chất
thải mà còn tang nguy cơ ô nhiễm cho người dân xung quanh. Còn với các trang trại chăn

11


nuôi tuy được xây dựng xa khu dân cư nhưng biện pháp xử kí thường là chôn lấp do thiếu
kinh phí công nghệ.
Hiện nay những biện pháp chủ yếu được người nông thôn chọn giải quyết là: Xử kí
bằng công nghệ khí sinh học (biogas), Ủ làm phân bón cho cây trồng nhưng cũng chỉ

được áp dụng ờ một vài địa phương nhất định mà chưa có một chương trình cụ thể cho
toàn quốc.
II.2.4. Tác động của chất thải hữu cơ.
II.2.4.1. Tác động đến môi trường.
Hiện nay nước ta chưa có một quy trình xử lí chất thải nông nghiệp cụ thể nào do
thiếu thốn về phương tiện kĩ thuật, nhân lực. Biện pháp thường được chọn để giải quyết là
chôn lấp và đốt bỏ điều này đã gây tác hại nghiêm trọng đến môi trường:
 Không khí:
-

Do việc xử lí bằng đốt bỏ đã thải vào môi trường các loại khí như CO,
CO2 khói và tro bụi tang lên nhanh chóng góp phần tạo hiện tượng nóng
lên toàn cầu.

-

Khi vân chuyển và lưu giữ các chất thải sẽ phát sinh mùi do quá trình
phân hủy như NH3, H2S, Phenol, Cl2…gây ô nhiễm không khí. Bên cạnh
đó là mùi hôi thối của chất thải động vật từ các cơ sở chăn nuôi gần khu
dân cư cũng làm ô nhiễm không khí

 Nước: Việc xử lí chất thải bằng cách đổ trực tiếp vào sông hồ gây ô nhiễm
nước, là tắc nghẽn đường nước lưu thông, giảm diện tích tiếp xúc của nước với
không khí dẫn tới giảm DO trong nước. Chất thải hữu cơ phân hủy gây mùi hôi
thối, gây phú dưỡng hóa làm hệ thủy sinh suy yếu.

12


 Tại tỉnh Hà Nam: Nước thải chăn nuôi mang theo chất thải rắn chảy ra ao hồ

của thôn đã khiến 100% diện tích ao hồ bị ô nhiễm không sử dụng được,gần
28% ao hồ bị phú dưỡng hóa.
 Đất đai: Trong hoạt đông nông nghiệp việc phun thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ
thực vật đã dân tới ô nhiễm môi trường đất, trong đất tồn tại lượng lớn chất hóa
học gây chết hệ vi sinh vật dưới đất tạo điều kiện cho nấm và sâu bệnh hại phát
triển gây bệnh cho cây.
II.2.4.2. Ảnh hưởng đến con người.
Ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí gây tác động không nhỏ đến sức khỏe và
điều kiên sống của người dân:
 Việc các hộ chăn nuôi gần khu dân cư khiến mùi hôi thối từ các chất thài do
những hộ này phát gây ảnh hưởng tới chất lượng sống cùa họ. Trong một điều
tra tại Thái Nguyên với 113 hộ gia đình chăn nuôi 20 con lợn trở lên thì 50%
các hộ có nhà xây gần chuồng hoặc gần giếng nước gần chồng lợn thì tỷ lệ
nhiễm giun đũa, giun tóc, giun móc, trứng giun của người chăn nuôi cao gấp
hai lần so với người chăn nuôi , và có sự tương quan tỉ lệ thuận giữa tỉ lệ nhiễm
ký sinh trùng đường rột với ký si trùng trong đất.( Đại học Y khoa Thái
Nguyên,2008).
 Các chất thải hữu cơ khó phân hủy tồn dư trong đất do chôn lấp có khả năng
tích lũy trong nông sản, ttrong mô tế bào động vật có thể gây hàng loạt bệnh
nguy hiểm cho con người như vô sinh quái thai, dị tật, tim mạch, thần kinh, ung
thư và có thể di chứng cho thế hệ sau.
 Ô nhiểm không khí do khói bụi từ việc đốt rác thải nông nghiệp gây các bênh
về viêm đường hô hấp hay thậm chí là ung thư phổi

13


 Chưa có một số liệu cụ thể nhưng nếu xem lượng chất thải nông nghiệp là
những nguồn năng lượng, nguyên liệu đáng lẽ có thể tái chế nhằm sử dụng cho
các hoạt động khác thì mỗi năm thiệt hại kinh tế của chúng ta là không hề nhỏ.

II.2.5. Hiện trạng xử lý chất thải hữu cơ nông nghiệp ở Việt Nam và thế giới.
II.2.5.1. Việt Nam.
Các quá trình xử lý sinh học rác hữu cơ do con người thực hiện chính là sự bắt
chước những gì diễn ra trong tự nhiên. Nói cách khác, xử lý sinh học rác thải hữu cơ dựa
vào hoạt động phân huỷ của vi sinh vật nhằm phân hủy chất hữu cơ của rác.
Các biện pháp:
Ủ đống (composting)
Đây là hình thức xử lý được coi là đơn giản nhất và với quy mô nhỏ nhất. Rác
được ủ thành đống hoặc luống, nổi trên mặt đất hoặc chìm dưới hố, hoặc nửa nôỉ nửa
chìm. Đống ủ có thể được trát kín bằng bùn. Trong trường hợp này, suốt quá trình ủ, oxy
sẽ được tiêu thụ dần đến hết, và điều kiện chuyển từ hiếu khí sang kị khí; nhiệt độ có thể
tăng lên đến 60-70oC. Nếu đống ủ không được trát kín, nó cũng có thể được đảo xới định
kỳ để được cung cấp oxy vào bên trong.
Hình thức ủ đóng có thể được áp dụng không những với rác thải sinh hoạt mà còn
với rác thải sản xuất của làng nghề, loại giàu tinh bột (chế biến sắn, làm bún, miến, v.v...),
với phế thải công nghiệp: công nghiệp cà phê (vỏ hạt cà phê), công nghiệp đường (bã thân
cây mía), công nghiệp giấy (phế liệu từ thực vật), phế thải nông nghiệp (rơm, rạ), và với
phế thải chăn nuôi (phân và nước tiểu gia súc và gia cầm).
Thời gian ủ dài hay ngắn là tuỳ thuộc vào quy mô đống ủ, tuỳ nguyên liệu ủ và
điều kiện hiếu khí hay kị khí. Có thể kết hợp một giai đoạn hiếu khí với một giai đoạn kị
khí.
Sản phẩm của sự ủ đống được gọi là phân ủ (compost), cũng giống như của quá
trình phân huỷ chất hữu cơ trong tự nhiên, là hỗn hợp của các chất hữu cơ đơn giản (các
14


sản phẩm trung gian của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp) và các chất vô cơ.
Hỗn hợp này tương đương với mùn trong tự nhiên, vì thế có thể được dùng làm phân bón
hữu cơ, dùng cho trồng trọt. Khi bón vào đất, chúng được các nhóm vi sinh vật đất phân
huỷ tiếp tới các chất vô cơ mà cây hấp thụ được. Trong quá trình ủ đống nói trên, nếu đảm

bão giữ được nhiệt sinh ra (tới 60-70oC) thì hầu hết vi sinh vật gây bệnh (vốn không sinh
bào tử), và cả trứng giun, sán bị giết chết, nên phân ủ nói chung không đáng lo ngại về
mặt vệ sinh.
Trong một số trường hợp, để tăng cường quá trình phân huỷ trong đống ủ, người ta
bổ sung các chế phẩm vi sinh vật gồm các tế bào sống đã được lựa chọn. Đó có thể là chế
phẩm đơn chủng, hoặc đa chủng có những hoạt tính mong muốn, ví dụ phân huỷ một loại
chất nhất định, ở điều kiện hiếu khí, hay kị khí, hoặc vi hiếu khí.

Hình: Quy trình ủ rơm rạ.
Một số chủng đã được dùng làm chế phẩm là thuộc các chi Cellulomonas,
Trichoderma, Aspergillus, và Penicillium.
Tại Viện Công nghệ môi trường (Viện KH - CN Việt Nam) đã nghiên cứu và sản
xuất thành công, một loại chế phẩm vi sinh mới dùng để xử lý phế thải hữu cơ thành phân
bón hữu cơ: Cụ thể, Viện đã phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật ưa nhiệt bao
15


gồm 30 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt thuộc nhóm xạ khuẩn Streptomyces và 20 chủng vi
khuẩn ưa nhiệt thuộc giống Bacillus. Các xạ khuẩn và vi khuẩn này có ưu điểm là sinh
enzym (men)có tác dụng phân hủy mạnh các chất hữu cơ trong chất thải như rác thải sinh
hoạt, rơm rạ, bả rong riềng than bùn, phân gia súc, gia cầm… ở nhiệt độ cao (từ 50 - 60
độ C trở lên) thành phân bón hữu cơ.Trong một gam chế phẩm có chứa hàng chục tỷ tế
bào vi sinh vật hữu hiệu. Tất cả các chủng vi sinh vật tuyển chọn dùng để sản xuất các chế
phẩm vi sinh vật đều đã được nghiên cứu kỹ các đặc điểm sinh học để khẳng định được
chúng không độc hại cho con người, vật nuôi và môi trường. Sau khi xử lý phế thải bằng
vi sinh vật đã tạo ra được sản phẩm phân hữu cơ sạch, an toàn. Các loại rau, củ, quả như
cà chua, cà rốt, bắp cải, đậu tương sinh trưởng nhanh, năng suất cao, khả năng chống chịu
sâu bệnh tốt hơn (so với cây trồng đối chứng chỉ bón đơn thuần bằng phân hóa học hoặc
phân tươi không qua ủ), không có ký sinh trùng gây bệnh như giun, sán…
Sản xuất nhiên liệu từ trấu: than trấu, củi trấu là lựa chọn tối ưu để thay thế nhiên

liệu hóa thạch, đặc biệt ở nước SX nông nghiệp như Việt Nam. Làm nguyên liệu sản xuất
than tổ ong: thành phần có 60% chất thải hữu cơ từ làng nghề và 40% than cám thông
thường. Than hữu cơ đã cháy hết có thể tái tạo sử dụng làm phân bón.
II.2.5.2. Thế giới.
Sản xuất điện năng từ rơm:
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một nhà máy khí sinh học chưa từng có chạy
hoàn toàn bằng phế thải nông nghiệp: Rơm. Nhà máy sẽ sản xuất ra nhiều khí sinh học
hơn 30% so với những nhà máy trước đây. Viện công nghệ gốm sứ và hệ thống IKTS tại
Dresden (CHLB Đức) đã triển khai một nhà máy khí sinh học chưa từng có.
“Tại nhà máy thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi chỉ dùng phế liệu của nông
nghiệp là lõi ngô và rơm lúa mì mà không dùng đến hạt. Bằng nguồn nguyên liệu ít giá
trị này chúng tôi đã sản xuất được khí sinh học với hiệu suất cao hơn các công nghệ
truyền thống tới 30%” – Michael Steller. Chủ nhiệm khoa IKTS nói.

16


Hình: Nguyên liệu rơm hoặc lõi ngô.
Thời gian để phân huỷ phế liệu (quá trình ủ) tại nhà máy có thể giảm từ 50 đến
70%. Sinh khối thường lưu giữ trong các thiết bị lên men để tạo ra khí sinh học trong 80
ngày. Nhờ tìm ra được phương pháp tiền xử lý, việc ủ trong các nhà máy thử nghiệm của
nhóm các nhà khoa học nói trên chỉ mất 30 ngày. “Lõi ngô (hoặc rơm) chứa xenlulôz
không bị lên men trực tiếp. Nhưng tại nhà máy của chúng tôi, xenlulôz bị men phân huỷ
trước khi ủ”. Steller giải thích.
Các nhà nghiên cứu cũng tối ưu hoá được quy trình chuyển hoá khí sinh học thành
điện năng, Họ chuyển khí đến một pin nhiên liệu nhiệt độ cao với hiệu suất chuyển hoá
thành điện năng lên tới 40 đến 55%. Trong khi đó, các động cơ khí thường dùng cho mục
đích này chỉ thực hiện được hiệu suất trung bình 38% vì nhiệt rất khó chuyển hoá thành
điện năng. Ngoài ra, vì pin nhiên liệu vận hành ở 850 độ C, nên có thể tận dụng trực tiếp
nhiệt năng để làm nóng hoặc cung cấp cho mạng lưới sưởi ấm tại các thành phố. Nếu

cộng gộp cả hiệu suất điện và nhiệt, thì pin nhiên liệu sẽ đạt được hiệu suất chung lên tới
85%, trong khi hiệu suất như vừa nói của động cơ đôt thông thường không vượt dược quá
38%.
Nhà máy thử nghiệm có công suất 1,5 kilowatt, đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của
một hộ gia đình. Các nhà nghiên cứu sẽ trình bày quan niệm và kết quả nghiên cứu đầy
17


triển vọng của họ tại Hội chợ Hanover tổ chức từ 20 đến 24 Tháng Tư năm nay. Giai đoạn
kế tiếp của Dự án, theo các nhà khoa học là phối hợp với các đối tác công nghiệp để nâng
quy mô thử nghiệm lên công suất 2 megawatt.
II.3. Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lí chất thải hữu cơ nông nghiệp trong
trồng trọt.
II.3.1. Sử dụng chế phẩm sinh học biến rơm rạ thành phân bón hữu cơ.

Hình: rơm rạ đốt trên đồng ruộng.
Theo phân tích, thành phần hóa học của rơm rạ tính theo khối lượng khô gồm
xenluloza, đạm hữu cơ, chất béo. Nếu tính theo nguyên tố thì carbon (C) chiếm 44%,
hyđrô (H)- 5%. Oxygen (O)- 49%, N- khoảng 0,92%, và một lượng rất nhỏ photpho (P),
lưu huỳnh (S), kali (K). Đó là điều gây cản trở việc sử dụng rơm, rạ một cách kinh tế.
Đề góp phần giảm thiểu ô nhiễm sử dụng chế phẩm sinh học biến rơm rạ thành
phân bón hữu cơ thử nghiệm thành công tại nhiều địa phương khác nhau (Thái Bình, Nam
Định, Thanh Hóa, Hòa Bình, Hưng Yên, Hà Nội...) đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, được
các chuyên gia nông nghiệp và bà con nông dân đánh giá cao.
Như chúng ta biết, trong tự nhiên, tất cả các chất hữu cơ tự nhiên đều bị nhóm này
hay nhóm khác của vi sinh vật phân huỷ, trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí. Chất hữu
cơ càng phức tạp bao nhiêu thì sự phân huỷ nó càng phải trải qua nhiều giai đoạn, do
nhiều nhóm vi sinh vật kế tiếp nhau phân huỷ, trước khi tới sản phẩm cuối cúng là các
chất vô cơ. Tuỳ theo loại chất hữu cơ bị phân huỷ, các sản phẩm cuối cùng có thể là CO 2,
18

CH4, H2O, NH3, NO2, H2S, v.v... Như vậy một sản phẩm của phản ứng phân huỷ nào đó có
thể tích luỹ trong môi trường tự nhiên nơi nó được sinh ra, cũng như có thể được phân
huỷ trong một phản ứng tiếp theo, nhờ một nhóm vi sinh vật khác.
II.3.1.1. Chế phẩm sinh học FITO-BIOMIX-RR
Thành phần lignocellulose trong rơm, rạ khó phân hủy sinh học. Chế phẩm có tên là
Fito-Biomix RR, bao gồm các vi sinh vật hữu ích: nấm men, nấm mốc, vi khuẩn, xạ
khuẩn,…Chế phẩm Fito-Biomix RR là một hỗn hợp vi sinh vật xử lý rơm, rạ và vi sinh
vật kháng bệnh cho cây trồng có mật độ ≥ 107 CFU/g, các nguyên tố khoáng, vi lượng…
có tác dụng phân giải triệt để rơm, rạ sau thu hoạch thành phân bón hữu cơ vi sinh giàu
dinh dưỡng phục vụ sản xuất nông nghiệp.
Chế phẩm sinh học FITO-BIOMIX-RR được sử dụng phổ biến nhất do Công cổ
phần công nghệ sinh học Hà Nội sản xuất đã được cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích
số HI-2010 của Cục Sở hữu trí tuệ - Bộ Khoa học và Công nghệ.
o Chuẩn bị xử lý:
 Xác định lượng rơm rạ cần xử lý.
 Lựa chọn địa điểm ủ: Địa điểm ủ xử lý gần nguồn nguyên liệu (rơm rạ).
 Thuận tiện và hợp lý với nguồn nước khi bảo quản xử lý theo quy mô hộ gia
đình nên tập trung để tiện quản lý kỹ thuật
 Chuẩn bị đủ lượng chế phẩm sinh học, phân hóa học bổ sung và một số vật tư
o

cần thiết.
Quy trình biến rơm rạ thành phân bón hữu cơ được thực hiện thông qua các bước

19


Hình: quy trình chuyển hóa rơm rạ thành phân.

 Rơm rạ tươi sau thu hoạch được chất đống với chiều rộng 2 m, cứ mỗi lớp
30cm tưới một lượt dung dịch chế phẩm Fito-Biomix RR, bổ sung thêm NPK
và phân chuồng nếu có. Trong quá trình ủ phát hiện chỗ nào chưa đảm bảo độ
ẩm thì tưới bổ sung thêm để cho nguyên liệu hoại hoàn toàn.
 Tiến hành ủ rơm rạ bằng cách sử dụng nilon, bạt, tải rách, bùn che đậy kín
đảm bảo nhiệt độ ủ từ 45-50 độ C.
 Sau 10 đến 15 ngày tiến hành kiểm tra và đảo trộn. Điều này làm cho rơm rạ
vụn thêm do tác động cơ học, đảm bảo độ ẩm cũng như nhiệt độ của đống ủ
20


luôn trong mức tối ưu, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy rơm rạ diễn ra
nhanh chóng và triệt để.
 Sau 25 đến 30 ngày rơm rạ phân hủy thành phân ủ hữu cơ. Nếu phân hủy tốt,
sẽ chuyển sang màu nâu, vi khuẩn, nấm mốc phát triển tốt, rơm rạ phân hủy
được khoảng 80-85%. Hàm lượng cacbon tổng số giảm, hàm lượng đạm, lân
hữu hiệu, mật độ các vi sinh vật đều tăng. Thành phẩm phân hữu cơ từ rơm rạ
được sử dụng bón ngay cho vụ kế tiếp hoặc bảo quản để sử dụng cho vụ sau.
 Sau mỗi vụ thu hoạch 1ha lúa sẽ thu được 6 tấn rơm rạ, nếu đem đốt sẽ mất đi hơn
5, 5 triệu đồng, trong khi cùng khối lượng rơm rạ ấy nếu đem xử lý bằng chế phẩm
sinh học sẽ thu được khoảng 400kg phân hữu cơ, giảm từ 20-30% lượng phân bón
hóa học, năng suất cây trồng tăng từ 10-15%. Người nông dân sẽ không phải bỏ
tiền mua phân hóa học khi có phân bón hữu cơ được tạo ra từ chính rơm rạ sau thu
hoạch góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất và gia tăng giá trị kinh tế cho bà con
nông dân. Ngoài ra vấn đề môi trường được bảo vệ, tăng độ phì cho đất và nâng
cao năng suất, chất lượng cây trồng.

 Vd: 200g chế phẩm Fito-Biomix RR và 5kg phân NPK dùng cho 1 tấn rơm rạ sau
quá trình ủ 1 tháng sẽ thu được 1 lượng phân hữu cơ được xác định bằng
khoảng 9kg đạm, 9kg lân và 20kg kali.

II.3.1.2. Ứng Dụng Chế Phẩm Sinh Học (Nấm Trichoderma).

21


Hình : Sản phẩm Trichoderma và hoạt động ủ rơm rạ.

Hình: Rơm rạ sau thu hoạch bằng máy phân bố đều trên ruộng.
Tại Việt Nam nói chung và Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng cây lúa có một vai
trò rất quan trọng, diện tích gieo trồng chiếm gần 4 triệu ha, do đó lượng rơm rạ thải ra
sau thu hoạch chứa nguồn hữu cơ rất lớn. Tuy nhiên, rơm rạ nếu để tự nhiên sẽ cần thời
22


gian phân hủy rất lâu, và do tỷ lệ C/N rất cao nên nếu cày vùi rơm rạ trực tiếp vào đất, sẽ
gây hiện tượng bất động dinh dưỡng trong đất, hoặc trong quá trình phân hủy sẽ gây ra
hiện tượng ngộ độc hữu cơ cho cây lúa (Martin và ctv, 1978; Elliott và ctv, 1981). Do đó
đại đa số nông dân thường đốt bỏ để chuẩn bị đất cho vụ mùa tiếp theo.Theo ước tính nếu
đốt 1 tấn rơm thì sẽ thải ra 36,32 kg khí CO, 4,54 kg Hydrocarbon và 3,18 kg bụi tro
( Jefferey Jacobs và ctv., 1997) và 56,00 kg CO 2 (C.A.M. 1991) góp phần gây hiệu ứng
nhà kính, ô nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm môi trường sống và hệ sinh .
Trong tự nhiên, đất chứa nhiều vi sinh vật sống chung với nhau. Chúng cạnh tranh
nhau về không gian sinh sống và chất dinh dưỡng. Một số vi sinh vật gây bệnh cho cây
trồng, số khác là những sinh vật phân hủy các chất hữu cơ nhưng không gây hại cho cây
trồng, số còn lại giúp ích cho cây trồng bằng cách đối kháng với vi sinh vật gây bệnh hoặc
tăng cường khả năng kháng bệnh của cây.
Trichoderma thuộc vào nhóm này, chúng sống trên các xác bã thực vật và các chất hữu cơ
trong đất nhưng không gây hại cho thực vật, một số loài Trichoderma có khả năng ký sinh
trên các loài nấm gây bệnh cho cây. Các nấm bệnh có thể bị Trichoderma ức hế: Pythium,
Phytophthora, Fusarium, Rhizoctonia, Sclerotinia và Verticillium. Trichoderma được xếp

vào nhóm nấm nhỏ, phân bố ở hầu hết các loại đất trên thế giới.
Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) đã
nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm sinh học Trichoderma dạng bột hòa tan,
phun xịt trực tiếp vào bề mặt rơm rạ, giúp xử lý rơm rạ nhanh rút ngắn thời gian phân hủy,
rẻ tiền, hiệu quả cao trong điều kiện sản xuất ở Đồng bằng sông Cửu Long, chế phẩm này
có nguồn gốc sinh học, là sản phẩm thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử
dụng, góp phần bảo vệ sinh thái cũng như bầu khí quyển của chúng ta.
o

Quy trình sử dụng chế phẩm sinh học Trichoderma dạng bột hòa tan như sau:
Sau khi thu hoạch lúa xong (áp dụng với vụ Đông Xuân, vụ Hè Thu và ruộng
phải thu hoạch bằng biện pháp cơ giới), rơm rạ trải đều trên ruộng, cho máy cày

23


vào chặt gốc rạ, làm cho sợi rơm mềm hơn, sau đó tiến hành phun xịt. Quá trình
xử lý đạt hiệu quả cao bà con nông dân cần thực hiện theo các bước:
- Bước 1: Chuẩn bị và phun chế phẩm (sử dụng cho 1 hecta) Hòa 4 kg chế
phẩm vào 40 lít nước, tạo thành dung dịch, dùng tay bóp nhẹ cho bột chế
phẩm hòa tan hoàn toàn vào nước. Tiếp theo, dùng vải lượt phần dung dịch
này để loại bỏ cặn lắng. Sau đó, lần lượt lấy 1 lít dung dịch này cho vào bình
phun (loại bình 16 lít) thêm vào 15 lít nước sạch, quậy đều và bắt đầu phun
trực tiếp vào rơm rạ (phun ướt đều rơm rạ) đến cho hết phần dung dịch còn
lại. Bước 2: Cày vùi rơm rạ Sau khi phun chế phẩm xong, cho máy cày vào
cày lật gốc rạ lại, đảm bảo cho rơm rạ được cày vùi kỹ vào đất. Sau đó, cho
nước vào ruộng và dùng máy xới tay trục và trạc lại cho bằng phẳng và tháo
cạn nước cho ráo mặt đất.

Hình: Máy cày vào cày lật gốc rạ

-

Bước 3: Hoàn tất quá trình, để ruộng trống 5 -7 ngày rồi cho nước vào sạ lúa

bình thường cho vụ mùa kế tiếp.
 Hiện nay, chế phẩm xử lý rơm rạ Trichoderma dạng bột hòa tan có thể phun xịt trực
tiếp trên rơm rạ đang được nhiều nông dân ở An Giang, Cần Thơ ủng hộ và ưa chuộng
 Lợi ích sau sử dụng Trichoderma :
- Tận dụng được phế liệu thực vật làm nguyên liệu sản xuất (phân bón).

24