Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ dầu từ sợi lignoxenluloza phế thải nông nghiệp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (951.22 KB, 56 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------
PHẠM VĂN HÙNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU TỪ
XƠ SỢI LIGNOXENLULOZA PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC
Hà Nội - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------
PHẠM VĂN HÙNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU TỪ
XƠ SỢI LIGNOXENLULOZA PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HĨA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. PHAN HUY HỒNG
Hà Nội - 2018
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá
nhân tơi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phan Huy Hoàng. Các số
liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và
không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của các tác giả khác.
Tơi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Học viên
Phạm Văn Hùng
i
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
LỜI CẢM ƠN
Sau hai năm học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Bách Khoa Hà nội,
bằng sự biết ơn và kính trọng, tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các
phòng, khoa thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và các thầy cơ đã nhiệt tình
giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và làm
Luận văn. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS.
Phan Huy Hoàng, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn cán bộ giảng viên Bộ môn CN Xenluloza – Giấy,
Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội; cảm ơn các Cử nhân Cơng
nghệ Kỹ thuật Hóa học K58, Đại học BKHN: Trần Hải Linh và Nguyễn Diệu Linh thành viên nhóm nghiên cứu; cảm ơn TS. Hồng Anh Tuấn và nhóm nghiên cứu
Trường Đại học GTVT thành phố HCM đã hỗ trợ và cùng tơi hồn thành một số
nghiên cứu trong luận văn này.
Cuối cùng gửi lời cảm sâu sắc đến người thân, bạn bè, đồng nghiệp và đặc
biệt là gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi cũng như ln động viên tơi trong q
trình hoàn thành Luận văn.
Em xin trân trọng cảm ơn./.
Hà Nội, tháng 9 năm 2018
Học viên
Phạm Văn Hùng
ii
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH VÀ CÁC BIỂU ĐỒ ............................................................. vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................3
1.1. Tổng quan về tràn dầu trên biển .......................................................................3
1.1.1. Nguyên nhân và hậu quả tràn dầu..............................................................3
1.1.2. Các phương pháp xử lý ............................................................................10
1.2. Tổng quan về nguyên liệu rơm rạ phế thải .....................................................15
1.3. Tổng quan về polyurethane ............................................................................17
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................18
2.1. Phương pháp phân tích thành phần, tính chất của rơm rạ ..............................18
2.2. Các phương pháp tiền xử lý rơm rạ để tăng khả năng hấp phụ ......................21
2.3. Tạo vật liệu hấp phụ từ Polyurethane độn rơm rạ ..........................................23
2.4. Xác định hệ số hấp phụ dầu của vật liệu chế tạo được...................................25
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................28
3.1. Thành phần hóa học và dung lượng hấp phụ dầu của rơm rạ ........................28
3.2. Nghiên cứu tiền xử lý rơm rạ nhằm tăng khả hấp phụ ...................................29
3.2.1. Tiền xử lý bằng nước nóng ......................................................................30
3.2.2. Tiền xử lý bằng xút ..................................................................................32
3.2.3. Tiền xử lý bằng axit H2SO4 .....................................................................33
3.2.4. Tiền xử lý bằng axit axetic ......................................................................34
3.2.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ................................................35
3.2.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................36
3.2.4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ dịch ...................................................36
iii
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
3.2.5. Lựa chọn quy trình tiền xử lý rơm rạ thích hợp ......................................37
3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ polyurethan và rơm rạ .....................38
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ độn rơm rạ ...........................................38
3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước rơm rạ và thời gian ....................40
3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần polymer .....................................42
3.3.4. Quy trình chế tạo vật liệu.........................................................................43
KẾT LUẬN ..............................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................46
iv
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PP
Polypropylen
PU
Polyurethane
PS
Polystyren
TAIPPI
Hiệp hội kỹ thuật công nghiệp bột giấy và giấy Mỹ
GOST
Tiêu chuẩn của LB Nga
ASTM
Tiêu chuẩn Việt nam
DO
Điesen
v
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các thông số kĩ thuật của dầu Diesel (DO) ..............................................26
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của rơm rạ sử dụng trong nghiên cứu .....................28
Bảng 3.2. Dung lượng hấp phụ dầu của mẫu rơm rạ chưa xử lý ..............................29
Bảng 3.3. Dung lượng hấp phụ dầu của mẫu xử lý bằng nước .................................31
Bảng 3.4. Dung lượng hấp phụ dầu của mẫu xử lý bổ sung xút ...............................32
Bảng 3.5. Dung lượng hấp phụ dầu của mẫu xử lý bổ sung axits sunfuric ..............34
Bảng 3.6. Dung lượng hấp phụ dầu của mẫu xử lý bằng axit axetic ở thời gian khác
nhau ...........................................................................................................................35
Bảng 3.7. Dung lượng hấp phụ dầu của rơm rạ được xử lý bằng axit axetic ở nhiệt
độ khác nhau .............................................................................................................36
Bảng 3.8. Dung lượng hấp phụ dầu của rơm rạ được xử lý bằng axits axetic ở các tỉ
dịch khác nhau...........................................................................................................37
Bảng 3.9. Dung lượng hấp phụ mẫu khi sử dụng rơm rạ kích thước 0,5mm ...........38
Bảng 3.10. Dung lượng hấp phụ mẫu khi sử dụng rơm rạ kích thước 0,7mm .........39
Bảng 3.11. Dung lượng hấp phụ mẫu khi sử dụng rơm rạ kích thước 3mm ............39
vi
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
DANH MỤC HÌNH VÀ CÁC BIỂU ĐỒ
Hình 1.1. Vùng biển Quy Nhơn – Bình Định ơ nhiễm nặng do dầu loang .................5
Hình 1.2. Sự cố tràn dầu từ các kho chứa trên đèo Hải Vân đang gây ô nhiễm
nghiêm trọng vùng biển Vịnh Đà nẵng. ......................................................................8
Hình 1.3. Tràn dầu ở biển Quy Nhơn – Bình Định ...................................................10
Hình 2.1. Hình ảnh thiết bị xử lý rơm rạ ...................................................................22
Hình 2.2. Sơ đồ chế tạo vật liệu hấp phụ dựa trên polyurethane độn rơm rạ ...........23
Hình 2.3. Ảnh vật liệu polyurethan nguyên chất đã được cắt với kích thước
2x2x1mm...................................................................................................................24
Hình 2.4. Ảnh vật liệu hấp phụ với tỷ lệ độn 5% rơm rạ kích thước 0,5mm đã được
cắt với kích thước 2x2x1mm.....................................................................................24
Hình 2.5. Ảnh vật liệu hấp phụ với tỷ lệ độn 15% rơm rạ kích thước 0,5mm đã được
cắt với kích thước 2x2x1mm.....................................................................................25
Hình 2.6. Ảnh vật liệu hấp phụ với tỷ lệ độn 25% rơm rạ kích thước 0,5mm đã được
cắt với kích thước 2x2x1mm.....................................................................................25
Hình 2.7. Hình ảnh thử nghiệm hấp phụ dầu với vật liệu rơm rạ tiền xử lý .............27
Hình 2.8. Hình ảnh thử nghiệm hấp phụ dầu với vật liệu hấp phụ kết hợp rơm rạpolyurethan ................................................................................................................27
Hình 3.1. Ảnh hưởng của kích thước rơm rạ đến hiệu quả hấp phụ .........................40
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thành phần Polymer tới vật liệu hấp phụ.........................43
vii
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm dầu và dầu tràn dù nồng độ dầu trong nước chỉ 0,1mg/l cũng có thể
gây chết các lồi sinh vật phù du và ảnh hưởng lớn đến con non và ấu trùng của các
sinh vật đáy biển. Ô nhiễm biển ở một địa phương có cảng biển lớn là do phần lớn
các loại tàu cá, tàu du lịch, tàu quân sự thường xuyên rửa tàu, xả thải dầu máy, nước
dằn tàu, xả trực tiếp nước thải lẫn dầu xuống biển. Với đặc điểm dầu là một chất
phức tạp, là một chất hữu cơ cao phân tử nên khi xảy ra sự cố tràn dầu thì sẽ tác
động làm ảnh hưởng đến môi trường trong thời gian dài và rất khó xử lý. Chúng
làm thay đổi tính chất hóa lý của nước biển, tác động xấu tới động thực vật và thủy
sinh biển, cả việc làm muối, nuôi trồng thủy sản và du lịch biển. Do đó, nghiên cứu
xử lý ô nhiễm dầu của nước biển là vấn đề cấp thiết hiện nay.
Nước ta là một nước nông nghiệp, giàu tiềm năng sinh khối với sản lượng
thực, thực phẩm hàng năm rất lớn nhưng đi kèm với nó là một lượng lớn phế phụ
phẩm sau thu hoạch (rơm rạ, thân ngô, lõi ngô…). Mặc dù được đánh giá là dạng
nguyên liệu sinh khối tiềm năng nhưng lượng phế thải này chưa được tận dụng hiệu
quả, chủ yếu là do chưa có cơng nghệ chế biến phù hợp đáp ứng hiệu quả kinh tế và
môi trường nhất định. Việc này dẫn đến gây lãng phí lớn nguồn tài nguyên sinh
khối thực vật cũng như nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng.
Ngày nay, sinh khối lignoxenlulo bao gồm gỗ hay các loại thực vật phi gỗ
chứa xơ sợi, trong đó tiềm năng là phế phụ phẩm cây nông nghiệp, rất đa dạng và
có tính chất phù hợp làm ngun liệu sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị. Là nguồn
nguyên liệu tái sinh, và giá thành khơng cao, khơng cịn nghi ngờ gì nữa các dạng
nguyên liệu này là nguồn cung cấp hóa chất, vật liệu thiết yếu cho con người trong
tương lai thay thế nguồn nguyên liệu hóa thạch. Sản xuất vật liệu và hóa chất
“xanh” từ nguồn nguyên liệu lignoxenlulo, là một trong những hướng nghiên cứu
và phát triển cơng nghệ trọng tâm trên thế giới. Vì vậy, việc tận dụng được nguồn
phế phụ phẩm nông nghiệp là rơm rạ để chế tạo vật liệu hấp phụ có dung lượng hấp
phụ cao nhằm xử lý ô nhiễm dầu trên biển là một giải pháp hữu ích giải quyết một
1
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
lúc hai vấn đề môi trường, không những mang lại hiệu quả kinh tế mà cịn cả hiệu
quả về mơi trường cho xã hội.
Do đó, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ dầu từ xơ sợi
lignoxenluloza phế thải nông nghiệp” nhằm thu nhận vật liệu hấp phụ nguồn gốc tự
nhiên có dung lượng hấp phụ cao để xử lý ô nhiễm dầu.
2
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về tràn dầu trên biển
1.1.1. Nguyên nhân và hậu quả tràn dầu
Nguyên nhân tràn dầu nói chung là:
a) Trên đất liền:
+ Rạn nứt các thể tích các ống dẫn dầu: có thế do động đất, các mối hàn
không đảm bảo chất lượng nên xảy ra trường hợp rạn nứt mối hàn khiến dầu bị tràn
ra môi trường.
+ Do phụt bể chứa: Các bể chứa chỉ có một thể tích nhất định, khi lượng dầu
được xả vào bể quá mức sẽ gây ra hiện tưỡng tràn hoặc do sự thay đổi thời tiết làm
cho thể tích dầu tăng lên cũng là nguyên nhân làm dầu từ các bể chứ trào ra.
+ Rị rỉ từ q trình tinh chế, lọc dầu.
+ Rị rỉ từ q trình khai thác, thăm dò trên đất liền.
b) Trên biển:
+ Rò rỉ từ các tàu thuyền hoạt động ngoài biển và trong các vịnh: Các tàu
thuyền đều sử dụng nguồn nhiên liệu là dầu do đó khi các bình chứa dầu của thuyền
khơng đảm bảo chất lượng khiến dầu bị rị rỉ ra biển.
+ Rò rỉ từ các giếng khoan dầu trên vùng biển thềm lục địa: Công tác xây
dựng không đảm bảo làm cho dầu từ các giếng này đi ra môi trường.
+ Các sự cố tràn dầu do tàu và xà lan chở dầu bị đắm hoặc va đâm: Đây là
nguyên nhân rất nguy hiểm không những tổn thất về mặt kinh tế, mơi trường mà
cịn đe dọa tới tính mạng con người.
Tràn dầu là sự giải phóng hydrocacbon dầu mỏ lỏng vào môi trường do các
hoạt động của con người, là một hình thức gây ơ nhiễm. Thuật ngữ này thường
được dùng để chỉ dầu phát tán vào đại dương hoặc vùng ven biển. Dầu có thể là một
loạt các chất khác nhau, bao gồm cả dầu thô, các sản phẩm dầu mỏ tinh chế, dầu
nhờn hoặc dầu trộn lẫn trong chất thải [1,6]:
Theo thông tư của Bộ KHCN $ MT số 2262TT-MTG ngày 29/2/1995: Tràn
dầu là hiện tượng xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dị, khai thác, vận
3
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
chuyển, chế biến, phân phối, tàng trữ dầu khí và các sản phẩm của chúng. Ví dụ các
hiện tượng rị rỉ, phụt dầu, mở đường ống, mở bể chứa, tai nạn đâm và gây thủng
tàu, sự cố tại các dàn khoan dầu khí, cơ sở lọc dầu…làm cho dầu và các sản phẩm
dầu thốt ra ngồi gây ơ nhiễm mơi trường ảnh hưởng xấu đến sinh thái và thiệt hại
đến các hoạt động kinh tế đặc biệt là các hoạt động có liên quan đến khai thác và sử
dụng các tài nguyên thủy sản.
Sự cố tràn dầu xảy ra ngày càng nhiều và tác động của chúng ngày càng lớn,
không chỉ ở các quốc gia có hoạt động khai thác dầu mỏ mới có sự cố tràn dầu mà
cả ở những quốc gia khơng có hoạt động này đều có thể gặp sự cố. Không những
trên Thế giới, sự cố tràn dầu cũng đang là mối lo lớn cho Việt nam. Theo thống kê
của Trung tâm nghiên cứu an toàn dầu khí, từ năm 1987 đến 2001 tại Việt nam đã
xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu tại các vùng sông và biển ven bờ. Riêng TpHCM, tính từ
năm 1993 đến nay đã xảy ra trên 8 vụ tràn dầu với lượng dầu ước tính là 2.520 tấn,
gây thiệt hại hơn 7 triệu USD. Đặc biệt, trong hai năm 2006, 2007 đã liên tục xuất
hiện nhiều sự cố tràn dầu “bí ấn”. Nhất là năm 2007 xuất hiện nhiều vệt dầu ở 20
tỉnh ven biển từ đảo Bạch Long Vỹ xuống Mũi Cà mau. Các tỉnh này đã thu gom
được 1720,9 tấn dầu. Ngày 7/7/2013, một vụ tràn dầu nghiêm trọng đã xảy ra tại
khu vực biển phường Hải Cảng, Quy Nhơn (Bình Định) Vụ tràn dầu xảy ra đã ảnh
hưởng nghiêm trọng khu vực bãi tắm chính của thành phố, đồng thời uy hiếp và gây
thiệt hại nghiêm trọng đến hàng trăm lồng bè nuôi cá trên biển của hàng trăm hộ
ngư dân tại phường Hải Cảng. Mặc dù khối lượng tràn dầu cũng không quá lớn,
nhưng do sự việc xảy ra khá bất ngờ nên sự cố này đã gây thiệt hại lớn về nhiều mặt,
cả về môi trường và kinh tế. Để xử lý hậu quả, chính quyền thành phố Quy Nhơn đã
phải huy động hàng ngàn nhân lực hốt dầu vón cục dày đặc tại bãi biển, vận chuyển
hàng ngàn bao cát nhiễm dầu đem đi xử lý để khắc phục ô nhiễm môi trường ở bãi
biển này. Riêng các hộ dân ni cá lồng bè thì thiệt hại do ô nhiễm khiến cho thủy
sản chết lên đến hàng tỉ đồng
4
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
Hình 1.1. Vùng biển Quy Nhơn – Bình Định ơ nhiễm nặng do dầu loang
Nguyên nhân tràn dầu chỉ có thể xuất phát từ các khả năng chính sau
[1,6]:
• Trên mặt nước biển: Rò rỉ từ các tàu thuyền hoạt động ngồi biển: chiếm
50% nguồn ơ nhiễm dầu trên biển. Do tàu chở dầu trong vùng ảnh hưởng bị sự cố
ngoài ý muốn hoặc cố ý súc rửa, xả dầu xuống biển...
• Trong lịng nước biển: Do rị rỉ các ống dẫn dầu, các bể chứa dầu trong lịng
nước biển...
• Dưới đáy biển: Do khoan thăm dò, khoan khai thác, túi dầu bị rách do địa
chấn hoặc do nguyên nhân khác... Trong tự nhiên có những túi dầu nằm rất sâu dưới
đáy biển nên việc khoan thăm dị rất khó.
Tuy nhiên nếu động đất xảy ra ở ngay khu vực có túi dầu thì khả năng túi
dầu bị vỡ, bị xì là hồn tồn có thể. Mặt khác, trong lịng đất có rất nhiều vi sinh vật
yếm khí, một số lồi có khả năng tiết ra axit làm bào mịn các lớp trầm tích nằm
phía trong hoặc ngồi túi dầu, khí. Giới khai thác dầu khí đã biết lợi dụng khả năng
này của tập đồn vi sinh vật yếm khí trên nhằm góp phần làm thơng thương tốt hơn
các mạch dầu, khí. Tuy nhiên, vi sinh vật này cũng có thể tàn phá lớp trầm tích bên
ngồi dầu mỏ, đến một lúc nào đó thì làm dầu “xì” ra...
• Các tàu thuyền không đảm bảo chất lượng lưu hành trên biển là ngun
nhân chính dẫn tới rị rỉ dầu từ các tàu thuyền (tàu của ngư dân và các tàu chở dầu),
đắm tàu do va vào đá ngầm. Các cơ sở hạ tầng phục vụ khai thác và lưu trữ dầu khí
5
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
khơng đảm bảo tiêu chuẩn nên dẫn đến tràn dầu, thậm chí ở các cực của trái đất các
nhà sản xuất cịn thải nước lẫn dầu và các chất hóa học nguy hiểm ra biển.
Ngồi ra cịn có các ngun nhân chủ quan do hành động thiếu ý thức của
con người đã trực tiếp hoặc gián tiếp khiến dầu tràn ra biển.
Hậu quả tràn dầu gây ra là:
Sự cố tràn dầu gây ra những hậu quả nghiêm trọng về môi trường, kinh tế và
ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Theo thống kê của Cục Môi Trường (Bộ
KHCN $ MT), từ năm 1987 đến 2001 tại Việt nam đã xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu tại
các vùng sông và biển ven bờ của nước ta gây thiệt hại to lớn về kinh tế cũng như ô
nhiễm nghiêm trọng và lâu dài cho môi trường.
Đối với môi trường:
Sựu cố tràn dầu làm ảnh hưởng đến mơi trường đất, khí và đặc biệt gây nguy
hại nghiêm trọng môi trường nước do hầu hết các vụ tràn dầu xảy ra trên biển hay
các kênh rạch nơi có tàu thuyền qua lại. Khi dầu tràn không chỉ để lại hậu quả cho
hiện tại mà còn ảnh hưởng tới thời gian dài sau này.
Dầu tràn làm thay đổi tính chất lý hóa của mơi trường nước; tăng độ nhớt,
giảm nồng độ ô xy hấp thụ vào nước,… dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về sinh vật
biển đặc biệt là các rặng san hô và các lồi sinh vật nhạy cảm với sự thiếu ơ xy. Sự
ơ nhiễm dầu có thể gây nên sự tử vong trên diện rộng san hô và các động vật đáy
khơng xương sống như trai, sị, động vật da gai và loài giáp sát. Các cặn dầu và các
phần tử dầu nhẹ dễ tan trong nước hơn sẽ làm các lồi cá và động vật khơng xương
sống bị nhiễm bẩn (có mùi), đặc biệt là các lồi sống bằng cách ăn lọc.
Hơn nữa, một vỉa đá ngầm bị thối hóa do dầu không phải là nơi hấp dẫn cho
ngành du lịch. Về lâu dài, một rặng san hô lớn bị tiêu diệt sẽ dẫn đến việc xói mịn
lớp nền của vỉa đá ngầm do sóng và các sinh vật gây xói mịn sinh học. Đến một
mức độ nào đó, sự xói mịn bờ biển trên diện rộng sẽ xảy ra. Sự mất bờ biển và
vùng đất ven biển sẽ ảnh hưởng nặng nề đến khả năng phát triển kinh tế xã hội khu
vực.
6
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
- Các bãi cát, bãi bùn (vùng kín gió): Ảnh hưởng của sự cố tràn dầu lên các
bãi cát và bãi bùn phụ thuộc vào kích thước của trầm tích, năng lượng sóng cũng
như các đặc tính lý hóa của dầu. Trong các khu vực tiếp xúc với nhiều nhất với
năng lượng sóng cao, dầu có thể bị thấm sâu bên trong lịng trầm tích đáy. Trong
các trường hợp này, việc ô nhiễm dầu có thể dai dẳng trong thời gian dài và heo thời
gian dầu sẽ rò rỉ ra hoặc tiếp xúc lặp đi lặp lại do việc tái tạo trầm tích do sóng và
thủy triều.
Đối với hệ sinh thái:
Cây đước: do mực nước lên xuống của thủy triều và vị trí ven biển của chúng
nên dễ bị ảnh hưởng bởi ơ nhiễm dầu. Các dịng thủy triều và gió thổi về bờ biển có
thể đem các mảng dầu vào rừng đước, nơi mà tiếp xúc lý hóa với động và thực vật
trong môi trường dẫn đến việc tử vong quy mô lớn.
Môi trường sống trong rừng đước rất đa dạng ni sống rất nhiều lồi cá,
động vật khơng xương sống, chim, các lồi thực vật và đóng vai trị vô cùng quan
trọng đối với các hệ sinh thái biển. Đước là môi trường sống quan trọng và là nơi
nuôi dưỡng nhiều lồi có giá trị thương mại cao. Đước cung cấp đầu vào đáng kể
các chất hữu cơ cho nước biển và gắn kết các trầm tích mịn với nhau. Điều này làm
ổn định các dải đất ven bờ và bảo vệ chúng khỏi xói mịn do sóng, các lớp rong biển,
hồ và đầm lầy: Vì các lớp rong biển, hồ và đặc biệt là đầm lầy xuất hiện nơi nước
nông và thường nổi rõ khi triều thấp, chúng dễ bị tổn thương do ơ nhiễm dầu vì
dịng triều và gió vào bờ có thể đưa vết dầu về phía bờ. Ảnh hưởng của việc suy
thối thảm rong biển, hồ và đầm lầy tương tự đối với đước. Việc suy thối sẽ dẫn
đến các mơi trường sống này bị mất một số cá lớn và vừa, một số loài giáp sát có
giá trị. Điều này sẽ ảnh hưởng đến động vật bậc cao hơn ăn các sinh vật này và
cũng ảnh hưởng đến hệ sinh thái liền kề phụ thuộc vào các mơi trường sống này.
Làm thay đổi tính chất, hệ sinh thái vùng bờ biển. Sóng đánh khoảng 10%
lượng dầu vào đất liền, số dầu đó mang nhiều hóa chất độc, làm hư hại đất ven biển.
7
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
Hình 1.2. Sự cố tràn dầu từ các kho chứa trên đèo Hải Vân đang gây ô nhiễm
nghiêm trọng vùng biển Vịnh Đà nẵng.
Cặn lắng xuống đáy biển làm ô nhiễm trầm tích đáy biển
Làm ảnh hưởng đến khí hậu khu vực, giảm lượng bốc hơi nước dẫn đến giảm
lượng mưa, làm nghèo tài nguyên biển.
Đối với sinh vật
Nhiều người không nhận ra rằng tất cả các loài động vật trong đại dương đều
bị ảnh hưởng bởi sự tràn dầu:
Với dây chuyền thức ăn: Dầu làm nhiễm độc phiêu sinh vật phù du và tảo.
Cá nhỏ ăn sinh vật phù du và tảo, cá lớn ăn cá nhỏ, hải cẩu, cá voi, cá heo, chim và
người ăn cá. Tất cả trúng độc
- Với các lồi sinh vật có vú: Dầu dính vào bộ lơng các lồi có vú, làm mất
đặc tính cách nhiệt. Khi thân nhiệt bị mất, con thú chết. Cá voi và cá heo ngạt thở,
bị chết khi dầu làm ngẹt đường khí quản. Dầu làm gan và thận của rái cá và hải cẩu
trúng độc, chúng thường chết. Hơi từ dầu bốc hơi cũng gây nạn ngộp thở.
- Với các lồi chim: Chim ngộ độc vì cố rỉa lơng khi bộ lơng của chúng dính
dầu. Thường chúng chết sau vài giờ. Khi bộ lơng đã bị dính dầu, thân chim không
8
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
giữ thân nhiệt. Chỉ cần chừng 1 inch trên thân chim hở ra trong vùng khí hậu lạnh là
chim chết. Nếu dính nhiều dầu, vì q nặng, chim khơng bay được và cũng có thể
bơi khơng nổi mà bị chìm. Cho đến một dọt dầu nhỏ cũng có thể làm chim khơng đẻ
trứng được.
- Sinh sản của cá: Cá có thể bị ảnh hưởng của tràn dầu bằng nhiều cách, cụ
thể là tiếp xúc vật lý với vết dầu loang, mang cá hoặc các biểu mơ mỏng bị dính các
sản phẩm dầu khơng tan, việc tiêu hóa gián tiếp hay trực tiếp các con mồi bị nhiễm
bẩn bởi dầu, ngộ độc trứng và ấu trùng và do bị ảnh hưởng bởi môi trường sống của
cá. Về ngắn hạn, các con cá trưởng thành tiếp xúc với dầu thể hiện một số thay đổi
về sinh lý (tăng nhịp tim, thay đổi cân bằng thấm lọc trong hệ hơ hấp và đặc tính
của máu…), biểu hiện ở giảm khả năng hoạt động, ăn uống và khả năng theo bầy,
cũng như xuất hiện các tổn thương ở mang, vây và mắt. Về lâu dài sự ô nhiễm do
dầu dẫn đến việc giảm tốc độ tăng trưởng, sự sinh sản chậm, làm tăng tính dễ bị tổn
thương do bệnh tật và tăng độ tử vong.
- Trên bãi biển, khi dầu tràn vào bờ biển, nếu không được làm sạch sẽ, dầu sẽ
thấm vào đất và cả vùng bờ “chết” và khơng cịn là nơi sinh sống của bất kỳ loài vật
nào.
Đối với kinh tế xã hội và con người
Khi sự cố tràn dầu xảy ra thì gây ra nhiều thiệt hại và tổn thất đối với cả nhà
nước và tư nhân.
Những vụ tràn dầu điển hình ở nước ta
Tàu NEPTUNE ARIES đâm vào cầu cảng CÁT LÁI- TpHCM năm 1994
(tràn 1.864 tấn dầu DO) đền bù 4,2 triệu USD/19 triệu USD theo đánh giá
Tàu FORMOSA ONE tại vịnh Gành Rái – Vũng tàu năm 2001 (tràn 900m3
dầu DO) đền bù 4.744.00 USD/14.2 triệu USD theo đánh giá
Tàu KASCO MONROVA tại Cát Lái – Tp HCM năm 2005 (tràn 518 tấn dầu
DO) khoảng 14,4 tỷ VNĐ
9
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
Hình 1.3. Tràn dầu ở biển Quy Nhơn – Bình Định
Ngồi những thiệt hại trực tiếp về tài sản ra còn có các ảnh hưởng mang tính
chất lâu dài như các cảnh quan du lịch bờ biển, các vùng nuôi trồng, đánh bắt thủy
hải sản…
Gây trở ngại cho giao thông vận tải đường biển
Dầu có ảnh hưởng trực tiếp đến người thơng qua tiếp xúc trực tiếp hoặc hít
thở hơi dầu gây buồn nơn, nhức đầu, các vấn đề về da…Ngồi ra chúng còn gây ra
một số bệnh như ung thư, bệnh phổi, gián đoạn hormon…
Thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế cho người dân. Sự suy giảm sản lượng cá
đánh bắt, hơn nữa cá đánh bắt mang lên bán ở chợ, người tiêu dùng khơng giám ăn,
vì tơm cá có mùi xăng dầu nên buộc người dân phải ngừng khai thác. Sự suy giảm
năng suất của thủy hải sản. Hiểm họa tràn dầu đang buộc dân nuôi ngêu phải đối
mặt với nguy cơ mất trắng hàng ngàn tỷ đồng nếu ngêu bị chết do ô nhiễm dầu.
1.1.2. Các phương pháp xử lý
a. Phương pháp cơ lý
+ Dùng phao quây dầu
10
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
Khi xảy ra sự cố tràn dầu thì biện pháp cơ học được xem là tiên quyết cho
cơng tác ứng phó sự cố tràn dầu tại các sông, cảng biển nhằm ngăn chặn, khống chế
và thu gom nhanh chóng lượng dầu tràn tại hiện trường.
Biện pháp cơ học là quây gom, dồn dầu vào một vị trí nhất định để tránh dầu
lan trên diện rộng bằng cách [7]:
• Sử dụng phao ngăn dầu để quây khu vực dầu tràn, hạn chế ô nhiễm lan
rộng và để thu gom xử lý.
• Dùng máy hớt váng dầu: Sau khi dầu được quây lại dùng máy hớt váng dầu
hút dầu lên kho chứa.
+ Bơm hút dầu
Bơm hút dầu (Skimmers): Khi dầu được cố định bằng phao, bước tiếp theo là
cần phải gỡ bỏ dầu ra khỏi mặt nước. Skimmers là máy hút dầu lên khỏi mặt nước
vào bồn chứa và dầu có thể được phục hồi lại.
Bơm hút dầu tràn (skimmer) được sử dụng để hút dầu loang trên mặt nước.
Tỷ lệ dầu thu gom và công suất của bơm hút dầu tùy thuộc vào loại dầu tràn và loại
bơm hút.
+ Các phụ kiện khác
• Thùng chứa dầu thu gom:
Thùng chứa được sử dụng để chứa tạm thời dầu được hút lên từ bơm hút
hoặc các chất thải nhiễm dầu trong quá trình ứng cứu dầu tràn.
• Ca nơ ứng cứu dầu:
Sử dụng để triển khai phao, thu gom phao, chuyên chở người, phao quay,
neo phao và các phụ kiện ứng cứu khác
b. Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học được dùng khi có hoặc khơng có sự làm sạch cơ học
và dầu tràn trong một thời gian dài. Phương pháp này sử dụng các chất phân tán;
các chất phá nhũ tương dầu - nước; các chất keo tụ và hấp phụ dầu...
+ Chất phân tán
Những chất tăng độ phân tán với thành phần chính là những chất hoạt động
11
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
bề mặt. Những chất hoạt động bề mặt là những hóa chất đặc biệt bao gồm
hydrophilic (phần ưa nước) và oleophilic (phần ưa dầu). Tác nhân phân tán hoạt
động như một chất tẩy rửa. Những hóa chất này làm giảm bớt lực căng mặt phân
giới giữa dầu và nước tạo ra những giọt dầu nhỏ tạo điều kiện để diễn ra việc phân
hủy sinh học và phân tán.
• Mục đích của việc sử dụng chất tăng độ phân tán dầu là để loại bỏ dầu trên
bề mặt của biển và chuyển nó vào trong cột nước làm pha lỗng nồng độ độc hại
của dầu và làm cho dầu bị xuống cấp, giảm sự vận động của dầu
• Phun chất tăng độ phân tán lên dầu tràn trong khi vẫn còn trên biển có thể
là hiệu quả nhất, nhanh chóng và cơ động có ý nghĩa trong việc loại bỏ dầu từ bề
mặt nước biển. Chất tăng độ phân tán có hiệu quả đối với đa số dầu thô, đặc biệt khi
chúng được sử dụng ngay khi dầu vừa tràn ra.
• Việc sử dụng chất phân tán làm giảm thiệt hại gây ra bởi dầu nổi trên mặt
biển cho một số tài ngun, cho lồi chim biển, ví dụ giảm thiệt hại ở bờ biển nhạy
cảm, nơi có rừng ngập mặn, lồi chim quý.
• Việc sử dụng chất phân tán dầu gây ảnh hưởng xấu đến những sinh vật tiếp
xúc với dầu phân tán: san hơ, động vật biển…
• Chất phân tán dầu khơng có khả năng phân tán tất cả các loại dầu trong mọi
điều kiện.
Tuy nhiên, bản thân những chất tăng độ phân tán này gây độc cho sinh vật và
những giọt dầu phân tán vào trong nước sẽ làm ô nhiễm rạn san hô, ảnh hưởng đến
hệ sinh thái biển và sinh vật. Vì vậy ta hướng đến tìm giải pháp ít độc hại và gây
ảnh hưởng đến mơi trường hơn đó là vật liệu hấp phụ.
+ Chất hấp phụ (sorbents)
Hấp phụ trong hóa học là q trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị
hút trên bề mặt một chất rắn xốp hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất này trên các
bề mặt chất khác
Dầu sẽ hình thành một lớp chất lỏng trên bề mặt của chất hấp phụ. Chất hấp
phụ này hấp phụ các hỗn hợp dầu tràn vãi ở mọi dạng nguyên, nhũ hóa từng phần
12
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
hay bị phân tán trên mặt nước. Đặc biệt chúng chỉ hút dầu chứ khơng hút nước
Chất hấp phụ có thể là những chất hữu cơ tự nhiên, vô cơ tự nhiên, hoặc tổng
hợp. Chất hấp thụ bằng hữu cơ bao gồm rêu, bùn, mùn cưa, lông, và một số vật liệu
tự nhiên khác chứa carbon. Chất hấp phụ bằng vô cơ tự nhiên như đất sét, cát, tro
núi lửa. Chất hấp phụ tổng hợp được con người tạo ra, và bao gồm các chất như
polyethylene, polyester xốp, polystyrene và poly urethane [16].
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu tập trung sử dụng các chất hấp
phụ có dung lượng cao nhằm hấp phụ dầu ở cả quy mô phịng thí nghiệm, quy mơ
pilot và cả thực tiễn trên biển. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng, các chất hấp
phụ hiệu quả có khả năng hấp phụ được một lượng dầu lớn từ mặt nước và từ đó
giảm giá thành quá trình xử lý cũng như giảm thiểu tác động đến môi trường và hệ
sinh thái. Các chất hấp phụ dầu được chia thành 2 nhóm chính là chất hấp phụ tổng
hợp và chất hấp phụ nguồn gốc tự nhiên. Các nghiên cứu tiến hành với chất hấp phụ
tổng hợp là: polypropylene (PP) [17] polyurethane (PU) [18] and polystyrene (PS)
[19]. Cụ thể, Lin và cộng sự [18] đã nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ tổng hợp PU
để tách loại dầu kerosene và diesel. Trong một nghiên cứu khác, Lin và cộng sự đã
thử nghiệm khả năng hấp phụ dầu động cơ từ bề mặt nước bằng PS mao quản trung
bình. Trong những năm gần đây, các chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên mà chủ
yếu là sinh khối lignoxenluloza được ứng dụng nhiều hơn so với chất hấp phụ tổng
hợp do chúng có những ưu điểm về mặt kinh tế cũng như mơi trường và có khả
năng tự phân hủy sinh học. Các chất hấp phụ nguồn gốc tự nhiên chủ yếu là rơm rạ,
vỏ trấu, lõi ngô, sợi bông, cây đay, xơ sợi len, bông gạo và mùn cưa [12,20].
Angelova và cộng sự [19] đã nhiệt phân vỏ trấu ở các nhiệt độ khác nhau và nghiên
cứu khả năng hấp phụ dầu của chúng. Nhóm nghiên cứu của Radetic [8] đã khảo sát
khả năng tận dụng vật liệu tái sinh khơng dệt có nguồn gốc từ len để tách loại một
số loại dầu (dầu diesel, dầu thô, dầu thực vật và dầu động cơ). Tuy nhiên, các vật
liệu hấp phụ nguồn tự nhiên này cũng có một số nhược điểm như khả năng tái sinh
sau sử dụng, dung lượng hấp phụ tương đối thấp so với vật liệu tổng hợp và tính kỵ
nước thấp. Mặc dù vậy, trong một số nghiên cứu đã cho kết quả rằng một số vật liệu
13
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
từ tự nhiên (biến tính hoặc khơng biến tính) có thể hấp phụ một lượng lớn dầu, và
thậm chí lớn hơn so với vật liệu polypropylene là vật liệu thường dùng trong thương
mại. Ví dụ, nhóm nghiên cứu của Kobayashi [12] đã công bố nghiên cứu khả năng
hấp phụ của xơ sợi bơng gạo (kapok) trong vật liệu có kết cấu dạng tấm, dạng sàng.
Kết quả là khả năng tách loại dầu của vật liệu này gấp 1,5-2 lần so với
polypropylene, với dung lượng hấp phụ dầu nặng loại B là 11 g/g và dầu máy là 7,5
g/g. Trong một công bố khác [11] xơ sợi bơng có khả năng hấp phụ lượng lớn dầu
thô so với sợi polypropylene. Các nhà khoa học cịn chứng minh rằng, dầu thơ sau
khi tách loại bằng phương pháp sử dụng chất hấp phụ nguồn gốc tự nhiên có thể
được thu hồi bằng thiết bị thu hồi cơ học, do đó vật liệu hấp phụ có thể tái sử dụng
nhiều lần.
Ở trong nước, cũng có một vài nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ từ tự nhiên
cho xử lý dầu như: nhóm nghiên cứu của Khoa Môi trường, Đại học Thủy lợi [2] đã
ứng dụng dùng vật liệu hấp phụ tự nhiên là bèo tây để xử lý dầu loang. Nhóm
nghiên cứu của Khoa máy biển, Đại học Hàng hải [3] nghiên cứu dùng vỏ dừa, lõi
ngô để xử lý nước thải nhiễm dầu. Tuy nhiên chỉ có một nghiên cứu về sử dụng rơm
rạ từ tự nhiên để hấp phụ dầu trong nước của nhóm nghiên cứu thuộc Viện Cơng
nghệ Mơi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội [4].
Từ các phân tích và đánh giá trên có thể thấy trên thế giới có nhiều nghiên
cứu về việc sử dụng vật liệu có nguồn gốc là sinh khối lignoxenluloza để hấp phụ
tách dầu từ nước nhiễm dầu. Trong nước và trên thế giới cũng đã có một số nghiên
cứu sử dụng rơm rạ làm vật liệu hấp phụ dầu để xử lý hiện tượng ô nhiễm dầu. Tuy
nhiên chưa có nghiên cứu nào tập trung nghiên cứu một cách đầy đủ, chi tiết các
phương pháp tận dụng rơm rạ để chế tạo chất hấp phụ dung lượng cao như: tiền xử
lý rơm rạ bằng các phương pháp khác nhau hay kết hợp rơm rạ với chất nền polyme
xốp để tạo ra vật liệu hấp phụ nguồn gốc tự nhiên có hiệu suất hấp phụ dầu cao.
Hướng đi này vừa tiết kiệm chi phí nghiên cứu và chế tạo, thân thiện với môi
trường do không cần phải xử lý nhiều hóa chất, hoặc sử dụng thêm lượng nhỏ vật
liệu tổng hợp bổ sung, vừa hiệu quả nâng cao khả năng hấp phụ dầu. Bên cạnh đó,
14
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
việc kết hợp polyme xốp như polyurethan và rơm rạ sẽ tận dụng được các ưu điểm
của 2 dạng vật liệu hấp phụ tổng hợp và tự nhiên để tạo ra 1 vật liệu mới vừa có ưu
điểm về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật và xử lý được một lúc 2 vấn đề môi trường.
1.2.
Tổng quan về nguyên liệu rơm rạ phế thải
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có khí hậu nhiệt đới với đa dạng các loại
thực vật phi gỗ. Nguồn sinh khối từ thực vật phi gỗ này rất lớn và đa dạng từ rơm rạ,
thân ngơ, cỏ voi, bã mía và trấu. Việc trở thành một trong những nước xuất khẩu
gạo hàng đầu thế giới của Việt Nam đã đặt ra những thách thức phải xử lý một
lượng phế thải rơm rạ lớn ước tính chiếm khoảng 70% lượng phế thải nơng nghiệp
nói chung theo số liệu thống kê năm 2009 [5]. Hàng năm sau thu hoạch tạo thành
một lượng phế phụ phẩm chứa xenlulo vơ cùng lớn. Chỉ tính riêng hai loại cây
lương thực có hạt chủ đạo là lúa và ngơ, với diện tích trồng lúa hằng năm gần 4
triệu ha với nhiều vùng tập trung, lượng phế phụ phẩm là rơm rạ có thể đạt hàng
chục triệu tấn (7-10 tấn thân cây khơ gió/ha).
Rơm rạ là khái niệm chung chỉ tồn bộ thân cây lúa không rễ, sau khi tách
hạt. Thân cây lúa thuộc loại cây một lá mầm, được cấu tạo bởi các lóng rỗng ruột,
nối với nhau bởi đốt. Mỗi lóng dài khoảng 5 đến 30 cm, mỗi đốt dài 1–2 mm. Bẹ lá
lúa gắn kết với thân lúa ở đốt và bao lấy lóng thân. Phần lóng thân và đốt thân cấu
tạo bởi các tế bào giống nhau nhưng khác nhau về số lượng và cách sắp xếp của các
mô tế bào. Mỗi mô tế bào được chuyên biệt hóa để thực hiện các nhiệm vụ khác
nhau nhằm điều hịa sinh lý cho cơ thể sống.
Trong thành phần hóa học của các loại phế phụ phẩm nơng nghiệp thì
xenlulo là thành phần chủ yếu của thành tế bào. Trong nguyên liệu những thành
phần không phải xenlulo bao gồm hemixenlulo, pectin, lignin, protein, các loại
muối khoáng K, Na, Ca, Mg, P, S, Si, Fe…. Có sự khác nhau nhất định về hình thái
học của xơ sợi, kiểu tế bào hình thành nên xơ sợi, hàm lượng các chất giữa các loại
phế phụ phẩm nông nghiệp và khác so với gỗ… Nhưng nhìn chung, các loại phế
phụ phẩm nơng nghiệp và cây gỗ có các thành phần hố học giống nhau, mỗi lớp tế
15
Phạm Văn Hùng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học
bào đều bao gồm: Hydrat cacbon, lignin là những thành phần cấu tạo nên thành tế
bào nguyên liệu.
Hàm lượng xenlulo trong các loại phế phụ phẩm nông nghiệp thấp hơn so
với gỗ, hàm lượng xenlulo rơm rạ có khoảng 38-40% và thấp hơn so với gỗ keo có
hàm lượng xenlulo khoảng 50%. Chiều dài trung bình của của sơ xợi xenlulo trong
các loại phế phụ phẩm cũng ngắn hơn so với gỗ. Do đó với tính chất và hàm lượng
phù hợp có thể sử dụng xenlulo của các loại phế phụ phẩm này để sản xuất xenlulo
tan và các sản phẩm giá trị gia tăng khác.
Hàm lượng pentozan trong phế phụ phẩm cao hơn so với gỗ, nhưng hàm
lượng lignin trong phế phụ phẩm thấp hơn. Do đó khi tách loại lignin để thu nhận
xenluloza từ rơm rạ và phế phụ phẩm nông nghiệp dễ dàng hơn so với nguyên liệu gỗ.
Ngoài hydrat cacbon (xenlulo, pentozan) và lignin trong rơm rạ cũng như các
loại phế phụ phẩm khác còn chứa chất trích ly, hợp chất vơ cơ với hàm lượng cao
hơn so với gỗ. Với rơm rạ có khoảng 4% các chất trích ly bằng etanol và 13,5% các
chất vơ cơ [16]. Hàm lượng và thành phần chất trích ly phụ thuộc vào từng loại phế
phụ phẩm khác nhau. Chất trích ly bao gồm các rượu, axit bậc cao, các axit nhựa,
chất sáp, chất đạm, chất màu, các glucozit, một số đường. Các chất vô cơ gồm K,
Na, Ca, Mg, P, S, Si, Fe…hàm lượng các chất vô cơ này phụ thuộc vào nhiều yếu
tố: Điều kiện sinh trưởng của cây như đất đai, khí hậu,…Chất vơ cơ trong rơm rạ
chủ yếu là hợp chất silic dioxit. Các chất vô cơ và chất trích ly gây ảnh hưởng
khơng nhỏ tới q trình thu nhận xenlulo, vì vậy cần có phương pháp thu nhận các
chất này trong quá trình thu nhận xenlulo do chúng cũng là những chất có giá trị.
Tuy nhiên, dù được đánh giá là dạng nguyên liệu sinh khối tiềm năng, nhưng
hiện nay các dạng nguyên liệu này vẫn chưa được sử dụng hiệu quả. Nguyên nhân
chủ yếu được cho là do các dạng nguyên liệu này là phế thải, phế phụ phẩm của quá
trình sản xuất nên chất lượng không đồng đều, vấn đề thu gom, tồn trữ gặp khó
khăn và cơ bản nhất là chưa có cơng nghệ chế biến phù hợp đáp ứng hiệu quả kinh
tế và môi trường nhất định. Đây là một sự lãng phí lớn nguồn tài nguyên sinh khối
thực vật. Trên thực tế, cũng như ở nhiều quốc gia khác, chỉ một phần nhỏ các dạng
16
