Nghiên cứu xử lý váng mỡ ở các nhà hàng ăn uống bằng phương pháp hóa học và sinh học

M ð u
Ơ nhi m mơi trư ng đư c xem là v n ñ b c xúc hi n nay, không ch riêng
Vi t Nam, mà c trên Th gi i. Trong cu c s ng hàng ngày chúng ta tiêu th và s
d ng m t lư ng l n các nhiên li u, nguyên li u, s n ph m t thiên nhiên, t s n
xu t ñ t n t i và phát tri n ñ ng th i cũng th i vào môi trư ng t nhiên các ph
th i, rác th i. Khi n n kinh t càng phát tri n, dân s t i các vùng đơ th , trung tâm
cơng nghi p càng tăng nhanh thì ph th i, rác th i càng nhi u làm ô nhi m môi
trư ng xung quanh, nh hư ng t i s c kh e c ng ñ ng và làm gi m ñi v ñ p c nh
quan thiên nhiên.
Ch t th i r n nói chung và rác th i sinh ho t nói riêng đang là m t v n đ n i
c m

Vi t Nam, ñ c bi t là các ñô th l n như Hà N i, thành ph H Chí Minh. Do

nhu c u ăn u ng

các nhà hàng, khách s n ngày càng tăng ñ c bi t trong các d p l ,

t t, cư i xin và nh ng ngày cu i tu n. Vì th có m t lư ng l n th c ăn th a giàu
dinh dư ng ñư c th i ra. V i ch t th i thơ có th s d ng làm th c ăn cho gia súc
nên các cơ s chăn ni nh l đã c g ng thu gom nhưng khơng tri t đ và đơi khi
cịn g p khó khăn do khơng đ m b o v sinh trong chăn nuôi, d gây b nh cho gia
súc gia c m nên ph n nhi u v n đư c thu gom đ chơn l p. V i ch t th i khác d ng
v n, l ng theo nư c r a t i h th ng c ng ng m. Sau m t th i gian các ch t th i
này k t h p v i nhau t o thành l p váng m dày n i lên trên m t nư c. ðây là v n
đ nh c nh i khơng ch gây ơ nhi m mơi trư ng mà cịn gây ách tách dịng ch y
trong các c ng thốt đ i v i các nhà hàng, khách s n, các cơ s s n xu t d u ăn,
gi t m gia súc gia c m và đơi khi c

các gia đình.

Vì th trong khn kh lu n văn này, chúng tơi đã t p trung nghiên c u x lý
váng m nhà hàng b ng các phương pháp hóa h c và sinh h c. ð i tư ng nghiên
c u là váng m

nhà hàng Phương Nguyên Tây H Hà N i.

1


Chương 1.T ng quan
1. Ch t th i nhà hàng ăn u ng
1.1. S phát sinh ch t th i
ð n u các món ăn, các gia đình, các b p n u nhà hàng, khách s n ph i v t
b ñi các lo i lá, v , h t c a rau c q a, các ph th i t th t, tr ng…Sau khi ăn xong
thì b ñi ñ ăn th a như v hoa q a, lá gói bánh, xương x u…Th c ăn th a thư ng
ñư c ñ chung ñ n khu t p k t rác th i r n.
Ngoài ra, trong qúa trình ch bi n th c ăn, r a bát ñĩa m t ph n th c ăn tươi
và th c ăn th a như m , b t, nư c m m, v n th t,…cùng v i ch t t y r a theo nư c
t i h th ng x lý nư c th i c a nhà hàng. Như v y thành ph n c a h n h p này
g m các huy n phù, nhũ tương c a lipit, gluxit, protein, các ch t t y r a và các
thành ph n khác.
Hàm lư ng các ch t trên khác nhau tùy theo th i gian trong ngày, trong tu n
và tùy theo mùa, nhưng thành ph n ch y u là d u ăn. Trong qúa trình chiên, rán
ch m t lư ng nh d u ăn là bám vào th c ăn cịn l i dính vào d ng c ch bi n, bát
ñĩa chúng ñư c cu n theo nư c r a. Vì có t kh i nh hơn chúng kéo theo m t ph n
các ch t khác n i lên trên m t nư c t o thành m t l p váng m dày. Theo th i gian
các thành ph n d phân h y y m khí như protein, gluxit làm tăng COD, sinh ra mùi
khó ch u gây ô nhi m môi trư ng nư c và khu v c lân c n. ðây là v n ñ nh c nh i
v i các nhà hàng, chính vì v y ph i có bi n pháp thu gom nhanh, tri t ñ và x lý
hi u q a l p váng m .

1.2. Thành ph n chính c a váng m
1.2.1. Lipit
1.2.1.1. ð nh nghĩa và phân lo i [1]
- ð nh nghĩa: Lipit là nh ng h p ch t c a axit béo v i ancol ho c
aminoancol
- Phân lo i: Lipit ñư c chia làm hai lo i: lipit thu n và lipit t p.
+ Lipit thu n: triglixerit (gilixerit), sterit, xerit (sáp)
Glixerit: este c a axít béo v i glixerin

2


Sáp: Este c a monoancol phân t kh i l n v i axit béo phân t kh i l n là
ch t r n

ñi u ki n thư ng (sáp ong…)

Sterit: Este c a axit béo có phân t kh i l n v i monoancol đa vịng có phân
t kh i l n (g i chung là sterol) là ch t r n không màu, không tan trong nư c.
+ Lipit tap:
Photpholipit: có ch a thêm m t g c axit photphoric, thơng thư ng có kèm
theo các bazơ nitơ và các nhóm th khác.
Ví d : Glixerophotpholipit: ancol là glixerin và ñ i v i Shingophotpholipit:
ancol là sphingozin
Glicolipit (glicosphingolipit): có ch a m t axit béo, sphingozin và ñư ng
Các lipit ph c t p khác: sunfolipit, aminolipit, lipprotein.
1.2.1.2. Khái ni m ch t béo
Ch t béo là trieste c a glixerin v i các axit monocacboxylic có s ch n
nguyên t C (thư ng t 12C ñ n 24C) không phân nhánh, g i chung là triglixerit.
Khi th y phân ch t béo thì thu đư c glixerin và axit béo (ho c mu i).

Ch t béo có cơng th c chung là:

(R1, R2, R3 là các g c hiđrocacbon no ho c khơng no, khơng phân nhánh, có
th gi ng nhau ho c khác nhau).
- Axit béo no thư ng g p là:
C15H31COOH (axit panmitic, tnc = 630C)
C17H35COOH (axit stearic, tnc = 700C)
- Axit béo không no thư ng g p là:
C17H33COOH (axit oleic hay axit cis-octañeca-9-enoic, tnc = 130 C)
C17H31COOH (axit linoleic hay axit cis,cis-octañeca-9,12-ñienoic, tnc = 50C)

3


- Tristearin (glixerin tristearat) có tnc = 71.50C; tripanmitin (glixerin
panmitat) có tnc = 65.50 C; triolein (glixerin trioleat) có tnc = - 5.50 C.
1.2.1.3. Tính ch t c a ch t béo
Tính ch t v t lí
- Các ch t béo khơng tan trong nư c do g c hiđrocacbon l n c a các axit béo
làm tăng tính k nư c c a các phân t ch t béo.
- D u th c v t thư ng có hàm lư ng axit béo chưa no (ñ u

d ng –cis) cao

hơn m ñ ng v t làm cho nhi t ñ nóng ch y c a d u th c v t th p hơn so v i m
ñ ng v t. Th c t , m ñ ng v t h u như t n t i
t i

tr ng thái r n còn d u th c v t t n

tr ng thái l ng.
Tính ch t hóa h c
Ph n ng th y phân trong môi trư ng axit:

Triglixerit

Glixerin

Axit béo

Ph n ng xà phịng hóa:

Triglixerit

Glixerin

Xà phịng

- Khi đun nóng ch t béo v i dung d ch ki m thì t o ra glixerin và h n h p
mu i c a các axit béo. Mu i natri (ho c kali) c a axit béo chính là xà phịng.
- Ph n ng xà phịng hóa x y ra nhanh hơn ph n ng th y phân trong môi
trư ng axit và không thu n ngh ch.

4


- ð xác ñ nh ch t lư ng c a ch t béo ngư i ta thư ng d a vào m t s ch s
sau:
+ Ch s axit: là s miligam KOH đ trung hịa hồn tồn các axit t do có
trong 1 gam ch t béo.

+ Ch s xà phịng hóa: là t ng s miligam KOH đ xà phịng hóa ch t béo
và axit t do có trong 1 gam ch t béo.
+ Ch s este: là hi u c a ch s xà phịng hóa và ch s axit.
+ Ch s iot: là s gam iot có th c ng vào liên k t b i trong m ch cacbon
c a 100 gam ch t béo.
Ph n ng hiđro hóa:

Triolein (l ng)

Tristearin (r n)

Ph n ng hiđro hóa ch t béo làm tăng nhi t ñ nóng ch y c a ch t béo.
Ph n ng oxi hóa:
N i đơi C=C

g c axit khơng no c a ch t béo b oxi hóa ch m b i oxi

khơng khí t o thành peoxit, ch t này b phân h y thành anđehit có mùi khó ch u. ðó
là nguyên nhân c a hi n tư ng d u m b ơi thiu.
1.2.1.4. Vai trị c a ch t béo trong cơ th
Ch t béo là th c ăn quan tr ng c a con ngư i.

ru t non, nh tác d ng xúc

tác c a các enzim như lipaza và d ch m t, ch t béo b th y phân thành axit béo và
glixerol r i ñư c h p th vào thành ru t.

đó, glixerol và axit béo l i k t h p v i

nhau t o thành ch t béo r i ñư c máu v n chuy n ñ n các t bào. Nh nh ng ph n

ng sinh hóa ph c t p, ch t béo b oxi hóa thành CO2, nư c và cung c p năng lư ng
cho cơ th . Ch t béo chưa s d ng đư c tích lũy vào các mơ m . Vì th trong cơ th
ch t béo là ngu n cung c p và d tr năng lư ng. Ch t béo cịn là ngun li u đ

5


t ng h p m t s ch t khác c n thi t cho cơ th . Nó cịn có tác d ng b o đ m s v n
chuy n và h p th các ch t hòa tan ñư c trong ch t béo.
1.2.2. Protein
1.2.2.1. Khái ni m và phân lo i
Khái ni m: Protein là m t polime sinh h c c a L - α - aminoaxit k t h p v i
nhau b ng liên k t peptit. Có kho ng 20 aminoaxit này ñư c mã hóa trong gen và
ñư c h p nh t trong protein.
Phân lo i: Protein ñư c phân thành 2 lo i
- Protein ñơn gi n: ñư c t o thành ch t các α-aminoaxit
Thí d m t s enzyme c a t y bò như ribonucleaza g m hoàn toàn amino
axit n i v i nhau thành m t chu i polypeptit duy nh t (có 124 g c aminoaxit, kh i
lư ng phân t 12.640 ñvc), chymotripsin g m toàn aminoaxit n i v i nhau thành
chu i polypeptit (có 241 g c aminoaxit, kh i lư ng phân t 22.600 ñvc) v.v...
- Protein ph c t p: là nh ng protein mà thành ph n phân t c a nó ngồi các
α- aminoaxit như protein đơn gi n cịn có thêm thành ph n khác có b n ch t khơng
ph i là protein cịn g i là nhóm ngo i (nhóm thêm). Tuỳ thu c vào b n ch t c a
nhóm ngo i, ngư i ta chia các protein ph c t p ra các nhóm nh và thư ng g i tên
các protein đó theo b n ch t nhóm ngo i:
- Lipoprotein: nhóm ngo i là lipit.
- Nucleoprotein: nhóm ngo i là axit nucleic.
- Glycoprotein: nhóm ngo i là gluxit và d n xu t c a nó.
- Photphoprotein: nhóm ngo i photphat, ví d casein s a
- Cromoprotein: nhóm ngo i là h p ch t có màu.

Tuỳ theo tính ch t c a t ng nhóm ngo i mà có nh ng màu s c khác nhau
như đ

( hemoglobin), vàng ( flavoprotein)..

1.2.2.2. Vai trò và ch c năng c a protein
Protein là thành ph n không th thi u c a t t c các cơ th sinh v t, nó là cơ
s c a s s ng. Khơng nh ng th , protein còn là m t lo i th c ăn chính c a con
ngư i và nhi u lo i ñ ng v t dư i d ng th t, cá, tr ng…
Tám ch c năng quan tr ng c a protein là:

6


+ Xúc tác
+V nt i
+ V n ñ ng
+B ov
+ ði u hoà
+ Truy n xung th n kinh
+ C u trúc
+ D tr .
1.2.2.3. Tính ch t c a protein
Tính ch t v t lý
a) Hình d ng:
- D ng s i: như keratin (trong tóc, móng s ng), miozin (trong cơ b p),
fibroin (trong tơ t m, m ng nh n).
- D ng c u: như albumin (trong lịng tr ng tr ng), hemoglobin (trong máu).
b) Tính tan:
Protein hình s i khơng tan, protein hình c u tan trong nư c t o thành các

dung d ch keo như albumin (lòng tr ng tr ng), hemoglobin (máu).
- Albumin: tan trong nư c, b k t t a

n ng ñ mu i (NH4)2SO4 khá cao

(70-100%).
- Globulin: không tan ho c tan ít trong nư c, tan trong dung d ch mu i loãng
c a m t s mu i trung tính như NaCl, KCl, Na2SO4...,và b k t t a

n ng đ mu i

(NH4)2SO4 bán bão hồ.
- Prolamin: khơng tan trong nư c ho c dung d ch mu i loãng, tan trong
etanol, isopropanol 70-80%.
- Glutein: ch tan trong dung d ch ki m ho c axit loãng.
- Histon: là protein có tính ki m d tan trong nư c, khơng tan trong dung
d ch amoniac lỗng.
c) S đơng t :
Là s đơng l i c a protein và tách ra kh i dung d ch khi đun nóng ho c thêm
axit, bazơ, mu i.

7


Tính ch t hóa h c
a) Ph n ng th y phân:
- ði u ki n th y phân: xúc tác axit ho c ki m và đun nóng ho c xúc tác enzim
- S n ph m: các α-aminoaxit.
b) Ph n ng màu:
Albumin (protein có trong lịng tr ng tr ng)

HNO3 ñ c

K t t a màu vàng (do s n ph m có nhóm NO2)

Cu(OH)2

Ph c ch t có màu tím đ c trưng (ph n ng biure)

1.2.3. Cacbohydrat
1.2.3.1. ð nh nghĩa và phân lo i
ð nh nghĩa: Cacbohydrat hay saccarit là nh ng h p ch t h u cơ t p ch c
thư ng có cơng th c trung là Cn(H20)m.
Phân loai: Cacbohydrat ñư c phân thành 3 nhóm chính sau.
+ Monosaccarit (ozơ, đư ng đơn): Là nhóm cacbohydrat đơn gi n nh t
khơng có th th y phân đư c.
Thí d : triozơ, tetrozơ, pentozơ, hexozơ, heptozơ.
+ Oligosaccarit (oligozơ, trong ph m vi t 2 ñ n 10 phân t ñư ng)
Thí d : ðisaccarit, trisaccarit, tetrasaccarit.
+ Polisaccarit (pliozơ, trên 10 phân t ñư ng):
Polisaccarit thu n (holopolisaccarit, holoozit: Polihomosaccarit (g m m t
lo i ozơ trong phân t ) và poliheterosaccarit (g m nhi u ozơ trong phân t ).
Polisaccarit t p (heteropolisaccarit, heteroozit): N-heteropolisaccarit (ngồi
h p ch t c a ozơ cịn có nh ng h p ch t c a nitơ), S-heteropolisaccarit (ngồi h p
ch t c a ozơ có nh ng h p ch t c a lưu huỳnh).
1.2.3.2. Ch c năng
Làm nhiên li u, cung c p 60% năng lư ng cho cơ th s ng.
Làm b khung c u trúc và v b o v , thư ng có m t
khu n và th c v t cũng như

vách c a t bào vi

mô n i và v b o v ñ ng v t.

Liên k t v i protein và lipit màng đóng vai trị làm phương ti n v n chuy n
tín hi u gi a các t bào.

8


1.3. S bi n ñ i các ch t trong quá trình chiên rán [15]
Rán là cho nguyên li u vào trong d u

nhi t ñ cao. D u dùng ñ rán

nguyên li u có th là d u l c, d u bông, d u hư ng dương, d u ñ u nành, d u c .
ð i v i th t, có th dùng m đ ng v t đ rán.
M c đích khi rán là
- Tăng giá tr c m quan c a s n ph m.
- Tăng giá tr dinh dư ng c a s n ph m.
- Tiêu di t h th ng men và vi sinh v t.
Yêu c u và tính ch t c a d u m dùng đ rán
Có th dùng d u ho c m , nên dùng d u ñã tinh ch .
D u rán ph i ñ t các yêu c u sau:
- Mùi v : không ôi, khét, có mùi đ c trưng.
- Màu s c: trong, sáng, không l ng c n.
- Lư ng m và các ch t bay hơi không quá 0.3 %.
- Ch s axit c a d u < 0.2.
• Nh ng bi n đ i trong q trình rán
Bi n đ i c a nguyên li u
- Protein trong nguyên li u b bi n tính. Rau ch a ít protein nên khi đơng,

protein chuy n thành d ng h t r i, r i phân h y thành d ng bơng. S bi n đ i c a
protein b t ñ u

nhi t ñ 30 – 350C, và t c ñ tăng d n theo nhi t ñ ,

nhi t đ 60

– 650C thì protein đã b bi n tính. Các protein m t tính tan, các phân t protein ch a
S b c t đ t, gi i phóng H2S.
- Gluxit b bi n ñ i, ñư ng và tinh b t

l p b m t b caramel hóa.

Protopectin b th y phân thành pectin hòa tan, làm rau rán tr nên m m.
- Chlorophyl chuy n thành pheophytin, caroten ít b phân h y, nhưng l i tan
nhi u trong d u nóng làm cho d u có màu da cam. Các ch t h u cơ hòa tan và các
vitamin hịa tan trong ch t béo đ u chuy n vào d u. Vitamin B1, B2 t n th t ít.
Vitamin C b phá h y 7 – 18%. Các este và các ch t thơm bay hơi cũng b t n th t khi
rán.
- Nư c thốt ra làm tăng n ng đ ch t khơ.

9


Bi n đ i c a d u
Trong q trình rán, do tác d ng c a nhi t ñ cao và th i gian dài, do tác
d ng c a nư c thoát ra t nguyên li u và do s hòa l n các ch t gluxit, protein, lipit,
t o thành nhũ tương, do ti p xúc v i khơng khí trên m t thống và v i m t truy n
nhi t, nên d u b bi n tính.
- Khi rán đ nh t c a d u tăng do các ch t dinh dư ng trong nguyên li u

d ch chuy n vào d u, d u b x m màu.
-

nhi t ñ cao, d u ti p xúc v i hơi nư c và oxi nên b th y phân và oxi

hóa thành axit béo, glixerin, r i thành các ch t peoxit, anñehit, xeton (có mùi ơi
khét) và acrolein (là ch t l ng, đ c, khi rán b c thành khói xanh thốt ra trên m t
thoáng c a d u làm cay m t) theo s ủ sau:
Nhiệt, oxi
Chất béo (dầu, mỡ)

Glixerin
Nhiệt
Acrolein
(Gây độc)

+

Axit béo
Oxi hóa
Anđehit, xeton
(Ôi dầu)

Hi n nay, bi n phỏp ch y u ñ ch ng hi n tư ng hư h ng d u trong khi rán
là duy trì d u rán trong lò rán v i th i gian ng n nh t. Ngư i ta còn ch ng oxi hóa
d u b ng cách cho ch t ch ng oxi hóa vào d u rán.
2. Các phương pháp x lý váng m nhà hàng ăn u ng
2.1. Thu gom
Váng m t các nhà hàng ăn u ng là m t kh i n i trên m t nư c có thành
ph n ph c t p g m ch y u là m , nư c, ngoài ra cịn có tinh b t, protein, ch t ho t

ñ ng b m t và các thành ph n khác…Như v y c n ph i thu gom nhanh tri t đ ,
tránh đ q trình phân hu sinh h c làm tăng COD, mùi khó ch u gây khó khăn
cho qúa trình x lý nư c ti p theo.
Váng m có th đư c v t vào các bao t i ñ lo i b m t ph n nư c tích t
trong đó.
ð thu gom tri t ñ hơn chúng ta có th dùng phương pháp keo t ho c tuy n
n i.
10


2.2. Các phương pháp x lý v i ch t th i sau thu gom
Hi n nay có ba phương pháp ch y u x lý ch t th i r n là: chôn l p, x lý
b ng nhi t và phân h y sinh h c.
2.2.1. Chôn l p
V i váng m

nhà hàng có th lo i b t nư c, sau đó đóng bao t i đ chơn l p

Phương pháp chơn l p hồn tồn: đ i v i các lo i ch t th i sinh ho t, cơng
ngh ít đ c h i đư c thu gom sau đó chuy n t i bãi ch a đ ti n hành chơn l p. ðây
là phương pháp ñơn gi n nh t, r ti n nhưng không v sinh d gây ô nhi m cho các
ngu n nư c ng m, t n di n tích đ t ch a bãi rác và d b khu dân cư g n đó lên án.
Phương án này ch phù h p v i các nư c chưa phát tri n, kinh t cịn khó khăn,
thư ng đư c áp d ng

các đơ th nh trong giai đo n t m th i. ð i v i các ch t

th i đ c h i thì đáy bãi chơn l p ph i đư c x lý đ m nén ho c ph i dùng t m lót
polime ñ c bi t như m t cái túi ch a rác do v y r t t n kém.
Phương pháp chơn l p có x lý thích h p: rác th i ñư c thu gom và v n

chuy n ñ n bãi ch a rác. Các b này ph i có x lý đáy thích h p đ b o v ngu n
nư c m t và nư c ng m. Có h th ng thu gom và x lý nư c th i rò r cũng như x
lý khí thốt ra t q trình phân h y rác.
Ưu ñi m
+ ð u tư ban ñ u th p
+ Chi phí b o hành và b o dư ng th p
+ Khơng địi h i cơng ngh ph c t p và gi i pháp ñơn gi n nh t đ x lý
nh ng ngun li u khơng th s d ng ñư c.
Như c ñi m
+ V lâu dài gi i pháp này s tr lên ñ t vì địi h i đi n tích đ t tăng. Ngồi
ra bãi chơn l p rác là ngu n gây ơ nhi m l n đ n đ t, ngu n nư c, khơng khí trên
ph m vi r ng. ði u này thư ng địi h i nh ng bi n pháp t n kém ñ x lý trong q
trình s d ng và khi khơng ho t ñ ng.
+ Không tái sinh, s d ng ñư c ngu n ngun li u có trong rác.
Chính vì v y

các nư c phát tri n gi i pháp này ñang b thu h p theo th i

gian.

11


2.2.2. X lý b ng nhi t
ð t rác ho c s n xu t thành ch t ñ t
Phương pháp này ho t ñ ng theo nguyên t c: nguyên li u ñ t cháy dư i
nhi t ñ cao trên 8000C. S n ph m cháy là nhi t lư ng, tro và các khí như nitơ,
cacbonic, hơi nư c.
Có nhi u cơng ngh khác nhau đ đ t rác, thơng thư ng m t nhà máy đ t rác
ln có:

+ H th ng lị đ t
+ H th ng n i hơi và máy phát ñi n ñ bi n nhi t năng t quá trình ñ t
thành đi n.
+ H th ng x lý khí th i
+ Bãi chơn tro và qu ng
Ưu đi m
+ Gi m th tích rác đáng k t 70- 85%
+ X lý nhi u lo i rác
+ T n ít di n tích
+ T o ra nhi t lư ng
Như c đi m
+ Chi phí cho cơng ngh , v n hành và b o dư ng cao
+ Ch áp d ng thích h p cho các ngun li u có nhi t năng cao
Như v y x lý b ng phương pháp thiêu đ t khơng thích h p v i cơ s s n
xu t nh như khách s n, nhà hàng ăn u ng.
2.2.3. Phân h y sinh h c
Phương pháp phân hu sinh h c ñư c áp d ng v i rác th i h u cơ. Có hai
phương pháp là phân h y y m khí và hi u khí. Nó đư c áp d ng ch y u vào hai
công ngh compost và biogas. So v i phương pháp chôn l p và thiêu ñ t phương
pháp sinh h c có nhi u ưu th hơn, b i s n ph m v a có giá tr kinh t , v a góp
ph n h n ch đư c tình tr ng ơ nhi m môi trư ng.
V i thành ph n h u cơ cao, rác th i sinh ho t r t thích h p v i phương pháp
x lý b ng công ngh sinh h c. Nhưng v i váng m nhà hàng tuy hàm lư ng ch t

12


h u cơ cao, song l i ch a qúa nhi u lipit là ch t r t khó b phân h y sinh h c. Vì
v y trong khóa lu n này chúng tơi đã đi sâu vào nghiên c u kh năng t o khí metan
b ng qúa trình phân h y vi sinh y m khí đ i v i váng m nhà hàng.

2.2.3.1. Nguyên lý chung
Phân h y sinh h c y m khí g m m t chu i quá trình vi sinh h c chuy n hoá
các h p ch t h u cơ thành khí metan [4]. Q trình t o ra khí metan là m t hi n
tư ng thông thư ng trong m t s môi trư ng t nhiên khác nhau như: các l p tr m
tích, đ m l y, d dày các loài ăn c hay

các gi ng d u.

Qúa trình phân h y y m khí các ch t h u cơ ñư c ñơn gi n hóa theo phương
trình sau đây.
(CHO)nNS + Vi sinh v t y m khí → CO2 + H2O + t bào vi sinh + các s n ph m d
tr + các ch t trung gian + CH4 + H2 + NH4+ + H2S + năng lư ng.
ñi u ki n y m khí sinh kh i vi sinh v t đư c t o thành ít, ngồi các ch t
trung gian có t i (70%) m t s n ph m đư c quan tâm nhi u là khí metan.
2.2.3.2. Quá trình phân h y sinh h c y m khí
Q trình x lý y m khí v m t hóa h c và vi sinh v t ph c t p hơn x lý
hi u khí. ðó là q trình chuy n hóa các ch t c a vi sinh v t liên quan đ n s
chuy n hóa toàn b v t ch t h u cơ h n h p thành metan b t ñ u v i vi khu n th y
phân v t ch t h u cơ ph c t p như cacbohydrat, protein, và ch t béo thành
cacbohydrat ñơn gi n, aminoaxit, và axit béo. ðư ng đơn và axit sau đó đư c s
d ng ñ thu ñư c năng lư ng cho s sinh trư ng b i vi khu n lên men, s sinh ra
axit h u cơ và hiñro

các s n ph m trung gian. Axit h u cơ sau đó đư c oxi hóa

m t ph n b i nh ng vi khu n lên men khác, s n xu t thêm hiñro và axit axetic.
Hiñro và axit axetic là cơ ch t chính đư c s d ng b i vi khu n sinh metan, ñ
chuy n chúng thành metan. H2 ñư c s d ng như ph n t cho electron, v i CO2 như
m t ph n t nh n electron đ hình thành metan, trong khi axetat ñư c tách ra (ph n
ng acetoclactic) ñ t o thành metan t nhóm metyl và CO2 t nhóm cacboxyl trong

ph n ng lên men.
.

V m t hóa h c: Q trình phân h y th c t này r t ph c t p, có kh năng

liên quan ñ n hàng trăm ph n ng và h p ch t trung gian, r t nhi u trong s đó có

13


yêu c u b sung ch t xúc tác, enzim ho c ch t đi u ph i. Q trình phân gi i y m
khí x y ra

m t trong ba kho ng nhi t ñ riêng bi t sau ñây:
Ưa l nh (< 20 °C);
Ưa m (< 40 °C);
Ưa nóng (> 45 °C).

Vì phân gi i y m khí t a nhi t kém hơn nhi u so v i q trình đ ng, các bãi
chơn rác th i, vùng l y và đ m l y, nó ti n hành trong ñi u ki n l nh. ð kh c ph c
nh ng h n ch này, b ph n ng y m khí đư c thi t k thư ng ch y t i m t ho c
nhi u kho ng nhi t ñ cao hơn, nhi t đư c cung c p t bên ngồi đ nâng cao nhi t
ñ lên m c yêu c u. M t lo t các nhà cung c p công ngh ñã phát tri n h th ng d a
trên s phân gi i ưa m ho c ưa nóng, trong đó có các đ c tính riêng. M t ñi u ñáng
chú ý là các ñi u ki n n i t i t ra có l i đ i v i s b sung vi khu n khác nhau và
di n m o c a các ph n ng chi ti t cũng khác nhau. Do đó, v i b t kì ng d ng nào
đư c đưa ra, m t ho c hơn có th là đ c bi t phù h p, ph thu c vào ñ c trưng
nguyên li u ñư c x lý và u c u t ng th đ x lý.
Q trình phân h y y m khí g m ba giai ño n.
• Th y phân

ðư ng, xenlulozơ, protein và ch t béo b phân h y thành các ch t h u cơ ñơn
gi n, d tan trong nư c b i các enzim ngo i bào (enzim hydrolaza) ñư c s n xu t
b i vi khu n th y phân. Protein b phân h y thành các aminoaxít, ch t béo thành axit
béo m ch dài và ñư ng thành đư ng đơn gi n, trong đó các ch t tan có b c t l gi i
h n trong s phân h y. T c ñ th y phân ph thu c vào c u t o và tính ch t c a ch t
n n, t p h p vi khu n, nhi t ñ và pH.
• Sinh axit
giai đo n này, dư i tác d ng c a các vi khu n sinh axit, các monome đư c
gi i phóng b i s th y phân, cùng v i các axit béo d bay hơi nh n ñư c t các
thành ph n protein, ch t béo, ñư ng c a nguyên li u ñư c x lý bi n ñ i thành các
axit h u cơ có phân t lư ng nh hơn như axetic, lactic, propionic axit,… Metanol
và các rư u ñơn gi n khác, cacbon ñioxit và hiñro cũng ñư c sinh ra trong su t
quá trình này. pH gi m do s tăng lên c a các ch t này. T l chính xác c a các

14


s n ph m ph ph thu c vào lo i vi khu n và đi u ki n mơi trư ng trong b ph n
ng. M t s tác gi chia giai ño n này thành acidogenesis và acetogenesis ñ làm
n i b t t m quan tr ng c a axit axetic, nguyên li u ch y u chi m t i 75% metan
ñư c sinh ra trong b c ti p theo.
• Sinh metan
ðây là giai đo n quan tr ng nh t c a quá trình. Dư i tác d ng c a các vi
khu n sinh metan, các axit h u cơ và các ch t đơn gi n khác đư c chuy n hóa thành
khí CH4, CO2, H2S,…V i s y m khí b t bu c, vi khu n sinh metan có t c ñ sinh
trư ng chung ch m hơn so v i t c ñ sinh trư ng c a vi sinh v t ch u trách nhi m
giai ño n trư c đó, giai đo n cu i cùng này liên quan ñ n s n xu t metan t ngun
li u thơ đư c t o ra trư c ñó. Trong s này, axit axetic và axetat có vai trị quan tr ng
nh t, vì lý do đã đ c p

trên. Có các ch t khác đư c t o thành do vi khu n y m khí.

S t o thành CH4 có th đư c tóm l i trong ba phương trình ph n ng chính như sau:
Axetic axit:
CH3 COOH → CH4 + CO2
Metanol:
CH3 OH + H2 → CH4 + H2 O
Dư i tác d ng c a vi khu n, m t ph n CO2 b kh thành CH4:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2 O
Vi khu n sinh metan gi vai trò quan tr ng trong quá trình phân h y t ng th ,
do s chuy n hóa axit béo d bay hơi thành metan, ho t ñ ng c a chúng làm pH
trong b gi m. V i s cân b ng axit/bazơ t nhiên ñư c ñi u ch nh trong cách này,
b t c kh năng c n tr vi khu n nào b i s axit hóa cũng đư c s a ch a có hi u qu .
ði u này ñ c bi t quan tr ng ñ i v i vi khu n sinh metan, b i vì chúng phát tri n
m nh trong kho ng pH tương ñ i h p t 6.6 – 7.0, d n d n tr nên suy y u khi pH
gi m xu ng 6.4. Trong bi n c này, tính b n c a axit béo d bay hơi có kh năng
tác ñ ng nghiêm tr ng ñ n s s d ng cu i cùng ho c s s d ng các nguyên li u
nh n ñư c.
15


Có b n nhóm chính liên quan đ n phân gi i y m khí, v i m t s ví d đi n
hình, đư c ch ra dư i ñây:
Vi khu n lên men th y phân - Clostridium và Peptococcus.
Vi khu n Acetogenic - Syntrophobacter và Syntrophomonas.
Vi khu n lên men metan acetoclactic - Methanosarcina và Methanothrix.
Vi khu n lên men metan hydrogenotrophic - Methanobacterium và
Methanobrevibacterium.
B ng 1.1. M t s lo i vi khu n sinh metan
Tên vi khu n

pH

Nhi t đ (°C)

Axit b chuy n hóa

Methanobacterium omelianskii

6.5 – 8

37 – 40

CO2, H2, rư u I và II

Methanopropionicum

Axit propionic

Methanoformicum

H2, CO2, axit focmic

Methanosochngenii

Axit axetic
Axit butyric, valeric

Methanosuboxydans

caprionic
H2, axit focmic

Methanoruminanticum
Methanococcus vanirielii

Axit focmic, H2

1.4 – 9

Methanococcuss mazei

30 – 37

Axit axetic, butyric

Methanosarcina methanica

35 – 37

Axit axetic, butyric

Methanosarcina barkerli

7

30

CO2, H2, axit axetic,
metanol

Trong th c t , đây là nh ng lo i khơng ch xu t hi n trong m t b phân h y,
m c dù các giai ño n trư c ñã miêu t tư ng trưng các ph n ng hóa sinh chính,
s lư ng các vi khu n b sung và các con đư ng hóa sinh chi m m t vai trị quan
tr ng trong q trình phân h y t ng th . ðây là s tác ñ ng qua l i gi a các cơ th
khác nhau này.

16


2.2.3.3. Các y u t

nh hư ng ñ n quá trình s n sinh khí sinh h c

Mơi trư ng y m khí
Q trình lên men t o khí sinh h c có s tham gia c a nhi u vi khu n, trong đó
các vi khu n sinh metan là nh ng vi khu n quan tr ng nh t, chúng là nh ng vi
khu n y m khí b t bu c. S có m t c a oxi s kìm hãm ho c tiêu di t các vi khu n
này, vì v y ph i đ m b o đi u ki n y m khí tuy t đ i c a mơi trư ng lên men. S
có m t c a oxi hồ tan trong d ch lên men là m t y u t không có l i cho q trình
phân hu y m khí.
Nhi t ñ
Ho t ñ ng c a vi khu n sinh metan ch u nh hư ng r t l n c a nhi t ñ . Trong
ñi u ki n v n hành ñơn gi n, nhi t ñ lý tư ng vào kho ng 35°C. S n lư ng khí
gi m rõ r t khi nhi t đ mơi trư ng gi m. Dư i 10°C q trình sinh metan h u như
ng ng h n. ð th

hình 1 cho th y nh hư ng c a nhi t ñ ñ i v i s n lư ng khí

v i th i gian phân h y 120 ngày v i các lo i phân.

Hình 1.1. nh hư ng c a nhi t ñ ñ i v i s n lư ng khí [16]
Các vi khu n sinh metan khơng ch u đư c s thăng giáng nhi t ñ quá nhi u
trong ngày. ði u này s làm gi m s n lư ng khí. Vì v y vào mùa đơng c n ph i gi
m cho thi t b , th m chí đ i v i nh ng vùng l nh c n ph i ñ m b o cách nhi t t t
cho quá trình lên men. ðơi khi

nh ng q trình lên men nhanh ngư i ta ph i gia

nhi t cho d ch lên men ñ gi m th i gian lưu trong các thi t b lên men.

17


ð pH
H u h t các vi khu n t o metan ho t ñ ng trong ph m vi pH t 6.7 ñ n 7.4,
t i ưu là t 7.0 đ n 7.2, s phân h y có th th t b i n u pH g n

m c 6.0. Vi khu n

t o axit t o ra nh ng axit h u cơ có khuynh hư ng làm gi m ñ pH trong b n ph n
ng. Dư i đi u ki n bình thư ng s gi m pH này s ñư c gi m ñi do ch t đ m
(bicarbonate) t o ra b i nhóm vi khu n t o metan. Trong nh ng ñi u ki n môi
trư ng kh c nghi t, kh năng t o ch t đ m có th khơng x y ra và cu i cùng làm
ngưng vi c t o ra metan. Axit gây c n tr nhi u hơn cho nhóm vi khu n t o metan
so v i nhóm vi khu n t o axit. S tăng axit d bay hơi như th s là d u hi u cho
th y h th ng khơng cịn ho t ñ ng hi u qu . Theo dõi t l t ng m c axit d bay
hơi (như axit acetic) so v i t ng ñ ki m (như cacbonat canxi) ñ b o ñ m r ng t
l này luôn dư i 0.1.
B m t dung d ch lên men b m t l p váng bao ph . Chúng ta có th đi u

ch nh pH cho thích h p b ng cách gi m t c ñ b sung nguyên li u ñ u vào, tìm
cách n đ nh nhi t đ mơi trư ng xung quanh, thêm vôi ho c amoniac hay phá tan
l p váng.
ð c tính c a nguyên li u
a. Hàm lư ng ch t khơ

Hình 1.2. Quan h gi a hàm lư ng ch t khô và s n lư ng khí [16]
Hàm lư ng ch t khơ thư ng ñư c bi u th là ph n trăm. Quá trình phân hu
sinh metan x y ra thu n l i nh t khi mơi trư ng có hàm lư ng ch t khô t i ưu vào

18


kho ng 7 - 9%. ð i v i bèo tây hàm lư ng này là 4 - 5%, còn rơm r là 5 - 8%.
Nguyên li u ban ñ u thư ng có hàm lư ng ch t khơ cao hơn giá tr t i ưu nên khi
n p vào thi t b khí sinh h c c n ph i pha thêm nư c. T l pha loãng thích h p là
1-3 lít nư c cho 1 kg phân tươi.
b.T l cacbon và nitơ c a nguyên li u
Các ch t h u cơ ñư c c u t o b i nhi u nguyên t hoá h c trong đó ch y u
là cacbon (C), hydrơ (H), nitơ (N), phôtpho (P) và lưu huỳnh (S). T l gi a lư ng
cacbon và nitơ (C/N) có trong thành ph n nguyên li u là m t ch tiêu ñ ñánh giá
kh năng phân hu c a nó. Vi khu n y m khí tiêu th cacbon nhi u hơn nitơ
kho ng 30 l n. Vì v y t l C/N c a nguyên li u b ng 30/1 là t i ưu. T l này quá
cao thì quá trình phân hu x y ra ch m. Ngư c l i t l này quá th p thì quá trình
phân hu ng ng tr vì tích lu nhi u amoniac là m t ñ c t ñ i v i vi khu n

n ng

đ cao. Nói chung phân trâu bị và l n có t l C/N thích h p. Phân ngư i và gia
c m có t l C/N th p. Các nguyên li u th c v t t l này l i cao, nguyên li u càng

già thì t l này càng cao. ð đ m b o t l C/N thích h p đ i v i các lo i nguyên
li u này ta nên dùng h n h p nhi u nguyên li u.
Th i gian lưu

Hình 1.3. Quan h gi a s n lư ng khí v i th i gian phân hu
và nhi t đ [16]
Trong th c t , q trình phân hu c a nguyên li u trong ñi u ki n nhi t đ khí
quy n x y ra v i t c đ ch m vì đi u ki n nhi t đ khơng thu n l i: Th p hơn nhi t
19


ñ t i ưu (370C) và thăng giáng ngày ñêm. ð i v i phân ñ ng v t th i gian phân
hu hồn tồn có th kéo dài t i vài tháng. ð i v i nguyên li u th c v t, th i gian
này kéo dài t i hàng năm. Tuy nhiên t c đ sinh khí ch cao

th i gian ñ u, càng

v sau t c đ sinh khí càng gi m. Q trình phân hu c a nguyên li u x y ra trong
m t th i gian nh t ñ nh.
Ta g i th i gian lưu là th i gian nguyên li u n m trong thi t b phân hu .
ðây là kho ng th i gian d ch phân hu s n sinh ra khí sinh h c. ð i v i ch ñ n p
liên t c, nguyên li u ñư c b sung hàng ngày. Khi m t lư ng nguyên li u m i n p
vào, nó s chi m ch c a nguyên li u cũ và ñ y d n nguyên li u cũ v phía l i ra.
Th i gian lưu chính b ng th i gian nguyên li u ch y qua thi t b t l i vào t i l i ra.
Th i gian này đư c tính b ng t s gi a th tích phân hu và th tích nguyên li u
n p b sung hàng ngày. Trong ñi u ki n nhi t đ khí quy n, n u chúng ta lưu gi
nguyên li u trong b phân hu cho t i khi chúng phân hu hồn tồn thì chúng ta
ph i xây b phân hu r t l n. Thí d đ phân l n phân hu h t ph i m t trên 120
ngày. N u m i ngày ta n p 10 kg phân (th tích g n b ng 10 lít) pha v i 10 lít nư c
thì ta ph i có b ch a dung tích: (10 lít phân + 10 lít nư c) x 120 ngày = 2400 lít =

2.4m3. M c dù th i gian lưu càng l n thì khí thu ñư c t m t lư ng nguyên li u
nh t ñ nh càng nhi u. Song như v y thi t b ph i có th tích phân hu r t l n và v n
ñ u tư s nhi u. Vì th ngư i ta ph i l a ch n th i gian lưu sao cho trong kho ng
th i gian này t c đ sinh khí là m nh nh t và s n lư ng khí thu đư c chi m kho ng
75% t ng s n lư ng khí c a nguyên li u. Th i gian này ph thu c vào lo i ngun
li u và nhi t đ mơi trư ng. Trong ñi u ki n Vi t Nam, Tiêu chu n ngành 10 TCN
492 - 2002 ñã qui ñ nh th i gian lưu ñ i v i phân ñ ng v t như sau:
B ng 1.2. Th i gian lưu ñ i v i phân ñ ng v t theo Tiêu chu n ngành
Vùng

Nhi t đ trung bình v mùa ñông (0C)

Th i gian lưu (ngày)

I

10 – 15

60

II

15 – 20

50

III

> 20

40

20


Th i gian lưu ñ i v i nguyên li u th c v t ñư c qui ñ nh là 100 ngày.
Khu y tr n
Khu y tr n t o ñi u ki n cho vi khu n ti p xúc v i ch t th i làm tăng qúa
trình sinh khí. Nó cịn làm gi m thi u s l ng ñ ng c a các ch t r n xu ng ñáy và
s t o b t, váng trên m t. Khu y ñ o ñư c th c hi n t t nh t b ng cánh khu y.
Các ñ c t
Ho t ñ ng c a vi khu n ch u nh hư ng c a m t s các ñ c t . Khi hàm
lư ng c a các lo i này có trong d ch phân hu vư t quá m t gi i h n nh t ñ nh s
gi t ch t các vi khu n, vì th khơng cho phép các ch t này có trong d ch phân hu .
Trong th c t các lo i thu c hoá h c như thu c tr sâu, di t c , thu c sát trùng, các
ch t kháng sinh, nư c xà phòng, thu c nhu m, d u nh n khơng đư c phép đ vào
các thi t b khí sinh h c.
Tóm t t các đi u ki n t i ưu cho quá trình s n xu t khí sinh h c đư c cho
b ng dư i ñây.
B ng 1.3. ði u ki n t i ưu cho q trình lên men t o khí sinh h c
TT

Y ut

nh hư ng

Giá tr t i ưu

1.

Nhi t ñ (0C)

30 - 40

2.

pH

6.5 – 7.5

3.

Th i gian lưu (ngày) - Phân ñ ng v t

30 - 60

4.

Th i gian lưu (ngày) - Th c v t

100

5.

Hàm lư ng ch t khơ (%) - Phân đ ng v t

7-9

6.

Hàm lư ng ch t khô (%) - Th c v t

4-8

7.

T l C/N

30/1

2.2.3.4. Phân h y y m khí c a lipit
Phân gi i c a lipit và các h p ch t béo: Lipit ñư c nhi u lo i vi sinh v t s
d ng làm ngu n dinh dư ng. Lipit có nhi u trong các lo i nư c th i c a các xí
nghi p s n xu t d u ăn, các lò m gia súc và các lo i nư c th i sinh ho t. So v i các
ngu n cơ ch t khác lipit phân h y ch m hơn. Bư c ñ u tiên c a qúa trình phân gi i
21


lipit là phân gi i chúng thành glixerin (ho c các rư u ñơn ch c) và các axit béo.
Lipaza c a các vi sinh v t có ph tác d ng khá r ng. M t s vi sinh v t sinh ra
enzyme photpholipaza xúc tác cho qúa trình phân gi i lipit.
Sau khi phosphoril hóa thành glixerin s ti p t c chuy n hóa theo đư ng
Embden – Meyerhof – Parnas và tích lũy l i năng lư ng trong ATP. Các axit béo
ñư c ñ ng hóa nh q trình β oxy hóa.
nh hư ng c a n ng ñ lipit ñ i v i s th y phân và q trình t o khí metan
c a m u nư c th i giàu lipit ñư c đánh giá trong các q trình ph n ng gián ño n
khi tăng n ng ñ lipit t 5% - 47% theo thành ph n kh i lư ng, d a trên nhu c u
oxi hóa hóa h c (COD) đã đư c nghiên c u [11]. Khí metan thu h i ñư c là trên
93% ñ i v i t t c các thí nghi m. Giai đo n ñ u c a pha lag (giai ño n vi khu n
thích nghi) là kho ng 6 -10 ngày, ñư c quan sát ñ i v i t t c các thí nghi m. T c

đ s n xu t khí metan đư c quan sát th y là tương đương nhau đ i v i các thí
nghi m s d ng hàm lư ng lipit là 5, 10, 18% (d a vào s li u COD). Khi hàm
lư ng lipit cao hơn (31, 40, 47%), có s

c ch m nh ñư c quan sát th y. Tuy

nhiên, quá trình này có kh năng ph c h i t s

c ch . Khi nghiên c u nh hư ng

c a vi c b sung enzim lipaza (th y phân lipit), k t qu cho th y n ng ñ enzim cao
gây c ch quá trình s n xu t metan. S có m t c a các enzim này làm tăng quá
trình th y phân, nhưng các h p ch t trung gian sinh ra l i gây c ch cho các bư c
ti p theo. Vì v y, các axit béo d bay hơi cho th y có xu hư ng tương t nhau trong
các thí nghi m v i các n ng ñ lipit khác nhau, nhưng tr ng i chính cho q trình
s n xu t khí metan là s hình thành lên các axit béo m ch dài.
2.2.3.5. Ưu ñi m và như c ñi m c a các quy trình phân h y sinh h c y m khí
Ưu đi m
Q trình phân h y y m khí dùng CO2 có s n như m t tác nhân nh n ñi n t
làm ngu n oxi c a nó. Q trình này khơng địi h i oxi vì vi c cung c p oxi s làm
tăng đáng k chi phí x lý nư c th i.
Q trình phân h y y m khí t o ra lư ng bùn th p hơn (t 3 ñ n 20 l n so
v i quá trình hi u khí), vì năng lư ng do vi khu n y m khí t o ra tương đ i th p.
H u h t năng lư ng rút ra t s phân h y ch t n n là t s n ph m cu i cùng đó là CH4.

22


Q trình phân h y y m khí t o ra m t lo i khí có ích đó là metan. Ch t khí
này có ch a 90% năng lư ng, có th dùng đ đ t t i ch cho các lò phân h y ch t

th i, hay dùng ñ s n xu t ñi n năng. Kho ng 3 - 5% b th i b dư i hình th c
nhi t. Vi c t o ra metan góp ph n làm gi m BOD (nhu c u oxi sinh hóa) trong bùn
đã b phân h y.
Năng lư ng c n cho x lý nư c th i cũng gi m.
S phân h y y m khí thích h p cho ch t th i có đ ơ nhi m cao.
Như c đi m c a qúa trình y m khí
Q trình này x y ra ch m hơn q trình hi u khí.
R t nh y v i ch t đ c.
ðịi h i m t th i gian dài đ kh i đ u qúa trình này.
Thi t b s d ng cho qúa trình y m khí địi h i k thu t cao và ph c t p
Vì đư c coi là phân h y sinh h c các h p ch t qua m t q trình đ ng trao
đ i ch t, q trình phân h y y m khí địi h i n ng ñ ch t n n ban ñ u cao.
2.2.4. Tái sinh ch t th i
Khái ni m tái s d ng rác th i c a qúa trình s n xu t và sinh ho t đã có t r t
lâu. T xưa, ơng cha ta đã t n d ng s t v n, ñ ng v n trong s n xu t nông c và v t
d ng sinh ho t. Nh ng ho t ñ ng tái ch sơ khai này ñã góp ph n làm gi m giá
thành và giúp gi i quy t v n ñ khan hi m nguyên li u s n xu t th i đó.
Ngày nay, trong b i c nh c nh tranh kh c li t, vai trò c a tái ch rác th i như
là ngu n cung c p nguyên li u, nhiên li u giá r cho các cơng ty, xí nghi p s n xu t
ngày càng tr nên quan tr ng hơn. Ngu n nguyên li u, nhiên li u t rác th i có th
coi là vơ t n vì có s n xu t là có rác th i và có cơ h i cho tái ch . M t khác vi c tái
ch rác còn là m t gi i pháp h u hi u làm gi m chi phí cho s n xu t, gi m chi phí
x lý ch t th i và do đó giá thành s n ph m có th gi m đi. Bên c nh đó, tái ch rác
cịn góp ph n làm cho môi trư ng trong s ch hơn, c i thi n s c kh e c ng ñ ng và
cịn là gi i pháp quan tr ng đ m b o cho s phát tri n b n v ng c a xã h i.
V i thành ph n ch y u là các ch t h u cơ váng m nhà hàng có th phơi
khơ ho c nén l i ñ s d ng làm ch t ñ t.

23

S d ng ch t th i tách lipit ñ làm điezen sinh h c, c n khơ. Ph n bã có th
s d ng làm th c ăn gia súc.
2.2.4.1. ðiezen sinh h c
ðiezen sinh h c: ðiezen sinh h c ñư c ñ nh nghĩa là các este mono ankyl
c a các axit béo m ch dài chuy n hóa t các ngu n nguyên li u béo có kh năng tái
t o như d u th c v t.
ð s n xu t ñiezen sinh h c ngư i ta cho ancol vào d u th c v t và dùng
nhi u ch t xúc tác khác nhau (ñ c bi t là hydroxit kali, hydroxit natri và các
ancolat).

áp su t thông thư ng và nhi t ñ vào kho ng 60°C liên k t este c a

glixerin trong d u th c v t b phá h y và các axít béo s đư c este hóa v i ancol.
Ch t glixerin hình thành ph i ñư c tách ra kh i d u ñiezen sinh h c sau đ y.
H2C
HC
H2C

OCOR1
OCOR2

xúc tác

ROCOR2
+
ROCOR3

+ 3ROH

OCOR3

Triglixerit

ancol

H2C

ROCOR1
+

este

+

OH

HC

OH

H2C

OH

glixerin

Thơng qua vi c chuy n ñ i este này d u ñiezen sinh h c có đ nh t ít hơn
d u th c v t r t nhi u và có th ñư c dùng làm nhiên li u thay th cho d u điezen
mà khơng c n ph i c i bi n ñ ng cơ ñ phù h p.

ðiezen sinh h c có nhi u ưu đi m đ i v i mơi trư ng so v i điezen thơng
thư ng: ví d như điezen sinh h c t cây c i d u phát sinh khí th i ít hơn r t nhi u
so v i nhiên li u hóa th ch. B i trong khí th i đư c gi m m t n a, các h p ch t
hyñrocacbon ñư c gi m thi u ñ n 40%. ðiezen sinh h c g n như không ch a đ ng
lưu huỳnh, khơng đ c và có th d dàng phân h y b ng phương pháp sinh h c.
ðiezen sinh h c hi n nay ñư c coi là m t trong nh ng nhiên li u thân thi n v i môi
trư ng nh t trên th trư ng.
D u n u ăn th i t các nhà hàng

thành ph H Chí Minh đã đư c s d ng

làm nguyên li u ñ s n xu t điezen sinh h c [10]. Hóa ch t đư c dùng

ñây là

ancol metylic, xúc tác là KOH. Nghiên c u nh hư ng c a n ng ñ xúc tác, nhi t
ñ , t l metanol/ kh i lư ng ch t th i t i hi u su t hình thành điezen sinh h c. K t

24


q a hi u su t t 88 - 90% khi t l metanol/kh i lư ng ch t th i 7:1 - 8:1, nhi t ñ
300 – 500C, kh i lư ng xúc tác là 0.75% so v i kh i lư ng ch t th i. ðiezen sinh
h c và h n h p c a nó v i điezen có nh ng tính ch t v t lý ñ c trưng cho nhiên li u
ñiezen . Như v y n u tách ñư c lipit chúng ta có th s n xu t đư c điezen sinh h c.
2.2.4.2. C n khơ
d ng gel đó là m t tr ng thái v t ch t c a m t h keo có mơi

C n khơ
trư ng phân tán

th r n và ch t phân tán

th l ng. Ch t phân tán

đây là ancol

etylic, mơi trư ng phân tán là các ch t r n như C17H35COONa.
Trong thành ph n c a nhiên li u c n khô d ng gel này cũng có th đư c tr n
vào m t s ch t mà v n không có nh hư ng b t l i đ n tính ch t c a s n ph m.
Các ch t đó có th là: Thu c nhu m (như Phenolphtalein, Rose Bengal) dùng
ñ ch th ho c ñ gia tăng giá tr th m m cho s n ph m; nh ng ch t dùng ñ t o
màu ng n l a như mu i Natri và mu i Kali c a Nitrat và Clorat, cũng như các mu i
c a Li, Bo, Cu…Nh ng thành ph n này ch ñư c s

d ng v i m t lư ng nh ,

thư ng thì s d ng khơng vư t quá 1% kh i lư ng và thích h p nh t là 0.5%.
Có r t nhi u phương pháp khác nhau dùng ñ ñi u ch c n khơ như:
2.2.4.2.1. Phương pháp đi u ch c n khơ có s d ng Canxi axetat bão hồ.
Khi tr n Canxi axetat bão hịa trong dung mơi nư c v i rư u thì s t o thành
c n khơ dư i d ng keo Canxi axetat.
K t qu trên có th đư c gi i thích b ng “phương pháp thay dung môi”: Khi
thông s tr ng thái thay ñ i làm cho hóa th c u t t n t i trong môi trư ng phân
tán tr nên l n hơn

tr ng thái cân b ng, do đó xu hư ng c a quá trình s di n ra

theo chi u chuy n v tr ng thái cân b ng, t c là pha m i ñư c t o ra [14]. Trong
phương pháp này dung mơi đư c thay th , t c là thay ñ i thành ph n môi trư ng.

Do v y, Canxi axetat bão hịa trong mơi trư ng nư c, nhưng nó tr thành q bão
hồ trong mơi trư ng rư u - nư c (Canxi axetat không tan trong rư u) nên quá trình
ngưng t s x y ra.
2.2.4.2.2. Phương pháp đi u ch c n khơ có s d ng axit béo và ki m
Trong ancol etylic nóng, axit béo ñư c hòa tan t t hơn và ph n ng nhanh
v i ki m t o thành m t tác nhân t o gel là xà phòng axit béo và nư c.

25