Than sinh học - hiệu quả nhờ công nghệ
Thứ sáu, 19-06-2015 | 08:16:26
|
||||||
Than sinh học (TSH) có tiềm năng tạo ra các lợi ích xã hội, kinh tế và môi trường, nhất là sử dụng trong nông nghiệp và góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu. Vì vậy, dù đã được sử dụng từ rất lâu nhưng công nghệ hiện đại cho TSH vẫn luôn được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
TSH (biochar) còn gọi than nhiệt phân, có được từ đốt cháy các loại thực vật đã được biết đến ít nhất từ 2000 năm trước ở vùng Amazon, được sử dụng trong nông nghiệp để làm giàu dinh dưỡng cho đất. Các công nghệ hiện đại sản xuất TSH được nhiều quan tâm hiện nay theo hướng thu nhận đồng thời nhiều sản phẩm, hiệu quả, giảm phát thải khí, không tác hại đến môi trường và đảm bảo nguồn nguyên liệu đầu vào.
1. Nguyên liệu để sản xuất TSH TSH có thể được sản xuất từ bất kỳ loại sinh khối nào, từ đủ loại chất hữu cơ thải ra trong quá trình trồng trọt và chế biến nông sản như vỏ trấu, vỏ cà phê, vỏ dừa, mụn dừa, vỏ đậu phộng, bã mía, vỏ hạt điều, lá cao su; rác thải hữu cơ đô thị; và các loại rác hữu cơ khác. Khu vực Đông Nam Á, nếu tính sinh khối từ nông nghiệp và từ gỗ, Indonesia là nước giàu tiềm năng nhất, kế đến là Thái Lan và Việt Nam (BĐ 1). Nguồn sinh khối ở Việt Nam đa dạng, ước trên 100 triệu tấn/năm, giàu tiềm năng nhất là trấu, lá/bã mía và cây rừng tự nhiên (Bảng 1).
Nguồn: Nguyễn Đình Quân, Khung cảnh thị trường và ngành sản xuất viên gỗ nén Việt Nam 2014-2015.
Bảng 1: Tiềm năng nguồn sinh khối ở Việt Nam
Nguồn: Nguyễn Đặng Anh Thi, Bio-Energy in Vietnam, 2014. Dựa trên nguồn sinh khối ở từng nơi mà các doanh nghiệp sẽ nghiên cứu đầu tư khai thác. Kết quả khảo sát của IBI (International Biochar Initative) từ các doanh nghiệp sản xuất TSH ở nhiều nước khác nhau cho thấy, sinh khối từ gỗ là nguồn nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất (gần 50%), kế đến là nguồn thải từ nông nghiệp (khoảng 20%). Nguồn sinh khối từ động vật chỉ khoảng 4% (BĐ 2).
BĐ 2: Nguyên liệu đầu vào để sản xuất TSH Số doanh nghiệp
Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014.
Nguồn: Sebastian M.Scholz, Thomas Sembres, Kelli Robert,…; Biochar Systems for Smallholders in Developing Countries. Các công nghệ hiện đại hạn chế thấp nhất việc thất thoát carbon, thu được đồng thời nhiều sản phẩm và khí thải ra từ các lò đốt cũng chứa ít CO2 nên ít gây hại môi trường. Theo khảo sát của IBI, công nghệ và thiết bị sản xuất TSH bằng lò nhiệt phân liên tục (continuous pyrolysis kiln) được các doanh nghiệp (DN) sử dụng nhiều nhất (37 DN), kế đến là lò nhiệt phân gián đoạn (batch retort) (16 DN) và khí hóa (13 DN),… (BĐ 4).
Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014.
Nguồn: Lehmann,TR Miles Technical Consultants Inc., Production of biochar.
Bảng 3: Ảnh hưởng của TSH lên sản lượng lúa ở Việt Nam Ghi chú: ở Thái Nguyên TSH từ rơm, ở Thanh Hóa TSH từ trấu + tre + cây gỗ; NPK lần lượt là 90, 60, 60 kg/ha; compost gồm phân trâu bò + chất thải nông nghiệp.
Nguồn: Vinh NC, Hien NV, Anh MTL, Johan Lehmann, Stephen Joseph; Biochar treatment and its effects on rice and vegetable yields in mountainous areas of Northern Vietnam.
Bảng 4: Ảnh hưởng của TSH lên sản lượng rau ở Việt Nam Ghi chú: TSH từ rơm (ở Thái Nguyên)/ trấu ( ở Thanh Hóa) + tre + cây gỗ; NPK lần lượt là 90, 60, 60 kg/ha; compost gồm phân trâu bò + chất thải nông nghiệp.
Nguồn: Vinh NC, Hien NV, Anh MTL, Johan Lehmann, Stephen Joseph; Biochar treatment and its effects on rice and vegetable yields in mountainous areas of Northern Vietnam.
BĐ 7: Số lượng tham khảo các tài liệu liên quan đến TSH Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014.
Năm 1860 đã có sáng chế (SC) đăng ký bảo hộ về lò đốt than (US29312: Stove). Theo CSDL Wipsglobal, từ năm 1895 đến 2013 có 245 SC (BĐ 8). Công nghệ sản xuất TSH là xu hướng nghiên cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm (21 %), kế đến là nghiên cứu sử dụng TSH trong sản xuất phân bón (20 %), và sử dụng TSH làm vật liệu ổn định đất (20 %),… (BĐ 9). Nơi có nhiều đăng ký SC liên quan đến TSH là Trung Quốc: 90 SC, tập trung về công nghệ sản xuất; Mỹ: 46 SC, tập trung ứng dụng TSH để sản xuất phân bón; Hàn Quốc: 21 SC, thiên về ứng dụng TSH trong xử lý nước (BĐ 10).
BĐ 8: Phát triển đăng ký SC liên quan đến TSH trên thế giới Nguồn: Wipsglobal, CCTT.
Nguồn: Wipsglobal, CCTT.
BĐ 10: Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế về TSH ở các quốc gia Nguồn: Wipsglobal, CCTT.
Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014. TSH có thể được làm ra đơn giản từ các bếp lò đến những công nghệ phức tạp, nên ở các nước đang hoặc kém phát triển cũng có thể sản xuất TSH. Việc lựa chọn công nghệ và quy mô sản xuất phụ thuộc nhiều yếu tố. Theo ghi nhận của IBI, đa số các DN được khảo sát có năng suất từ hơn 1 tấn/ngày đến hơn 10 tấn/ngày (Bảng 8). Các công ty ở Bắc Mỹ, châu Âu và châu Đại Dương có quy mô từ lớn đến trung bình, còn ở châu Phi và châu Á đa số sản xuất TSH ở quy mô nhỏ và rất nhỏ. Phân bố quy mô sản xuất TSH ở các châu lục không có gì ngạc nhiên, bởi muốn sản xuất lớn cần phải có năng lực tài chính để đầu tư nhà xưởng, đường sá, nguồn năng lượng,… Trong 84 doanh nghiệp đang phát triển công nghệ và chế tạo thiết bị sản xuất TSH, có hơn ¾ ở châu Âu và Bắc Mỹ (BĐ 12).
Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014.
BĐ 12: Số doanh nghiệp phát triển công nghệ và chế tạo thiết bị sản xuất TSH theo khu vực
Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014.
Tính kinh tế của công nghiệp TSH phần lớn phụ thuộc vào giá trị của các sản phẩm sau khi nhiệt phân, sự có sẵn của nguyên liệu đầu vào và tiết kiệm chi phí sản xuất. Xu hướng ưu tiên nghiên cứu là các công nghệ gia tăng hiệu quả sử dụng nhiệt lượng, khí, dầu sinh học phát sinh trong quá trình chuyển hóa sinh khối sang TSH. Đây cũng là mối quan tâm của các DN, bởi những sản phẩm này sẽ gia tăng lợi nhuận so với chỉ thu nhận TSH. Các kiểu phối hợp tận dụng năng lượng trong quá trình chuyển hóa sinh khối TSH được các DN sử dụng nhiều nhất là tận dụng nhiệt để sấy thực phẩm, nông sản (BĐ 13).
BĐ 13: Tận dụng năng lượng phát sinh trong quá trình chuyển hóa sinh khối Nguồn: Stefan Jirka, Thayer Tomlinson, International Biochar Initiative, 2014.
Bảng 7: Giá TSH bình quân ở một số nước ĐVT: USD/kg
Sử dụng TSH không mới ở Việt Nam. Đã có nhiều nghiên cứu công nghệ và chế tạo thiết bị để sản xuất và ứng dụng TSH như Viện Môi trường Nông nghiệp (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) nghiên cứu sản xuất thành công TSH từ dăm gỗ, mùn cưa, rơm, rạ, trấu, bã mía, ngô, cà phê; Mai Thị Lan Anh (Đại học Khoa học Thái Nguyên) có sáng chế TSH từ rơm rạ, củi, lõi ngô, trấu dùng làm phân bón; Đại học Nông Lâm (Đại học Huế) đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công lò đốt tạo TSH từ phế phụ phẩm nông nghiệp công suất từ 50 đến 300 kg trấu nguyên liệu/mẻ (2 giờ đốt), với các ưu điểm như tiết kiệm thời gian, công sức, ít tạo khói và khí thải, hiệu suất thu hồi TSH đạt từ 95 - 99%; Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã sử dụng TSH làm từ trấu để làm giá thể, đất nhân tạo và phân bón hữu cơ vi sinh để sản xuất hoa cây cảnh và các loại rau đặc sản; Công ty CP Phân bón và Dịch vụ tổng hợp Bình Định (Biffa), năm 2007 đã nhận chuyển giao công nghệ từ Công ty Sino - Nhật Bản để sản xuất TSH từ cây bạch đàn rừng trồng và đưa ra thị trường nhiều loại sản phẩm từ TSH; Hợp tác xã Công nghiệp - Dịch vụ Hưng Thịnh phường Nông Tiến (thành phố Tuyên Quang) được thành lập năm 2010, chuyên sản xuất và đưa ra thị trường TSH từ mùn cưa. Và tại Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, đề tài “Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ lục bình phục vụ sản xuất nông nghiệp” đang được Trung tâm Nghiên cứu đất phân bón và môi trường phía Nam triển khai…
ANH TÙNG - STINFO, theo CESTI. |
||||||
Trở lại In Số lần xem: 4885 | ||||||
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|