Xây dựng thị trấn sinh khối ở Việt Nam

Thiết lập hệ thống “sản xuất địa phương cho nhu cầu năng lượng của địa phương"

Xã Thái Mỹ, cách trung tâm TP.HCM 42 km, trồng lúa và chăn nuôi là 2 ngành chính, được chọn làm khu vực nghiên cứu. Theo tài liệu nghiên cứu và trực tiếp phỏng vấn các cơ quan Nhà nước và người dân, khảo sát thực địa chất lượng đất và nước của xã, thí nghiệm trồng lúa đã được tiến hành để phân tích cân bằng vật chất trong sản xuất nông nghiệp và xử lý phân gia súc. Kết quả cho thấy, việc thải bỏ phân gia súc chưa qua xử lý ra các tầng nước ngầm có tác động lớn. Lượng nitơ phiếm 48% tổng lượng phân bón. Khảo sát chất lượng đất và nước của xã cho thấy nồng độ NO3- tại các kênh hơn 30 mg/l, và việc giảm thiểu nitơ trong nước là một nhiệm vụ cấp bách. Để đối phó với vấn đề này, phương án tăng số lượng hầm biogas trong xã để xử lý tất cả phân gia súc, còn bùn phân hủy lấy từ hầm biogas được sử dụng như phân bón cho đồng ruộng. Với phương án này, 43% nitơ trong nước và 48% phân hóa học để bón cho đất nông nghiệp được cắt giảm. Tỷ lệ sử dụng biogas thay cho xăng tăng lên gấp 8 lần.

Năng suất lúa, chỉ số các vi khuẩn và thành phần nitơ của ruộng lúa sau khi áp dụng bùn phân hủy làm phân bón đã được nghiên cứu, so sánh giữa lô không sử dụng phân bón (NF), lô sử dụng phân bón hóa học (CF) và lô sử dụng bùn phân hủy (MF) để đánh giá. Kết quả, vi khuẩn E. coli ở lô sử dụng bùn phân hủy (MF) giảm xuống dưới mức không phát hiện sau 1 tuần bón phân. Vì vậy, ô nhiễm phân của các tầng nước thấp hơn sẽ được ngăn chặn bằng cách giữ nước 1 tuần sau khi bón phân lỏng. Trong khi đó, nồng độ NH4-N trong nước mặt của lô sử dụng bùn phân hủy (MF) là hơn 10 mg L-l sau 2 tuần bón phân. Điều này chỉ ra rằng việc kiểm soát nước để giảm thiểu nồng độ nitơ trong nước mặt là cần thiết. Không có sự khác biệt lớn giữa lô sử dụng bùn phân hủy (MF) và lô bón phân hóa học (CF) về năng suất và thành phần năng suất. Điều này cho thấy bùn phân hủy có hiệu quả như một loại phân bón cho lúa.

Giấm gỗ là một sản phẩm phụ của quá trình chế tạo than hoạt tính, thường có màu nâu sẫm, độ nhớt cao và thành phần hóa học rất phức tạp. Dịch giấm gỗ thường được sử dụng để cải thiện chất lượng đất nông nghiệp, hỗ trợ quá trình nảy mầm của hạt và đặc biệt có thể được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu sinh học và chất bảo vệ thực vật. Trong khuôn khổ của dự án biomass, nghiên cứu đã sử dụng dịch giấm gỗ một cách có hiệu quả làm thuốc trừ sâu và chất bảo vệ thực vật thân thiện môi trường, thay thế các loại hóa chất tổng hợp.

Các nhà khoa học còn thiết kế và vận hành hệ thống khí hóa sinh khối nhằm sản xuất điện năng. Trong công trình này, tre được xử lý nhiệt trong thiết bị than hóa, khí hóa. Các sản phẩm từ quá trình nhiệt phân tre bao gồm than và khí hình thành. Các sản phẩm như dầu nhiệt phân, giấm gỗ, muội than và khí không ngưng (syngas) từ khí hình thành được phân riêng nhờ vào hệ thống làm sạch. Syngas được dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong để sản xuất điện.

Dùng phế phẩm nông nghiệp chế tạo cồn sinh học

Bằng quá trình thủy phân và lên men đồng thời (SSF), rơm rạ, loại sinh khối lignocellulose phong phú, phụ phế phẩm từ sản xuất nông nghiệp đã được các nhà khoa học chuyển hóa thành cồn sinh học. Quá trình SSF sử dụng chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae chuyển hóa glucose thành ethanol. Để hỗ trợ cho sự tăng trưởng của nấm men trong quá trình SSF, bột bắp chuyên dụng (CSL) được cho thêm vào hỗn hợp lên men với vai trò là các nguồn dinh dưỡng nitrogen. Trong nghiên cứu này, một số bã thải nguồn gốc nông nghiệp có sẵn tại địa phuơng, chẳng hạn như bã đậu nành, vỏ khoai tây, bã đậu phộng ép dầu đã được khảo sát làm chất dinh dưỡng thay thế cho CSL. Kết quả cho thấy, các bã thải nông nghiệp là giải pháp đầy hứa hẹn cho sản xuất ethanol sinh học.

Phát triển từ kết quả lý thuyết và thực nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm, một xưởng biomass được lắp đặt tại Trường đại học bách khoa TP.HCM để khảo sát việc sản xuất ethanol sinh học từ rơm rạ. Quá trình này bao gồm một số bước như cắt và làm mềm, tiền xử lý kiềm, thủy phân và lên men đồng thời (SSF), chưng cất. Các đợt vận hành thử nghiệm được thực hiện với mục tiêu giảm thiểu nhiên liệu hóa thạch đầu vào. Kết quả ban đầu cho thấy, một phương thức đa cấp liệu đã được phát triển để thu hỗn hợp SSF có nồng độ cồn 3,5 - 5% hoặc cao hơn.