Hiện trạng và tiềm năng năng lượng từ phế thải nông nghiệp tại tỉnh Daklak

Download

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 2

HIỆN TRẠNG VÀ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG TỪ PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP

TẠI TỈNH DAKLAK

CURRENT STATUS AND ENERGY SOURCE POTENTIAL FROM AGRICULTURAL

RESIDUES IN DAKLAK PROVINCE

Nguyễn Hoàng Phương, Lê Thị Vân

Trường Đại học Tây Nguyên; phuongmt4@gmail.com

Tóm tắt - Ngày nay, nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cùng với

các định chế nghiêm ngặt về phát thải khí nhà kính và vấn đề an

ninh năng lượng đòi hỏi phải tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế.

Ở Tây Nguyên, nguồn năng lượng tái tạo dựa trên sinh khối nông

nghiệp là những lựa chọn hấp dẫn đối với nguồn nguyên liệu đầu

vào tạo năng lượng. Mục đích của bài báo này là nhận dạng các

nguồn phế thải nông nghiệp sẵn có như cà phê, gạo, ngô, sắn,

mía… nhằm đánh giá tiềm năng năng lượng. Phương pháp nghiên

cứu là tổng hợp các phương pháp phỏng vấn bán cấu trúc, khảo

sát và phân tích tạo nên cách tiếp cận hiệu quả để làm rõ được

mục tiêu nghiên cứu. Chương trình điều tra đã được thực hiện với

337 hộ nông dân tại 10 huyện và thành phố của tỉnh Daklak. Kết

quả nghiên cứu cho thấy, tổng khối lượng phế thải nông nghiệp

tiềm năng là 818,1 ngàn tấn trong năm 2015, có thể sản sinh

khoảng 277,7 triệu lít Etanol hoặc lượng nhiệt 14 triệu TJ/năm.

Abstract - Today, increasing energy demands, stringent regulations

on fossil fuel-based emissions, and concerns related to energy-

security make it imperative to search for alternative sources. In

Central Highlands, agricultural biomass-based renewable sources

are attractive alternatives to material-based feedstocks for energy.

The aim of this paper is to identify the available agricultural residues,

such as coffee, rice, corn, sugar cane residues…, to evaluate the

potential for energy. The general study method blends semi

structured interviews, observation and interpretation to form an

effective approach to gain an overall understanding of the research

object. A pilot survey scheme is conducted among 337 famers in 10

districts /cities of Daklak province. Through the result of study, by

2015, the total weight of potential agricultural residues is around

818.1 thousand tons/year that could generate around 277.7 million

liters of Etanol or heat quantity of 14 million TJ/year.

Từ khóa - phế thải nông nghiệp; năng lượng sinh học; Daklak; sinh

khối; năng lượng tái tạo.

Key words - agricultural residue; bio-energy; Daklak; biomass;

renewable energy.

1. Đặt vấn đề

điển hình như: cà phê, cao su, hồ tiêu, sắn, ngô, mía…

Ngoài sản phẩm chính được thu hoạch, canh tác nông

nghiệp nơi đây cũng đã tạo ra một lượng rất lớn phế thải

hữu cơ với số lượng đáng kể như: vỏ cà phê, thân cành cây

sau thu hoạch, trấu và rơm rạ… Mặc dù một phần phế thải

sinh khối này đã được một số hộ nông dân tận dụng làm

phân vi sinh, đệm sinh học, đốt lấy nhiệt để sấy nông sản

hoặc dùng nấu ăn. Thực tế tại tỉnh Daklak vẫn còn lượng

sinh khối lớn chưa được tận dụng hoặc xử lý, gây lãng phí

và ô nhiễm môi trường nông nghiệp, nông thôn. Bài báo

này sẽ tập trung làm rõ hiện trạng một số phế thải sau thu

hoạch điển hình của tỉnh Daklak và tiềm năng tạo năng

lượng của các loại phế thải này.

Để tăng trưởng kinh tế, con người đã tiêu thụ một lượng

rất lớn năng lượng hoá thạch cho các hoạt động sản xuất và

tiêu dùng. Cùng với mục tiêu tạo năng lượng, quá trình đốt

cháy cũng đã phát thải vào khí quyển CO₂và các khí ô

nhiễm như SO_x, NO_x… Nhu cầu năng lượng ngày càng

tăng cùng với các định chế nghiêm ngặt về phát thải khí

nhà kính và các vấn đề liên quan đến an ninh năng lượng

đòi hỏi phải tiềm kiếm nguồn năng lượng thay thế, đặc biệt

lĩnh vực sinh khối có vai trò chiến lược trong chính sách

năng lượng tái tạo (NLTT). Theo Bộ công thương (2014),

công suất năng lượng sinh khối của toàn quốc là 150 MW,

sản xuất được 47 GWH điện, đóng góp rất nhỏ khoảng

0,04% tổng lượng điện sản xuất được [1].

2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1. Nội dung nghiên cứu

Ngày nay, sinh khối nông nghiệp được xem như một

nguồn năng lượng tái tạo, đóng vai trò ngày càng quan

trọng cho nhu cầu tiêu dùng, đồng thời cũng hạn chế tác

- Khảo sát nguồn phát sinh, phân loại, khối lượng và

các hình thức tận dụng phế thải nông nghiệp tại tỉnh

Daklak.

́n lươc phat triên năng lượng

động đến môi trường. Chiê

quôc gia đên năm 2020, tâm nhin đê

đinh Sô 1855/QĐ-TTg) cũng đã nhấn mạnh việc đa dạng

́n năm 2050 (Quyết

- Đánh giá nguồn phế thải nông nghiệp tiềm năng tạo

năng lượng tại tỉnh Daklak.

hoá nguồn cung để giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá

thạch, trong đó tăng tỷ lệ NLTT trên tổng lượng tiêu thụ

năng lượng chính lên 5% trong năm 2020 và khoảng 11%

đến năm 2050. Với một số chính sách khuyến khích phát

- Đề xuất hướng tận dụng phế thải nông nghiệp tiềm

năng thành năng lượng của tỉnh Daklak

2.2. Phương pháp nghiên cứu

triển NLTT như Quyê

́t đinh Số. 24/2014/QD-TTg, ngay

24/03/2014 cua TTCP: Ban hanh cơ chê

trơ

gia điện sinh

2.2.1. Phương pháp kế thừa tài liệu thứ cấp

khô

́i… là một trong những động lực quan trọng cho việc

Thu thập, kế thừa và tổng hợp các tài liệu liên quan đến

chất thải nông nghiệp, các công nghệ chuyển hoá năng

lượng từ sinh khối, các công cụ đánh giá và lựa chọn công

nghệ phù hợp… từ các báo cáo, đề tài khoa học, các dự án

đã triển khai tại Tây Nguyên, các dữ liệu từ Niên giám

thống kê của địa bàn nghiên cứu...

phát triển năng lượng sinh khối ở Việt Nam.

Cùng một số địa phương khác trong cả nước, Tây

Nguyên là khu vực có hoạt động nông nghiệp là chủ đạo

với tổng diện tích canh tác khoảng 2.420.655 ha (trong đó

riêng tỉnh Daklak là 607.208 ha) [2], gồm các loại cây trồng

Nguyễn Hoàng Phương, Lê Thị Vân

2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát

2.2.4. Phương pháp tham vấn các bên liên quan

Tổ chức hội thảo tham vấn ý kiến của nông dân, cán bộ

Tiến hành điều tra, khảo sát và phỏng vấn 377 nông hộ

có canh tác cây trồng điển hình của tỉnh Daklak như: cà địa phương về hiện trạng phát sinh, các cách thức tận dụng,

phê, lúa, ngô, mía, sắn, hồ tiêu theo phương pháp ngẫu thải bỏ phế thải nông nghiệp từ nương rẫy và hoạt động sau

nhiên. Chi tiết số lượng và địa bàn phỏng vấn trình bày thu hoạch. Ghi nhận những đề xuất của các bên liên quan

trong Bảng 1.

về lựa chọn, xếp hạng ưu tiên các phương thức, công nghệ

xử lý và chuyển hoá năng lượng từ phế thải nông nghiệp

phù hợp với địa phương.

Bảng 1. Phân bố phiếu điều tra phỏng vấn

Cà

phê

Hồ

tiêu

Huyện

Lúa Ngô Mía Sắn

2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu

Buôn Ma Thuột

EaSup

Nghiên cứu sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử

lý dữ liệu viết báo cáo.

Ea Kar

3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Krông Ana

Cư M’gar

Krông Năng

Krông Pắc

Lắk

3.1. Nguồn phát sinh, thành phần, khối lượng và các

hình thức tận dụng phế thải nông nghiệp tại tỉnh Daklak

3.1.1. Nguồn, khối lượng phát sinh

Các hoạt động nông nghiệp là hoạt động kinh tế chủ yếu

tại tỉnh Daklak, khá đa dạng về thành thành phần cây trồng.

Nghiên cứu chỉ tập trung xác định các nguồn phế thải sau

thu hoạch của 06 loại cây trồng điển hình và đáng kể của

khu vực nghiên cứu được trình bày trong Bảng 2.

Buôn Hồ

Buôn Đôn

Tổng: 337

137 125

Bảng 2. Sản lượng và nguồn phế thải nông nghiệp

2.2.3. Phương pháp tính toán hệ số phát thải, khối lượng

phế thải nông nghiệp và tiềm năng tạo năng lượng

của tỉnh Daklak

Nguồn phế

Sản lượng (tấn)

- Xác định hệ số phát thải (HSPT): nghiên cứu tiến hành

cần thực nghiệm và xác định hệ số phát thải đối với vỏ cà

phê và vỏ trấu tại tỉnh Daklak. Còn HSPT của các cây trồng

còn lại kế thừa từ các nguồn [3], [4], [5].

Cây

thải

trồng

2013

2014

2015

Cà phê

Lúa

462.433

514.046

660.500

444.121

577.791

671.400

454.810

Vỏ

555.825 Rơm rạ, vỏ trấu

653.392 Thân cây, vỏ/cùi

- Khối lượng phế thải nông nghiệp được tính theo công

Ngô

thức:

푛

Mía

1.158.393 1.131.786 1.041.577

Ngọn, bã

Thân, cùi

Cùi, vỏ

푀 = ∑ Ni x Qi

Sắn

571,260

19.408

587,474

24.695

720.741

35.149

푖=1

Hồ tiêu

Trong đó: M: khối lượng phế thải nông nghiệp (tấn/năm);

Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Daklak, 2016

N_i: hệ số phát thải (HSPT) trung bình của cây

i (tấn/tấn sản phẩm);

Từ HSPT và sản lượng của các cây trồng trong Bảng 2,

tính được tổng khối lượng của các phế thải nông nghiệp chủ

yếu của tỉnh Daklak, được trình bày trong Bảng 3.

Q_i: sản lượng cây trồng (tấn/năm).

- Tính toán tiềm năng sản xuất Ethanol từ phế thải

Bảng 3. Hệ số phát thải và khối lượng phế thải nông nghiệp

nông nghiệp [6]:

của tỉnh Daklak

푛

Loại

phế

thải

HSPT

(tấn/tấn

sp)

Khối lượng (tấn/năm)

퐸 = ∑ Ei x Mi

2013

2014

2015

푖=1

Trong đó:

Vỏ Cà

phê

0,71

328.327

315.326

322.915

E: lượng Ethanol có thể sinh ra (lít/năm);

Rơm, rạ

Vỏ trấu

Mía

1,15^*

0,21

0,1^**

591.153

107.950

66.050

664.460

121.336

67.140

639.199

116.723

65.339

E_i: khả năng sinh Ethanol của loại phế thải i (lít/tấn);

M_i: khối lượng phế thải cây trồng i (tấn/năm).

- Tính toán tiềm năng nhiệt từ phế thải nông nghiệp [6], [7]:

푛

Ngô

2,0^**

2.316.786 2.263.572 2.083.154

Hồ tiêu

Sắn

0,57^***

0,3^***

11.063

14.076

20.035

푄 = ∑ Hi x Mi

푖=1

171.378

176.242

216.222

Trong đó:

Tổng

3.592.707 3.622.152 3.463.588

Q: nhiệt lượng sinh ra khi đốt chất thải rắn nông

nghiệp (TJ/năm);

Ghi chú: Nguồn: ^*[3] ^**[4] ^***[5]

Kết quả tính toán trong Bảng 3 cho thấy tổng lượng phế

thải nông nghiệp của tỉnh Daklak trong 3 năm 2013, 2014

H_i: nhiệt trị của phế thải cây trồng I (MJ/kg);

M_i: khối lượng sản phẩm cây trồng i (tấn/năm).

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 2

và 2015 không có sự khác biệt đáng kể, tổng lượng phát thải bỏ. Nhóm các hình thức tận dụng và tái sử dụng phế thải

sinh năm 2015 khoảng 3,5 triệu tấn.

chiếm 26,4%, trong đó dùng để ủ phân bón khoảng 15,1%,

thể hiện ở các loại phế thải sau thu hoạch có tính tập trung

và dinh dưỡng cao như vỏ cà phê, rơm rạ và phế thải cây

ngô. Theo sau là dùng làm đệm sinh học và thức ăn cho gia

súc 10,7%, còn lại dùng làm nấm. Ngoài việc tận dụng phế

thải, khi có người mua thì các nông hộ cũng bán đi nếu

không có nhu cầu sử dụng, trung bình nhóm này chiếm

18,7% tổng khối lượng phế thải phát sinh. Đa số lượng phế

thải này được các nông hộ có chăn nuôi đại gia súc mua về

sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như làm đệm sinh

học và ủ phân sinh học… hoạt động này đã giúp nâng tỷ lệ

phế thải được tận dụng lên 45,1% tổng lượng phát thải.

TỶ TRỌNG CÁC LOẠI PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP

Sắn

6.2%

Vỏ Cà phê

9.3%

Hồ tiêu

0.6%

Rơm, rạ

18.5%

CÁC HÌNH THỨC TẬN DỤNG PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP (%)

Vỏ trấu

3.4%

Mía

1.9%

Ngô

60.1%

Hình 1. Biểu đồ tỷ trọng các loại phế thải nông nghiệp

của tỉnh Daklak năm 2015

Đốt bỏ Đổ Bỏ

Vỏ cà phê

Bán

Thức ăn Ủ phân vi Ủ phân Đệm lót Trồng Hình thức

Hình 1, cho thấy phế thải từ các cây ngô chiếm chủ đạo

với tỷ trọng 60,1%, theo sau là thế thải ngành lúa (chủ yếu

rơm rạ) với tỷ trọng khoảng 22%. Vỏ cà phê và cây sắn với

tỷ trọng không nhiều, lần lượt là 9,3% và 6,2%. Còn lại là

phế thải cây mía và vỏ hồ tiêu với số lượng không đáng kể.

Số liệu trên cũng thể hiện tính đặc thù canh tác các cây

trồng ngắn ngày chủ yếu là ngô, lúa nước và đồng thời điển

hình canh tác cây cà phê của tỉnh Daklak.

gia súc

sinh

hoai

chuồng

trại

nấm

khác

Lúa (rơm rạ)

Vỏ trấu

Mía

Ngô

Tiêu

Sắn

Hình 2. Biểu đồ tỷ trọng các hình thức tận dụng và thải bỏ phế

thải nông nghiệp của tỉnh Daklak

TỶ TRỌNG CÁC NHÓM ỨNG XỬ PHẾ THẢI SAU THU HOẠCH CỦA NÔNG HỘ

Hình thức khác

13.9%

3.1.2. Các hình thức tận dụng và thải bỏ phế thải nông nghiệp

Kết quả khảo sát và phỏng vấn 337 hộ nông dân tại 10

huyện và thành phố của tỉnh Daklak cho thấy hoạt động tận

dụng và thải bỏ phế thải nông nghiệp tại các nông hộ khá đa

dạng, tuỳ thuộc vào nhu cầu cũng như chủng loại và mức độ

tập trung của phế thải sau thu hoạch của các loại cây chủ yếu

của tỉnh, chi tiết thể hiện trong Bảng 4 và Hình 2 dưới đây.

Nhóm đốt, đổ

bỏ

41.0%

Bảng 4. Tỷ lệ các hình thức tận dụng và thải bỏ phế thải

nông nghiệp của tỉnh Daklak (%)

Nhóm tận dụng

Vỏ Lúa

cà (rơm

phê rạ)

45.1%

Loại phế thải

Hình thức xử lý

Vỏ

trấu

Mía Ngô Tiêu Sắn

Hình 3. Biểu đồ tỷ trọng trung bình các nhóm ứng xử phế thải

nông nghiệp của tỉnh Daklak

Đốt bỏ

14 45

58 17

Đổ Bỏ

12 23 16 42 16

Khảo sát thực tế cho thấy, các nông hộ canh tác với diện

tích nhỏ, đa canh và phân tán thường không tận dụng phế thải

sau thu hoạch vì rất khó thu gom và vận chuyển tập trung, tốn

công lao động. Do vậy, họ thường đốt bỏ hoặc đổ bỏ tại nương

rẫy hoặc nơi xay xát, chiếm tỷ trọng 41,0%, cao hơn nhóm các

hình thức tận dụng. Các phế thải này chủ yếu từ các nguồn: vỏ

hồ tiêu, rơm/rạ, bã/ngọn mía, thân/vỏ/cùi ngô và thân/vỏ sắn.

Những vật liệu này nếu được thu gom và tập trung sẽ là nguồn

sinh năng lượng tiềm năng và giảm thiểu được phát thải khí

nhà kính và ô nhiễm. Ngoài ra, một số nông hộ còn tận dụng

một số phế thải nông nghiệp cho các mục đích khác nhau như:

cùi, vỏ ngô, bã mía đốt lấy nhiệt nấu ăn, vỏ trấu làm than sinh

học, một phần thân cây sắn làm cây hom giống cho mùa tiếp

theo, dùng rơm che phủ gốc cây…

Bán

57 11 27

Thức ăn gia súc

Ủ phân vi sinh

Ủ phân hoai

Đệm lót chuồng trại

Trồng nấm

Hình thức khác

Tổng

20 15

100 100 100 100 100 100 100

Phân tích biểu đồ Hình 2 thể hiện ba nhóm ứng xử với

phế thải nông nghiệp của nông hộ ở Daklak, gồm: i) tận dụng

và tái sử dụng; ii) bán cho người có nhu cầu và iii) đốt hoặc

Nguyễn Hoàng Phương, Lê Thị Vân

3.2. Đánh giá nguồn phế thải nông nghiệp tiềm năng tạo

năng lượng tại tỉnh Daklak

Hình 4 thể hiện rõ tỷ lệ thải bỏ của Ngô chỉ khoảng 21%

nhưng với lượng phát thải nhiều đã đóng góp tỷ trọng phế

thải nông nghiệp tiềm năng đến 53,5% (437,5 nghìn tấn).

Sau cây ngô, rơm rạ cũng đóng góp tỷ trọng đáng kể với

21,9% và các phế thải khác góp phần không lớn, từ 2,4%

đến 8,7%, chi tiết thể hiện trong Hình 4.

Kết quả điều tra khảo sát thực tế cho thấy chỉ có hình thức

đốt được áp dụng để tạo năng lượng từ phế thải nông nghiệp

sau thu hoạch tại tỉnh Daklak. Không ghi nhận được việc ứng

dụng các công nghệ thu hồi năng lượng khác như chuyển hoá

thành nhiên liệu sinh học hoặc khí sinh học. Việc đốt các phế

thải nông nghiệp chủ yếu ở 2 dạng: i) Các nông hộ tận dụng

cùi, vỏ ngô, rơm, vỏ trấu, vỏ cà phê…đốt lấy nhiệt nấu bếp

hoặc sấy nông sản, chiếm khoảng 1,4% tổng lượng phát thải;

và ii) Các cơ sở/đại lý thu mua, xay sát nông sản tận dụng một

số phế thải như: vỏ cà phê, vỏ trấu… đốt nhằm thu nhiệt để

sấy các loại nông sản. Số liệu điều tra cho thấy, khoảng 81%

các cơ sở xay xát và thu mua nông sản có sử dụng phế thải

nông nghiệp để đốt lấy nhiệt sấy nông sản. Tuy nhiên, do các

cơ sở này hoạt động tự phát theo khả năng số lượng nông sản

mua được và không ổn định nên không có số liệu được ghi

nhận về khối lượng phế thải được sử dụng.

3.3. Đề xuất hướng tận dụng phế thải nông nghiệp tiềm

năng thành năng lượng của tỉnh Daklak

Nghiên cứu tiến hành hội thảo có sự tham gia của các

bên liên quan đến việc tận dụng các nguồn phế phẩm tiềm

năng thành vật liệu có ích và năng lượng. Với sự tham dự

của 29 nông hộ với tính đa dạng cao và điển hình liên quan

trực tiếp đến phế thải nông nghiệp tại khu vực nghiên cứu,

chi tiết trình bày trong Bảng 6.

Bảng 6. Đặc điểm các bên liên quan

Dân tộc

thiểu số

Trình độ

học vấn

Giới tính

Tuổi

Nghề nghiệp

Số lượng Nam:19

Dưới 30: 4 THPT: 28 Nông dân: 14

Để đánh giá tiềm năng tạo năng lượng từ phế thải nông

nghiệp của tỉnh Daklak hiện tại, việc xác định tổng lượng

phế thải tiềm năng chính là các loại phế phụ phẩm sau thu

hoạch của các loại cây trồng chủ yếu phát sinh hàng năm

nhưng chưa sử dụng cho bất kì mục đích tận dụng nào.

người

Nữ: 9

30-45: 11 ĐH: 01

Hội nông dân,

phụ nữ: 05

Trên 45: 13

Cán bộ cấp xã,

thôn (có trồng

trọt): 09

Bảng 5. Khối lượng phế thải nông nghiệp đốt bỏ hoặc thải bỏ

Kết quả đề xuất hướng tận dụng phế thải nông nghiệp

của hội thảo được phân hạng trong Bảng 7.

của tỉnh Daklak năm 2015

Tổng lượng

phát thải

(tấn/năm)

Tỷ lệ

đốt/thải

bỏ

Khối

lượng

(tấn/năm)

Tỷ trọng

khối

lượng

Bảng 7. Phân hạng ưu tiên hướng tận dụng phế thải

Loại phế

thải

nông nghiệp tiềm năng của tỉnh Daklak

Thứ tự

ưu tiên

Hướng tận dụng phế thải Sản phẩm thu được

Vỏ Cà phê

Rơm rạ

Vỏ trấu

Mía

322.915

639.199

116.723

65.339

11%

28%

35.521

178.976

30.348

44.431

437.462

20.035

71.353

818.126

4,3%

21,9%

3,7%

5,4%

53,5%

2,4%

8,7%

100%

Nhiệt phân quy mô nông hộ Thu nhiệt để nấu bếp

với tất cả các phế phẩm sẵn có. và than sinh học.

26%

Đốt lấy nhiệt tập trung với vỏ Thu nhiệt để sấy nông

cà phê, vỏ trấu, rơm rạ, phế sản và phát điện.

thải mía.

68%

Ngô

2.083.154

20.035

21%

Hồ tiêu

Sắn

100%

33%

Lên men Etanol quy mô tập Nhiên liệu sinh học.

trung với phế thải từ ngô, rơm

rạ và mía.

216.222

3.463.588

Tổng

23,6%

Dựa vào đề xuất định hướng sử dụng phế thải nông

nghiệp của các bên liên quan, nghiên cứu tiến hành ước

tính lượng nhiệt và Etanol có thể tạo ra từ lượng phế thải

tiềm năng của tỉnh Daklak trong Bảng 5.

Số liệu trong Bảng 5 trình bày tỷ lệ và ước tính khối

lượng phế thải của từng loại cây nông nghiệp chủ yếu của

tỉnh Daklak. Theo đó, tổng khối lượng phế thải tiềm năng

là hơn 182 nghìn tấn, chiếm tỷ trọng trung bình khoảng

23,6% tổng lượng phế thải của tỉnh.

Bảng 8. Ước tính lượng Etanol sản xuất từ phế thải nông nghiệp

tiềm năng của tỉnh Daklak

TỶ LỆ PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP TIỀM NĂNG

Vỏ Cà phê

Sắn

Hiệu suất

Etanol

(lít/tấn)

Sản lượng

Etanol

(lít/năm)

Khối lượng

(tấn/năm)

Hồ tiêu

Phế thải

Rơm rạ

22%

Rơm rạ

Mía

178.976

44.431

415,42*

427,12*

421,47*

74.350.210

18.977.369

184.377.109

277.704.688

Ngô

437.462

660.869

Tổng

Vỏ trấu

Ghi chú: * kế thừa từ Alternative Fuels Data Center [8]

Bảng 8 cho thấy tổng sản lượng Etanol có thể sinh ra từ

phế thải nông nghiệp của tỉnh Daklak năm 2015 là 277,7

triệu lít. Trong đó, đóng góp nhiều nhất là từ phế thải cây

ngô với tỷ trọng hơn 66%. Tuy nhiên, cần có giải pháp thu

gom triệt để và tập trung để có thể áp dụng công nghệ này

trên thực tế.

Mía

Ngô

54%

Hình 4. Biểu đồ tỷ trọng trung bình các loại phế thải

nông nghiệp tiềm năng của tỉnh Daklak

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 2

Với định hướng đốt phế thải nông nghiệp để lấy nhiệt phế thải tiềm năng của tỉnh, ước tính có thể sản sinh khoảng

và than sinh học là giải pháp được các nông hộ ưu tiên lựa 227,7 triệu lít Etanol/năm. Nếu đốt lấy nhiệt có thể sinh ra

chọn cho quy mô hộ gia đình. Đây là giải pháp công nghệ nhiệt lượng khoảng 14 triệu TJ/năm.

có tính phân tán và tuỳ theo nhu cầu của mỗi nông hộ để

tùy chỉnh thu nhiệt nhiều/than sinh học ít và ngược lại.

Nhiệt lượng tối đa sinh ra từ phế thải nông nghiệp tiềm

năng của tỉnh được ước tính trong Bảng 9.

Lời cảm ơn: Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn sự

giúp đỡ của lãnh đạo các xã của Huyện Krông Năng, tỉnh

Daklak. Ngoài ra, sự đóng góp của ThS. Nguyễn Văn Quý,

KS. Hoàng Văn Lượng, KS. Lê Thị Vân Anh, KS. Nguyễn

Bảng 9. Ước tính nhiệt lượng sinh ra từ phế thải nông nghiệp

Thị Tuyết Nhung, KS. Nông Thị Nương, KS. Võ Thị Mai

Phương đã tạo điều kiện hoàn thành nghiên cứu này.

tiềm năng của tỉnh Daklak

Nguồn Độ ẩm Giá trị sinh Khối lượng Nhiệt lượng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

phế thải

Vỏ cà phê

Rơm rạ

Vỏ trấu

Mía

(%) nhiệt (MJ/kg) (tấn/năm)

(TJ/năm)

19,1

11,8

16,95

14,7

19,25

2,9

19,80^*

14,52^*

14,89^*

17,32^*

17,65^*

20,39^**

18,00^***

35.521

703.309,1

[1] Viện Năng lượng, Bộ Công thương, 2014.

[2] Bộ Tài Nguyên Môi trường, Quyết định số 455/QĐ-BTNMT: Phê

178.976 2.598.726,4

duyệt và công bố thống kê diện tích đất đai năm 2015, Hà Nội, 2017.

30.348

44.431

451.882,4

769.539,0

[3] T. S. Nam, N. T. H. Nhu, N. H. Chiê

m, N. V. C. Ngan, L. H. Viẹt

and K. Ingvorsen, "Ước tính lượng và các biện pháp xử lý rơm rạ ở

một số tỉnh Đồng bằng Sông Cửu long”, Tap chi Khoa hoc Trường

Đại học Cần Thơ, vol. 32, pp. 87-93, 2014.

Ngô

437.462 7.721.210,3

20.035 408.512,2

[4] H. Liua, G. Jianga, H. Zhuang and K. Wang, "Distribution,

utilization structure and potential of biomass resources in rural

China: With special references of crop residues”, Renewable and

Sustainable Energy Reviews, vol. 12, pp. 1402-1418, 2008.

Hồ tiêu

Sắn

71.353 1.284.360,5

Tổng

13.937.539,9

[5] WHO, "Rapid assessment of Air, Water & Land Pollution Sources”,

Ghi chú: Nguồn * [9], ** [10], *** [11]

1993.

[6] M. Hiloidhari, D. Das and D. Baruah, "Bioenergy potential from

crop residue biomass in India”, Renewable and Sustainable Energy

Reviews, no. 32, pp. 504-512, 2014.

Bảng 9 cho thấy tổng nhiệt lượng từ phế thải nông

nghiệp tiềm năng khoảng 14 triệu TJ/năm, đóng góp nhiều

nhất là phế thải cây ngô với hơn 55%, theo sau là là rơm rạ

và phế thải sắn với tỷ trọng đóng góp lần lượt là 18,6% và

9,2%. Các phế thải còn lại đóng góp nhiệt lượng nhỏ và

không đáng kể. Như vậy, nếu nông hộ có các biện pháp thu

gom phế thải từ cây ngô, lúa và sắn thì có thể tận dụng đốt

thu nhiệt cho các mục đích khác nhau.

[7] X. Zhou, F. Wang, H. Hu, L. Yang, P. Guo and B. Xiao,

"Assessment of sustainable biomass resource for energy use in

China”, biomass and bioenergy, vol. 35, pp. 1-11, 2011.

[8] "Alternative Fuels Data Center”, 2016. [Online]. Available:

https://www.afdc.energy.gov/fuels/ethanol_feedstocks.html.

[9] D. R. Nhuchhen and P. A. Salam, "Estimation of higher heating

value of biomass from proximate analysis: A new approach”, Fuel,

vol. 99, pp. 55-63, 2012.

4. Kết luận

[10] "ECN Phyllis classification”, 2017. [Online]. Available:

https://www.ecn.nl/phyllis2/Browse/Standard/ECN-

Phyllis#rice%20husk.

Tổng lượng phế thải nông nghiệp của tỉnh Daklak năm

2015 là 3,5 triệu tấn. Trong đó, phế thải từ các cây ngô

chiếm chủ đạo với tỷ trọng 60,1%, theo sau là thế thải

ngành lúa với tỷ trọng khoảng 22%. Vỏ cà phê và cây sắn

với tỷ trọng không nhiều, lần lượt là 9,3% và 6,2%.

[11] A. PATTIYA, "Thermochemical Characterization of Agricultural

Wastes from Thai Cassava Plantations”, Energy Sources, vol. 33,

no. Part A, pp. 601-701, 2011.

[12] M. Jiang, B. Chen, J. Zhou, F. Tao, Z. Li, Z. Yang and G. Chen,

"Emergy account for biomass resource exploitation by agriculture in

China”, Energy Policy, vol. 35, pp. 4704-04719, 2007.

Phế thải nông nghiệp của các nông hộ ở Daklak thường

được tận dụng và tái sử dụng (45,1%), đốt hoặc thải bỏ

(41%) và mục đích khác (13,9%). Ước tính khối lượng phế

tiềm năng của tỉnh khoảng 818 nghìn tấn, trong đó cây ngô

chiếm tỷ trọng lớn nhất (53,5%), rơm rạ đóng góp tỷ trọng

đáng kể với 21,9%.

[13] L. Cuiping, W. Chuangzhi, Yanyongjie and H. Haitao, "Chemical

elemental characteristics of biomass fuels in China”, Biomass and

Bioenergy, pp. 119-130, 2004.

[14] T. Al-Shemmeri, R. Yedla and D. Wardle, "Thermal characteristics

of various biomass fuels in a small-scale biomass combustor”,

Applied Thermal Engineering, vol. 85, pp. 243-251, 2015.

Dựa trên đề xuất của các bên liên quan, hướng sử dụng

phế thải bằng công nghệ nhiệt phân quy mô nông hộ để thu

nhiệt nấu bếp và than sinh học được ưu tiên đầu, xếp sau

lần lượt là đốt lấy nhiệt tập trung để thu nhiệt sấy nông sản,

phát điện, và lên men Etanol quy mô tập trung. Từ lượng

[15] A. E. Maragkaki, T. Kotrotsios, P. Samaras, A. Manou, K. Lasaridi

and T. Manios, "Quantitative and Qualitative Analysis of Biomass

from Agro- industrial Processes in the Central Macedonia Region,

Greece”, Waste Biomass Valor, 2015.

[16] N. Agency, Biomass Business Opportunities Viet Nam, 2012.

(BBT nhận bài: 25/9/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 18/10/2017)

5 trang yennguyen 13840 Free

Download

Bạn đang xem tài liệu "Hiện trạng và tiềm năng năng lượng từ phế thải nông nghiệp tại tỉnh Daklak", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

hien_trang_va_tiem_nang_nang_luong_tu_phe_thai_nong_nghiep_t.pdf