Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, năng suất cây trồng và giảm phát thải khí nhà kính

Chia sẻ: Leon Leon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

394
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phân tích kết quả của các dư lượng lúa cho thấy, tổng số carbon, hàm lượng carbon hữu cơ và kali trong rơm rạ cao hơn trong vỏ trấu. Ngược lại, nitơ và P2O5 trong rơm thấp hơn vỏ trấu. Với vỏ trấu, than sinh học được sản xuất bằng cách đốt cháy đóng hộp trong thùng (PP3) có tổng số carbon, cacbon hữu cơ, nitơ và P2O5 cao hơn so với phương pháp đốt mở (PP1 và PP2). với rơm rạ, than sinh học được sản xuất bằng cách đốt cháy đóng hộp trong thùng (PP7) có tổng cacbon hữu cơ cacbon, nitơ và...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, năng suất cây trồng và giảm phát thải khí nhà kính

NGHIÊN C U S N XU T THAN SINH H C T RƠM R VÀ TR U Đ PH C V NÂNG CAO Đ PHÌ Đ T, NĂNG SU T CÂY TR NG VÀ GI M PHÁT TH I KHÍ NHÀ KÍNH Mai Văn Tr nh, Tr n Vi t Cư ng, Vũ Dương Quỳnh, Nguy n Th Hoài Thu SUMMARY Produce biochar from rice straw and rice husk to improve soil fertility, crop yields and reduce greenhouse gas emissions Analyze results of the rice residue showed that total carbon, organic carbon content and potassium in rice straw is higher than in rice husk. In contrast, nitrogen and P2O5 in the rice straw is lower than rice husk. With rice husk, biochar produced by canned combustion in barrel (PP3) has total carbon, organic carbon, nitrogen and P2O5 higher than from open burning methods (PP1 and PP2). With rice straw, biochar produced by canned combustion in barrel (PP7) has total carbon, organic carbon, nitrogen and K2O higher than open burning methods (PP4, PP5 and PP6). Recovery ratio of total carbon from rice straw is lower than from rice husk, in which the highest recovery ratio of total carbon are from indirect pyrolysis. Keywords: rice straw, rice husk, biochar, pyrolysis. I. §ÆT VÊN §Ò năng gi nư c, dư ng ch t và b o v vi khuNn có l i cho t, tăng s c s n xu t c a Than sinh h c (TSH) là thu t ng dùng t tr ng, m b o an ninh lương th c, gi m ch các bon en (black carbon) hay lư ng phân bón v a óng vai trò như b biochar, ư c t o ra t quá trình nhi t phân ch a carbon t nhiên trong môi trư ng t. các v t li u h u cơ trong môi trư ng không c bi t nó r t d làm và có chi phí th p. có ho c nghèo ôxy không x y ra ph n ng cháy. Nó ang ư c nhi u nhà khoa h c Vi t N am có m t ti m năng áng k là trên th gi i ví như là “vàng en” cho ngành nh ng ph ph phNm nông nghi p. Theo ư c nông nghi p. TSH có th t o ra t nhi u ph tính, Vi t N am v i s n lư ng lúa là 38 tri u ph phNm trong nông nghi p khác nhau như t n/năm (GSO, 2009) thì s có tương ng 38 rơm r , v tr u, v h t, bã mía v.v... Sau m i tri u t n rơm r , 6 - 7 tri u t n tr u. N goài v thu ho ch, m t lư ng l n ph ph phNm lúa còn có kho ng 1,4 tri u t n lá mía (ch nông nghi p b t cháy ho c phân h y tính lư ng nông dân t t i ru ng) và m t gi i phóng CO2 và CH4 vào khí quy n gây lư ng không nh các ngu n ph phNm khác nên s ô nhi m khói b i và hi u ng khí nhà như c , lá, mùn cưa, bã mía... ây là ngu n kính (IPCC, 2007). Quá trình nhi t phân t o v t li u r t phong phú và y h a h n cho TSH, các bon có trong v t li u h u cơ không s n xu t TSH ph c v cu c s ng. b m t i hoàn toàn mà t n t i d ng khó b Xu t phát t th c t nêu trên, bài vi t phân gi i b i các y u t môi trư ng c a t. này mô t các th nghi m và phân tích ánh S d ng nh ng v t li u trên t o TSH bón giá tìm ra phương pháp s n xu t TSH t i ưu vào t không ch gi m ô nhi m môi trư ng, t tr u và rơm r , d dàng áp d ng vùng mà còn giúp tăng cư ng trao i cation, kh nông thôn Vi t N am.
II. VËt liÖu vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu PP6: t rơm r trong bu ng kín: Rơm r khô ư c nh i trong bu ng t có dung 1. V t li u nghiên c u tích nh t nh có g n ng khói. Dư i chân Rơm r và tr u. bu ng t có 2 c a nhóm l a i x ng nhau. Ti n hành nhóm l a và óng c a lò 2. Phương pháp nghiên c u rơm cháy âm . i khi rơm cháy y m PP1: t tr u: ây là phương pháp s n khí g n xong, ti n hành o ngư c bu ng xu t TSH theo cách c truy n mà ngư i dân v t li u cháy h t, ra ngoài và dùng v n làm là t o m t nhân nhi t gi a, sau hơi nư c d p t t quá trình cháy. ó trùm tr u m i lên trên nhân tr u. Sau PP7: t rơm r gián ti p: Lò t ư c khi l p tr u bên ngoài chuy n thành màu làm tương t như phương pháp 3 nhưng v t en thì ti n hành thêm hơi nư c k t thúc li u cho vào khoang gi a là rơm r thay vì ph n ng cháy. tr u. PP2: t tr u c i ti n: Làm như o m, tính toán: Áp d ng cho t t c phương pháp m t nhưng t ng khói 7 phương pháp. gi a và ph tr u xung quanh. ng khói có tác d ng tăng t c c cháy và gi m th i V t li u trư c khi t và s n phNm sau gian s n xu t TSH. khi t ư c xác nh b ng cách l y m u và phân tích các ch tiêu các bon t ng s (TC, PP3: t tr u gián ti p: Lò t ư c %); các bon h u cơ t ng s (TOC, %) phân thi t k làm 2 khoang, khoang gi a ư c tích b ng h th ng phân tích Multi nhét v t li u c n s n xu t than không ti p N/C2100S - Analytik - jena, c; N (%) xúc v i l a, khoang bên ngoài dùng theo phương pháp Keldalh; P2O5 (%) theo ch a các v t li u t t o nhi t. Khi v t li u phương pháp Bray 2; K2O (%) theo phương khoang ngoài cháy s t o 1 nhi t năng l n pháp t b ng Quang k ng n l a. chuy n hóa carbon t v t li u h u cơ khoang trong thành TSH. Ph n ng cháy III. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn c a lò t ki u này có th x y ra trong th i gian kho ng 4h. Nghiên c u th nghi m các phương pháp s n xu t TSH t v t li u rơm r và PP4: t rơm r : TSH ư c t o t tr u ơn gi n hi u qu và d dàng áp d ng rơm r gi ng như phương pháp 1 và ph n v i nông dân. M i phương pháp u có ưu ng cháy ư c giám sát ch t ch m c không xu t hi n ng n l a và ư c can và như c i m riêng. V i các phương pháp thi p k p th i b ng hơi Nm khi toàn b ơn gi n, không t n nguyên v t li u và th i lư ng carbon ư c chuy n sang TSH có gian th c hi n thì cho hàm lư ng các bon màu en. thu ư c th p. Ngư c l i m t s phương pháp t n th i gian và nguyên v t li u hơn PP5: t rơm r c i ti n: Rơm r ư c l i thu ư c hàm lư ng các bon cao hơn. cho vào máy phay, ch t ng n hơn 2cm, T nh ng nghiên c u cho ra m t s k t qu phơi khô và t như phương pháp 4. như sau:
B ng 1. K t qu phân tích v t li u và TSH trong nghiên c u Phương TC TOC P2 O 5 Hi u su t STT Mô t phương pháp N% K2O% pháp đ t (g/kg) (g/kg) % thu h i TC (%) 1 Tr u Trư c đ t 228,2 105,5 0,17 1,16 0,43 2 Rơm Trư c đ t 552,0 237,2 0,07 0,27 0,81 3 PP1 Đ t tr u 256,3 31,9 0,05 0,28 0,58 33,69 4 PP2 Đ t tr u c i ti n 335,9 27,6 0,02 0,33 0,77 44,16 5 PP3 Đ t tr u gián ti p 340,5 41,9 0,07 0,39 0,78 44,76 6 PP4 Đ t rơm r 343,7 10,2 0,16 0,53 0,55 18,68 7 PP5 Đ t rơm r c i ti n 353,8 121,2 0,17 0,85 0,62 19,23 8 PP6 Đ t rơm r trong bu ng kín 316,0 130,4 0,19 0,34 0,72 17,17 9 PP7 Đ t rơm r gián ti p 524,5 215,6 0,24 0,47 0,81 28,51
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam Trư c khi t, lư ng các bon t ng s và các bon h u cơ t ng s trong rơm có giá tr l n hơn so v i hàm lư ng có trong tr u, tương ng cacbon t ng s trong rơm là: 552,00 g/kg và trong tr u là: 228,20g/kg. V i hàm lư ng các bon h u cơ t ng s có trong rơm là 237,2g/kg và hàm lư ng có trong tr u là 105,5g/kg. Các phương pháp khác nhau cho hàm lư ng cacbon thu ư c là khác nhau. i v i TSH làm t tr u (các phương pháp PP1, PP2 và PP3): Hàm lư ng TC c a các phương pháp ư c x p theo th t PP3>PP2>PP1 nhưng hàm lư ng TOC l i theo thư t PP3>PP1>PP2. Hi u su t thu h i C phương pháp 3 cũng là cao nh t v i t l 44,76%. i v i TSH làm t rơm (các phương pháp PP4, PP5, PP6 và PP7) thì hàm lư ng TC s p x p theo th t PP7>PP5>PP4>PP6 và hàm lư ng TOC ư c s p x p theo th t PP7>PP6>PP5>PP4, trong ó hi u su t thu h i các bon PP7 là cao nh t v i t l là 28,51%. Hàm lư ng các nguyên t dinh dư ng có trong TSH cũng khác nhau theo các phương pháp s n xu t than khác nhau. Theo m t s nghiên c u nư c ngoài, các nguyên t dinh dư ng có trong TSH có th không có hi u l c ngay i v i cây tr ng b i vì a s chúng tr ng thái khó tiêu. i v i hàm lư ng nitơ các phương pháp t o TSH t tr u: PP1, PP2 và PP3 cho th y, hàm lư ng nitơ có trong PP3 là cao nh t, ti p n là PP1 và th p nh t là PP2, v i các giá tr tương ng là 0,07%, 0,05% và 0,02%. V i các phương pháp t o TSH t rơm r : PP4, PP5, PP6, PP7 cho th y, hàm lư ng nitơ có trong PP7 là cao nh t, ti p n là PP6, PP5 và th p nh t là PP4 v i giá tr tương ng là 0,24%, 0,19%, 0,17%, 0,16%. V i hàm lư ng P2O5 có trong TSH cho th y, v i PP3 có hàm lương cao nh t và th p nh p là PP1. V i hàm lư ng tương ng theo th t gi m d n là: PP3>PP4>PP6> PP7> PP5>PP2> PP1. Kali là nguyên t tro, thư ng thì nó không b m t i sau quá trình t cháy. Theo k t qu phân tích TSH cho th y, hàm lư ng kali có trong TSH làm t tr u ư c x p theo th t PP3>PP2>PP1. Hàm lư ng kali có trong TSH làm t rơm cũng ư c s p x p theo th t như sau PP7>PP6>PP5> PP4. N u quan sát k ta th y hàm lư ng m và kali h u như g n li n v i hàm lư ng TC trong c 2 lo i v t li u rơm và tr u, nghĩa là khi TC cao thì N và K cũng tăng. IV. KÕt luËn - Hàm lư ng cacbon t ng s , cacbon h u cơ và kali trong rơm cao hơn hàm lư ng có trong tr u. Ngư c l i hàm lư ng nitơ và P2O5 trong rơm th p hơn so v i tr u. - Than sinh h c làm t tr u theo phương pháp t gián ti p (PP3) cho hàm lư ng cacbon t ng s , cacbon h u cơ, nitơ và P2O5 cao hơn các phương pháp t tr c ti p (PP1 và PP2). - Than sinh h c làm t rơm r theo phương pháp t gián ti p (PP7) cũng cho hàm lư ng cacbon t ng s , cacbon h u cơ, nitơ và K2O cao hơn các phương pháp tr c ti p (PP4, PP5 và PP6). - Hi u su t thu h i các bon t rơm r th p hơn t tr u. PP3 i v i v t li u t tr u và PP7 i v i v t li u t rơm r cho hi u su t thu h i các bon là cao nh t. TÀI LI U THAM KH O 4
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 1. GSO, 2009. Trung tâm d li u th ng kê, T ng c c Th ng kê Vi t Nam. 2. IPCC. 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report, eds., Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt K - B, Tignor M, Miller H - L (Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA). Ngư i ph n bi n PGS. TS. Nguy n Văn Vi t 5