13/10/2021
Tóm tắt
Phát triển nông nghiệp theo hướng kinh tế tuần hoàn sẽ mang lại những lợi ích đáng kể về sinh thái, kinh tế và xã hội bằng cách cải thiện ô nhiễm đất, nước ngầm và cung cấp nguồn năng lượng bền vững. Nghiên cứu này tiến hành xây dựng một mô hình tái sử dụng chất thải thông qua kết hợp việc sử dụng phân hủy kỵ khí và các sản phẩm phụ của nó bằng than sinh học (TSH). Trong mô hình, sinh khối được sử dụng làm khí sinh học, sản xuất than sinh học, phân compost. Ngoài ứng dụng riêng lẻ, than sinh học còn được sử dụng kết hợp với cặn khí sinh học để phục hồi đất và thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Mô hình tuần hoàn này kết hợp tất cả các quy trình để thúc đẩy việc sử dụng sinh khối, tăng hiệu quả chuyển đổi và tăng cường ứng dụng của các quy trình này trong lĩnh vực nông nghiệp. Do đó, việc áp dụng mô hình sinh thái khép kín sẽ có lợi trong việc sử dụng sinh khối và là một phương pháp đầy tiềm năng để thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
Từ khóa: Than sinh học, phân hủy kỵ khí, kinh tế tuần hoàn, nông nghiệp bền vững.
Nhận bài: 2/7/2021; Chỉnh sửa: 21/7/2021; Duyệt đăng: 26/8/2021.
1. Tiềm năng than sinh học
TSH có tiềm năng to lớn trong việc giải quyết các vấn đề toàn cầu này và có thể hoạt động như một chất xúc tác trong việc đạt được các mục tiêu phát triển bền vững. TSH là một sản phẩm rắn rất giàu carbon và được sản xuất từ sinh khối chất thải (tàn dư cây trồng, sinh khối tảo, rác thải đô thị,...) được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề môi trường như hấp phụ chất ô nhiễm, giảm khí thải nhà kính, ủ phân, xử lý nước thải, cải tạo đất, sản xuất năng lượng và chất xúc tác[1]. Hàm lượng khoáng chất và khả năng đệm của TSH làm cho nó trở thành chất xúc tác cuối cùng cho quá trình phân hủy kỵ khí, giúp tăng cường đáng kể sản xuất năng lượng sinh học. Bổ sung quá trình phân hủy kỵ khí bằng TSH có thể làm tăng sản lượng khí sinh học và hydro sinh học lên đến 57% và 118% tương ứng trong quá trình kiểm soát. Bổ sung TSH vào đất giúp cải thiện sức khỏe của đất, độ xốp và độ thoáng khí, làm giảm phát thải khí nhà kính từ đất. Việc bổ sung TSH ở mức tối ưu trong gạo có thể làm giảm phát thải khí mê-tan tích lũy lên đến 60%[2].
Khí sinh học là một công nghệ quan trọng cung cấp năng lượng tái tạo từ quá trình phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong môi trường yếm khí. Chất nền như rơm, rạ, cành cây, lá cây, phân gia súc và gia cầm, các chất thải hữu cơ khác có thể được xử lý theo phương pháp phân hủy kỵ khí để trước hết tạo ra khí sinh học, sau đó là biomethane. Hiện công nghệ khí sinh học có tiềm năng rất lớn để được phát triển như một công nghệ năng lượng tái tạo nhằm giải quyết vấn đề năng lượng và vấn đề môi trường. Tuy nhiên, ngành công nghiệp khí sinh học phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm hiệu quả sản xuất khí đốt thấp, tuổi thọ bể biogas ngắn, tỷ lệ hỏng hóc của hầm khí sinh học cao, vấn đề sử dụng dư lượng khí sinh học dư lượng. Do đó, để cải thiện sự phát triển của khí sinh học và làm nổi bật vai trò của nó trong giải quyết các vấn đề về năng lượng và môi trường, cần phải phát triển các phương pháp và công nghệ mới để mở rộng chuỗi công nghiệp và nghiên cứu sử dụng các mô hình mới có thể thúc đẩy thương mại hóa.
Trong nghiên cứu, tiềm năng của TSH để sản xuất năng lượng sinh học (khí sinh học và sản xuất hydro sinh học từ kết hợp quá trình phân hủy kỵ khí), giảm thiểu khí nhà kính, hấp thụ carbon trong đất và xử lý nước thải được thảo luận chi tiết cùng với những thách thức và triển vọng tương lai của TSH.
2. Hiện trạng sử dụng sinh khối tại ĐBSCL
Theo số liệu từ Hiệp hội Năng lượng Việt Nam, tiềm năng sản xuất năng lượng sinh khối từ gỗ củi ở nước ta có thể đạt 14,6 triệu tấn dầu quy đổi vào năm 2030; phế thải từ nông nghiệp có thể đạt 20,6 triệu tấn dầu quy đổi vào năm 2030; từ rác thải đô thị đạt khoảng 1,5 triệu tấn dầu quy đổi vào năm 2030. Trong cả nước, ĐBSCL là vùng có tiềm năng phát triển ngành năng lượng này lớn nhất, chiếm 33.4%.
Dừa được trồng chủ yếu tại ĐBSCL, chiếm 84% tổng sản lượng cả nước. Phế thải từ ngành chế biến dừa như vỏ dừa có thể sử dụng 100% để sản xuất than hoạt tính hoặc làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp trong nước hoặc các ứng dụng nhiệt và 96% vỏ dừa chế biến thành xơ dừa (sợi vỏ dừa) được sử dụng để làm dây thừng, thảm, lưới... Sản phẩm phụ sau khi tạo ra xơ dừa là chất bột mịn được gọi là bột xơ dừa chiếm khoảng 12% trọng lượng vỏ dừa, chủ yếu làm chất nền trồng cây, cải tạo đất. Tuy nhiên, tại ĐBSCL chỉ có 20% dừa được tăng giá trị theo cách này còn lại 80.000 tấn được đổ ra sông Cửu Long gây sức ép với môi trường [3].
ĐBSCL là vựa lúa lớn nhất của Việt Nam, chiếm hơn 56% tổng sản lượng gạo của cả nước và hơn 80% lượng xuất khẩu (Tổng cục Thống kê, 2019). Tương ứng với diện tích canh tác và sản lượng lúa thì lượng rơm thải bỏ hoặc đốt hằng năm ở ĐBSCL là rất lớn: tỷ lệ rơm rạ chiếm 59%, trấu chiếm 57% cả nước. Đốt rơm trực tiếp trên đồng ruộng là biện pháp xử lý rơm phổ biến nhất hiện nay, trong đó mùa vụ có tỷ lệ đốt rơm cao nhất là Đông Xuân, tiếp đến là Hè Thu và Thu Đông. Tỷ lệ người dân vùi rơm trên ruộng và trồng nấm cao nhất ở vụ Thu Đông lần lượt chiếm 26,1% và 8,14%; trong khi các biện pháp xử lý rơm rạ khác như chăn nuôi, bán hoặc cho là chiếm tỷ lệ rất thấp. Đa số nông dân đều có khuynh hướng giữ nguyên tập quán đốt rơm trong các năm tiếp theo. Lượng rơm rạ phát sinh ở ĐBSCL hằng năm là rất lớn trong khi lượng rơm rạ này hầu hết đều bị đốt bỏ. Bên cạnh đó, vỏ trấu được người dân sử dụng làm nguyên liệu đốt, làm nhiên liệu cho các lò nung gạch hoặc làm phân bón. Trong 4 triệu tấn trấu sản xuất tại ĐBSCL ước tính có khoảng 1 triệu tấn không được sử dụng [4]. Việc này gây lãng phí nguồn sinh khối dồi dào từ nông nghiệp và phát thải một lượng lớn khí CO2, CO, NOx vào bầu khí quyển.
2.1. Sản xuất than sinh học và ứng dụng
Kỹ thuật sản xuất TSH
TSH có nhiều ứng dụng khác nhau đã dẫn đến việc tăng cường chuyển đổi sinh khối thành TSH. Chuyển đổi nhiệt hóa là một kỹ thuật phổ biến để sản xuất TSH. Phương pháp chuyển đổi nhiệt hóa bao gồm nhiệt phân, carbon hóa, khí hóa. Để đạt năng suất tối đa, kỹ thuật được chọn để sản xuất phải phù hợp tùy thuộc vào loại sinh khối và các điều kiện quy trình như tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ, thời gian… phải tối ưu. Những điều kiện này rất quan trọng vì chúng có thể ảnh hưởng đến trạng thái vật lý và hóa học của TSH trong quá trình sản xuất. Hình thái của TSH có nguồn gốc từ sinh khối thực vật thay đổi tùy theo điều kiện của quá trình chuyển hóa vì nó liên quan đến việc giảm trọng lượng của sinh khối. Ban đầu, sự sụt giảm trọng lượng do mất nước ở khoảng 100ºC tiếp tục bởi sự phân hủy xenlulo, hemixenlulo và lignin xảy ra trên 220ºC. Cuối cùng, giảm khối lượng do quá trình đốt cháy dư lượng cacbon.
Ứng dụng của TSH
TSH hiện đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhưng đặc biệt là trong nông nghiệp và công nghiệp. TSH có lợi thế là rẻ và bền vững để sản xuất, nó có thể được sử dụng rộng rãi để cải thiện việc giữ nước và chất dinh dưỡng trong đất, giảm tiêu thụ phân bón và phát thải khí nhà kính. TSH khi bón vào đất sẽ hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ có trong đất. Một số chất gây ô nhiễm hữu cơ bao gồm hóa chất nông nghiệp như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm như atrazine, simazine, carbofuran… hóa chất công nghiệp như PAHs (hydrocacbon thơm đa vòng), kháng sinh và các loại thuốc như acetaminophen, tetracycline, ibuprofen, sulfamethazine, tylosine…thuốc nhuộm cation; các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như butanol, benzen, furan, trichloroethylene,...[5]. Các nhóm oxy trên bề mặt TSH có lợi cho việc hấp phụ các chất ô nhiễm trong đất và nước (chẳng hạn như chất ô nhiễm hữu cơ trong đất và kim loại nặng trong nước), do đó nó có thể được sử dụng để giảm bớt các vấn đề môi trường.
Việc sử dụng TSH trong đất không chỉ giúp cô lập carbon trong đất mà còn nâng cao chất lượng của đất bằng cách trung hòa độ pH của đất, tăng khả năng trao đổi cation của đất, tăng cường sự phát triển của vi sinh vật trong đất. Các nhóm chức năng như nhóm carbonxylic, hydroxyl, phenolic có trong TSH tương tác với các ion hydro trong đất, làm giảm nồng độ của ion hydro, do đó làm tăng độ pH của đất. Carbonat, bicacbonat và silicat trong TSH phản ứng với ion H + và trung hòa độ pH của đất. Do đó, ứng dụng TSH trong việc cải tạo đất trong các lĩnh vực nông nghiệp đã làm tăng sự quan tâm do các đặc tính bề mặt và thành phần nguyên tố của nó. TSH có thể được ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp như: a) nâng cao độ phì nhiêu và cấu trúc của đất; b) tăng khả năng trao đổi cation của đất và giảm thiểu độc tính của nhôm; c) Hỗ trợ hấp thụ carbon và giảm tác động của khí nhà kính; d) cải thiện năng suất bằng cách duy trì khả năng giữ nước; e) tăng cường hoạt động của vi sinh vật bằng cách giảm bớt sự rửa trôi chất dinh dưỡng.
TSH có thể hoạt động như một chất xúc tác được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như nông nghiệp, môi trường, năng lượng,.... Với vai trò là chất xúc tác, TSH được ứng dụng rộng rãi như sản xuất diesel sinh học, sản xuất năng lượng, loại bỏ hắc ín, quản lý chất thải, sản xuất khí tổng hợp và điện cực trong pin nhiên liệu vi sinh, sản xuất hóa chất và loại bỏ các chất gây ô nhiễm môi trường. TSH cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy kỵ khí và quá trình ủ phân. Kết quả cho thấy, việc sản xuất metan từ AD tăng lên khi sử dụng tất cả các loại TSH: metan được sản xuất từ rơm lúa mì, cây ăn quả phế thải và phân gà, tương ứng trong điều kiện nhiệt phân 350, 450, 550 ◦C. Ngoài ra, tỷ lệ lưu giữ nitơ cao hơn và độ ổn định kim loại nặng tốt hơn có thể đạt được bằng cách thêm TSH vào vật liệu composite. Hơn nữa, chất hữu cơ có thể bị phân hủy hiệu quả bởi TSH được tạo ra trong quá trình nhiệt phân chậm sinh khối, điều này làm giảm tổng lượng nitơ thất thoát và phát thải khí nhà kính (GHG) trong quá trình ủ phân [6].
TSH cũng được coi là chất độn lý tưởng trong các quy trình làm phân trộn giàu nitơ, do đó nó có thể làm giảm (hoặc thậm chí ngăn chặn) phát thải từ quá trình phân hủy tự nhiên của chất thải nông nghiệp trong đất. TSH làm chất độn trong quá trình ủ phân gia cầm và nhận thấy sự cải thiện rõ rệt về tỷ lệ phân hủy (cao tới 70%). Việc bổ sung TSH cũng làm giảm phát thải mùi và mất nitơ[1].
2.2. Tăng cường sản xuất năng lượng sinh học thông qua kết hợp phân hủy kỵ khí với TSH
Việc phát triển khí sinh học phải đối mặt với nhiều thách thức và nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để giải quyết những vấn đề này. Người ta nhận thấy, TSH kết hợp với phân hủy kỵ khí là một phương pháp đầy hứa hẹn có thể giải quyết một số vấn đề liên quan đến phát triển.
Hình 1. Một chu kỳ sản xuất than sinh học và phân hủy kỵ khí
Ứng dụng của than sinh học trong phân hủy kỵ khí
Mặc dù phân hủy kỵ khí là một công nghệ hoàn thiện được sử dụng trong quản lý chất thải hữu cơ, nhưng các vấn đề liên quan đôi khi vẫn xuất hiện. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về TSH như một chất phụ gia trong phân hủy kỵ khí đã chỉ ra rằng, TSH có thể được sử dụng để tối ưu hóa các điều kiện vận hành và cải thiện tính không ổn định vốn có trong quá trình phân hủy kỵ khí, bao gồm cải thiện sản xuất khí sinh học và hàm lượng metan, tăng khả năng đệm, giảm axit amin ức chế và cải thiện số lượng vi sinh vật. Ngoài ra, cấu trúc xốp của TSH cung cấp một môi trường thích hợp cho sự phát triển và cư trú của vi sinh vật, điều này có lợi cho việc cải thiện chất lượng của biogas. Shen và cộng sự (2020) xử lý phân bò ở nhiệt độ trung bình (350C) bằng hệ thống phân hủy kỵ khí, trong đó TSH tạo ra từ than bột và trấu ở 600–9000C được thêm vào, kết quả cho thấy, sản lượng khí sinh học tăng 9,86 %, tương ứng[7].
Sự ức chế amoniac và sự tích tụ axit trong quá trình phân hủy kỵ khí có thể được khắc phục bằng cách bổ sung TSH giúp tăng cường khả năng chống chịu với nồng độ amoniac cao trong hệ thống phân hủy kỵ khí. Việc bổ sung TSH làm giảm nồng độ nitơ amoniac trong quá trình phân hủy kỵ khí; đặc biệt, ảnh hưởng rõ ràng nhất được thấy khi nồng độ nitơ amoniac trên 2450 mg/L vì điều này có lợi cho quá trình phân hủy sinh học lâu dài của các axit béo dễ bay hơi, đồng thời có thể làm giảm hiệu quả sự ức chế amoniac trong quá trình phân hủy kỵ khí khi glucose được sử dụng làm chất nền, làm chậm thời gian tích lũy axit béo dễ bay hơi và phân hủy các axit trung gian. Sự tích tụ nhanh chóng của axit béo dễ bay hơi trong quá trình phân hủy kỵ khí dẫn đến ức chế axit, dẫn đến giá trị pH thấp và ức chế hoạt động của methanogen [8].
Dư lượng từ quá trình phân hủy kỵ khí được sử dụng để thu hồi năng lượng sinh học và sản xuất TSH thông qua quá trình nhiệt phân
TSH có thể thúc đẩy quá trình phân hủy kỵ khí, cặn khí sinh học sau đó cũng có thể được sử dụng để điều chế TSH bằng cách nhiệt phân hoặc carbon hóa thủy nhiệt. TSH được sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân dư lượng khí sinh học trải qua 4 giai đoạn: bốc hơi nước ở nhiệt độ <2200C, phân hủy hemicellulose ở 220 - 3150C, phân hủy cellulose ở 315 - 4000C; và phân hủy lignin ở nhiệt độ > 4000C [9].
TSH được sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân cặn khí sinh học có các đặc tính lý hóa tuyệt vời và triển vọng ứng dụng tốt. Bogusz và cộng sự (2017) nhận thấy, TSH được sản xuất bằng cách nhiệt phân ở nhiệt độ cao cặn khí sinh học có khả năng hấp phụ và khả năng loại bỏ các ion Cd, Ni ra khỏi nước thải cao hơn [9]. TSH được điều chế bằng nhiệt phân bùn khí sinh học có giá trị pH cao, do đó nó có thể được sử dụng để cải tạo đất chua và giảm sử dụng vôi. Đồng thời, nó làm giảm lượng khí thải N2O trong đất, tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất, thúc đẩy quá trình cố định nito trong đất [10].
2.3. Giới thiệu nông nghiệp khép kín dựa trên kết hợp TSH và phân hủy kỵ khí
Phương pháp tiếp cận mô hình
Cách tiếp cận của mô hình là dựa trên nền tảng các mô hình tích hợp hiện hữu đặc biệt là mô hình VACBNXT do GS.TS Lê Thanh Hải và cộng sự phát triển kết hợp với các kỹ thuật và hệ thống không phát thải để đề xuất nên mô hình tích hợp theo hướng sinh thái khép kín cho người dân nông thôn hướng đến không phát thải ĐBSCL.
Các phương pháp chủ yếu được áp dụng trong việc thiết kế mô hình gồm: các phương pháp phân tích hệ thống hiện đại như phương pháp kiểm toán, phân tích CBVC-NL, phân tích dấu chân (footprint analysis), phương pháp tái chế, tái sử dụng, phương pháp xử lý cuối đường ống... Trong đó chú trọng nghiên cứu điều chỉnh và tích hợp các phương pháp đã phát triển bởi nhóm nghiên cứu thông qua các công bố của nhóm tác giả Lê Thanh Hải và cộng sự.
Mô hình được đề xuất theo các bước sau:
Bước 1: Điều tra khảo sát, thu thập số liệu, đánh giá hiện trạng đối tượng nghiên cứu;
Bước 2: Kiểm toán đối tượng nghiên cứu về vật chất, năng lượng, kinh tế, năng lực sinh kế;
Bước 3: Áp dụng các biện pháp tận dụng và tái chế, tái tạo, quay vòng khép kín, kỹ thuật sinh thái,… để đề xuất ra mô hình canh tác tích hợp hướng tới không phát thải;
Bước 4: Tính toán, thiết kế chi tiết từng hạng mục của mô hình;
Bước 5: Đánh giá hiệu quả mô hình về mặt môi trường, kinh tế.
Mô hình nông nghiệp khép kín dựa trên kết hợp TSH và phân hủy kỵ khí.
Hình 2. Mô hình sinh thái khép kín hướng đến phát triển nông nghiệp bền vững
Thuyết minh mô hình:
Mô hình khuyến khích người dân tận dụng quỹ đất trống của hộ hoặc khu vực lân cận để tăng gia sản xuất nhờ có lượng chất thải giàu dinh dưỡng từ các hoạt động sinh kế hiện tại với các giải pháp cụ thể sau:
Chất thải chăn nuôi được thu gom xử lý phân hủy kỵ khí bằng bể biogas để thu khí sinh học, cặn và bùn sinh học. Một lượng lớn phân dước thu gom từ máng tách phân để ủ phân compost đồng thời hạn chế cặn lắng trong các hầm biogas chống quá tải hầm biogas, kéo dài thời gian sử dụng, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước xả. So với mô hình trước đây sinh khối từ chăn nuôi chỉ được áp dụng trực tiếp để sản xuất khí sinh học.
Sinh khối từ hoạt động trồng trọt được thu gom để sản xuất TSH. TSH được thêm vào quá trình phân hủy kỵ khí có thể cải thiện sản xuất khí sinh học [7]. Dư lượng khí sinh học được sử dụng để sản xuất TSH.
Sau đó, TSH được sử dụng như một chất hấp phụ có hiệu quả làm giàu các thành phần dinh dưỡng trong bùn khí sinh học, hoặc nó được sử dụng cho cây trồng cùng với bã thải khí sinh học. Cuối cùng, TSH được sử dụng như một chất điều hòa đất để cải tạo đất và cải thiện môi trường phát triển của cây trồng.
Trong quá trình này, khí metan được tạo ra và có thể được sử dụng để tạo ra điện và nhiệt. Về mặt này, mô hình thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp tuần hoàn và cung cấp các chiến lược kỹ thuật tuyệt vời để xử lý chất thải sinh khối, cặn khí sinh học. Mô hình sinh thái khép kín không chỉ giảm chi phí quản lý chất thải, cải thiện tỷ lệ sử dụng sinh khối, sản xuất năng lượng sinh học bền vững và thân thiện với môi trường hơn mà còn cải thiện đời sống của nông dân và mang lại những lợi ích kinh tế nhất định.
3. Thảo luận và kết luận
3.1. Thảo luận:
Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng kết hợp TSH và phân hủy kỵ khí để giải quyết các vấn đề liên quan đến quá trình phân hủy kỵ khí. Những lợi thế của việc áp dụng TSH trong quá trình phân hủy kỵ khí đã được nghiên cứu tuy nhiên, có nhiều thách thức đang tồn tại cản trở sự phát triển của công nghệ này. Việc lựa chọn nguyên liệu là một yếu tố có ý nghĩa ban đầu ảnh hưởng đến việc điều chế TSH và sản xuất metan. Nhiều loại và lượng lớn chất thải sinh khối được tạo ra hàng năm tại khu vực ĐBSCL, cần phải xác định các loại TSH phù hợp tốt với các chất nền phân hủy kỵ khí khác nhau. Hơn nữa, để đảm bảo TSH kết hợp tốt hơn với phân hủy kỵ khí, cần phải làm rõ hơn nữa vai trò và cơ chế của TSH trong quá trình phân hủy kỵ khí. Hơn nữa, cần phải tiến hành đánh giá kinh tế về ứng dụng kết hợp TSH và quá trình phân hủy kỵ khí, đồng thời giải quyết các vấn đề của chúng để có thể áp dụng hiệu quả mô hình nông nghiệp tuần hoàn được đề xuất trong nghiên cứu này.
3.2. Kết luận:
Suy thoái môi trường và nhu cầu an ninh năng lượng là những vấn đề nội tại liên quan đến tuyến nền kinh tế dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Gần đây, quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn đang được thực hiện khi chất thải sinh khối đang được định giá để sản xuất năng lượng cũng như giảm thiểu chất thải và phát thải khí nhà kính. Chất thải nông nghiệp, được tạo ra với số lượng lớn ở Việt Nam là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất khí sinh học. Nghiên cứu xây dựng một mô hình sinh thái mới kết hợp việc sử dụng TSH vào quá trình phân hủy kỵ khí có thể giải quyết vấn đề có nhiều tài nguyên sinh khối nhưng tỷ lệ sử dụng thấp. Sự kết hợp than sinh học và cặn khí sinh học đã sử dụng hiệu quả tài nguyên sinh khối, thúc đẩy tăng trưởng cây trồng, tăng năng suất cây trồng và tăng lợi ích kinh tế.
Nguyễn Hồng Anh Thư
Đại học Quốc gia TP.HCM
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng việt III/2021)
Tài liệu tham khảo
[1] S. Moreno-riascos and T. Ghneim-herrera, ‘Impact of biochar use on agricultural production and climate change . A review Impacto del uso del biocarbón sobre la producción’, vol. 38, no. 3, pp. 367–381, 2020.
[2] S. K. Malyan et al., ‘Biochar for environmental sustainability in the energy-water-agroecosystem nexus’, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 149, p. 111379, 2021.
[3] D. Zwebe, ‘Biomass Business Opportunities Viet Nam’, 2012.
[4] Nguyễn Hồng Anh Thư, Nguyễn Khôn Huyền, Nguyễn Việt Thắng, and Lê Thanh Hải, ‘Nghiên cứu đề xuất mô hình sinh thái tích hợp hướng đến không phát thải cho cụm hộ có sinh kế chính là trồng lúa tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long’, Science of The Earth & Environment, vol. 4, no. 2.
[5] S. Mondal, K. Bobde, K. Aikat, and G. Halder, ‘Biosorptive uptake of ibuprofen by steam activated biochar derived from mung bean husk: equilibrium, kinetics, thermodynamics, modeling and eco-toxicological studies’, Journal of environmental management, vol. 182, pp. 581–594, 2016.
[6] J. Pan, J. Ma, X. Liu, L. Zhai, X. Ouyang, and H. Liu, ‘Effects of different types of biochar on the anaerobic digestion of chicken manure’, Bioresource technology, vol. 275, pp. 258–265, 2019.
[7] C. A. Salman, S. Schwede, E. Thorin, and J. Yan, ‘Enhancing biomethane production by integrating pyrolysis and anaerobic digestion processes’, Applied Energy, vol. 204, pp. 1074–1083, 2017.
[8] F. Lü, C. Luo, L. Shao, and P. He, ‘Biochar alleviates combined stress of ammonium and acids by firstly enriching Methanosaeta and then Methanosarcina’, Water research, vol. 90, pp. 34–43, 2016.
[9] Q. Feng and Y. Lin, ‘Integrated processes of anaerobic digestion and pyrolysis for higher bioenergy recovery from lignocellulosic biomass: A brief review’, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 77, pp. 1272–1287, 2017.
[10] M. Stefaniuk and P. Oleszczuk, ‘Characterization of biochars produced from residues from biogas production’, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 115, pp. 157 - 165, 2015.
|
Coupling biochar with anaerobic digestion in a circular economy perspective to motivate sustainable agriculture development in MeKong delta Nguyen Hong Anh Thu VNU-HCM, Vietnam Abstract: Developing agriculture in the direction of a circular economy would provide significant ecological, economic, and societal benefits by ameliorating soil and groundwater pollution and providing a sustainable energy source. This reseach proceeds to build a waste reuse model by combining the use of anaerobic digestion and its by products with biochar. In the model, biomass waste is used for biogas, biochar production and compost. In addition to its individual application, biochar is further used in combination with biogas residue as a soil conditioner to repair soil and promote the growth of crops. This circulation model is combines all processes to promote the use of biomass, increase its conversion efficiency and strength the applications of such processes in the agricultural sector. Therefore, the application of the combined circulation model would be beneficial in biomass utilization and as such is a potential method for promoting the sustainable development agriculture in MeKong Dalta. Keyword: Biochar, Anaerobic Digestion, A Circular Economy, Sustainable Agriculture. |
