Cơ sở lý luận và thực tiễn về quản lý rác thải đồng ruộng
Cơ sở lý luận về quản lý rác thải đồng ruộng
2.1.1 Một số khái niệm có liên quan đến rác thải đồng ruộng
Rác thải là những chất thải ra môi trường trong quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ và sinh hoạt Nó phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như khu dân cư, cơ sở sản xuất, và nơi công cộng Rác thải được phân loại thành nhiều loại, bao gồm rác thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp và rác thải y tế.
Rác thải nông nghiệp, hay chất thải rắn nông nghiệp, là các chất thải phát sinh từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, bao gồm trồng trọt, thu hoạch nông sản, và chăn nuôi Các loại rác thải này bao gồm thực vật chết, rơm, rạ, bao bì phân bón, và chất thải từ giết mổ động vật cũng như chế biến thực phẩm Đặc biệt, chất thải nguy hại chủ yếu xuất phát từ chai lọ đựng hóa chất bảo vệ thực vật và thuốc thú y, cùng với dụng cụ tiêm và mổ trong chăm sóc thú y.
Chất thải rắn nông nghiệp bao gồm nhiều loại khác nhau, chủ yếu là các thành phần có thể phân hủy sinh học như phân gia súc, rơm rạ và trấu Tuy nhiên, còn tồn tại một phần chất thải khó phân hủy và độc hại, bao gồm bao bì, chai lọ thuốc bảo vệ thực vật, bao bì hóa chất, phân bón, kim tiêm và chai lọ thuốc thú y (Tổng cục môi trường, 2011-2015).
Rác thải đồng ruộng là các chất thải phát sinh từ quá trình sản xuất nông nghiệp, bao gồm chai, lọ, bao bì thuốc bảo vệ thực vật và phân bón, cùng với các phần thừa từ cây trồng Ngoài ra, ở những khu vực có chăn nuôi phát triển, rác thải đồng ruộng còn bao gồm chất thải từ gia súc và gia cầm Việc quản lý rác thải đồng ruộng hiệu quả là cần thiết để bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
Sơ đồ 2.1 Nguồn gốc rác thải rắn nông nghiệp
Nguồn: Lê Văn Nhương và cs (1998)
Trong bối cảnh kinh tế nông thôn phát triển, người sản xuất nông nghiệp ngày càng ít tận dụng các phụ phẩm như rơm, rạ, và thân cây ngô, đậu tương cho các mục đích như đun nấu hay làm thức ăn cho gia súc Việc thu hoạch thường diễn ra nhanh chóng, dẫn đến tình trạng rơm rạ bị bỏ lại tràn lan ngoài ruộng, trong khi chỉ một phần nhỏ được sử dụng Sự lãng phí này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp Do đó, việc xử lý các phụ phẩm nông nghiệp này một cách hợp lý là rất cần thiết để giảm thiểu rác thải đồng ruộng và bảo vệ môi trường.
* Ngu ồn gốc phát sinh rác thải đồng ruộng
Chất thải chủ yếu phát sinh từ các cánh đồng sau mùa vụ, trang trại và vườn cây, bao gồm thực phẩm dư thừa, phân gia súc và rác nông nghiệp.
Trong quá trình trồng trọt (thực vật chết, lá, thân)
Rác thải rắn nông nghiệp
(rơm, rạ, thân ngô, đỗ…)
Chăn nuôi (phân gia súc, gia cầm )
Chế biến, giết mổ động vật
Sử dụng thuốc thú y (chai lọđựng thuốc thú ý, dụng cụ tiêm, mổ)
Quá trình bón phân (vỏbao bì đựng phân, các chai, lọ đựng phân vi lượng)
Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) bao gồm chai, lọ và bao bì chứa đựng thuốc BVTV, cũng như các chất thải phát sinh từ hoạt động trồng trọt, thu hoạch sản phẩm và chế biến nông sản.
Rác thải đồng ruộng trong trồng trọt là chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp như trồng trọt, chăm sóc và thu hoạch Các phế thải này bao gồm xác thực vật đã chết, cành lá cây bị cắt, cây bị loại bỏ và các phần thừa như rơm rạ, thân cây, rễ, lá cây trong quá trình thu hoạch Đây là nguồn phát sinh chủ yếu của rác thải đồng ruộng, ảnh hưởng đến môi trường nông nghiệp.
Trong sản xuất nông nghiệp hiện nay, hầu hết người nông dân đều phải sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, dẫn đến việc phát sinh nhiều loại chất thải như chai lọ, bao bì thuốc BVTV và phân bón, cùng với lượng thuốc BVTV dư thừa Tất cả những loại chất thải này đều được xem là rác thải trong quá trình sản xuất trên đồng ruộng.
Rác thải đồng ruộng chủ yếu bao gồm các chất hữu cơ phong phú và đa dạng, được chia thành hai nhóm chính: hợp chất hữu cơ chứa cacbon như xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và tinh bột, cùng với hợp chất hữu cơ chứa nitơ như protein và kitin Trong đó, chất hữu cơ chứa cacbon chiếm khoảng 40-50%, có thể lên tới 70-80% Xenluloza là thành phần chính trong tàn dư thực vật, nhưng lại là hợp chất khó phân hủy, dẫn đến việc nếu để tự phân hủy trong điều kiện tự nhiên, chúng sẽ mất nhiều thời gian và gây ô nhiễm môi trường.
Rác thải khó phân hủy và độc hại, bao gồm chai, lọ, gói thuốc bảo vệ thực vật và bao bì phân bón, chủ yếu được cấu thành từ thủy tinh, nhựa và kim loại (nắp chai lọ) Những loại rác này rất khó phân hủy trong môi trường tự nhiên, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái.
Rác thải đồng ruộng có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm nguồn gốc phát sinh, mức độ nguy hại, thành phần hóa học và khả năng phân hủy sinh học Việc phân loại này giúp quản lý và xử lý rác thải một cách hiệu quả hơn (Lê Văn Nhương và cs., 1998).
Rác thải đồng ruộng được chia thành hai loại chính: rác thải hữu cơ và rác thải vô cơ Rác thải hữu cơ, chiếm phần lớn trong tổng lượng rác, bao gồm rơm rạ, thân, lá và rễ cây thừa không còn giá trị sử dụng Trong khi đó, rác thải vô cơ, như chai lọ, túi và gói đựng thuốc bảo vệ thực vật, có thể được tái sử dụng theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như làm phân bón hoặc thức ăn cho gia súc.
Sơđồ 2.2 Nguồn gốc rác thải rắn đồng ruộng
Nguồn: Lê Văn Nhương và cs (1998)
Rác thải đồng ruộng phát sinh từ các phế phụ phẩm trong quá trình trồng trọt và bao bì hóa chất nông nghiệp Các phế thải này bao gồm rơm, rạ sau thu hoạch lúa, thân cây ngô, đậu tương, cũng như các bộ phận không có giá trị sử dụng từ cây trồng như rễ và thân cây hoa.
Rác thải từ việc sử dụng hóa chất và phân bón trong nông nghiệp bao gồm chai, lọ, bình, vỏ bao, túi nilong thuốc bảo vệ thực vật, bao bì phân đạm, lân, kali, phân vi sinh và phân bón tổng hợp Các sản phẩm này, cùng với thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học đã hết hạn sử dụng, tạo thành nhóm rác thải nguy hại cao Do đó, cần thiết phải có biện pháp thu gom và xử lý hợp lý để bảo vệ môi trường.
Cơ sở thực tiễn
2.2.1.Kinh nghiệm quản lý và xử lý rác thải trên thế giới Đối mặt với cảnh báo về cuộc khủng hoảng rác thải toàn cầu đang ngày càng nghiêm trọng Rác có thể gây ra những gánh nặng khổng lồ về môi trường cũng như tài chính cho Chính phủ các nước Các quốc gia lớn trên thế giới đã có những biện pháp quản lý và xử lý rác thải phù hợp với điều kiện riêng Rác thải đồng ruộng cũng không nằm trong quy luật đó, ở các nước phát triển về nông nghiệp, lượng rác thải đồng ruộng đến từ trồng trọt, chăn nuôi là rất lớn, việc xử lý chúng là một vấn đề vô cùng cần thiết, và đã được nhiều nước trên thế giới triển khai thực hiện
2.2.1.1 Kinh nghiệm quản lý rác thải tại Nhật Bản Ở Nhật Bản, vấn đề xử lý rác thải và đảm bảo an ninh rác được thực hiện rất hiệu quả nhờ thực hiện thành công hệ thống phân loại rác ngay từ đầu và áp dụng công nghệ xử lý, tái chế rác hiện đại Hệ thống phân loại rác của Nhật Bản tương đối phức tạp Mỗi thành phố, thị trấn và quận đều có một hệ thống hoàn toàn khác nhau Ví dụ, các khu phố ở Tokyo có hệ thống phân loại rác riêng, tất cả rác có thể đốt cháy được yêu cầu đựng vào túi đỏ, rác không thể đốt cháy đựng trong túi màu xanh dương trong khi giấy, nhựa, chai lọ, nhựa mềm, báo, bìa, thủy tinh và pin đựng ở túi màu trắng.
Theo Waste Atlas, Nhật Bản xả thải 45.360.000 tấn rác mỗi năm, đứng thứ 8 thế giới, và do hạn chế về đất chôn lấp, nước này đã chuyển sang giải pháp đốt rác, sử dụng phương pháp đốt bằng tầng sôi để xử lý các vật liệu khó cháy Hơn nữa, Nhật Bản tái chế 20,8% tổng lượng rác thải hàng năm, đặc biệt là chai nhựa polyethylene terephthalate (PET), một vật liệu phổ biến trong sản xuất chai nước uống Nhiều công ty Nhật Bản đang tận dụng nhựa từ chai PET cũ để sản xuất các sản phẩm mới, như sợi may quần áo, túi, thảm và áo mưa.
2.2.1.2 Xử lý rác thải nông nghiệp tại Ai Cập
Ai Cập có một lịch sử nông nghiệp lâu dài và đang có kế hoạch phát triển bền vững bằng cách kết hợp các truyền thống nông nghiệp cổ xưa với công nghệ hiện đại Để đạt được mục tiêu này, chất thải nông nghiệp cần được xem như một sản phẩm phụ có giá trị, góp phần vào sự phát triển bền vững trong tương lai.
Khu vực nông thôn hiện nay đang đối mặt với những vấn đề nghiêm trọng như chất thải nông nghiệp, nước thải và rác thải đô thị, gây ra một cuộc khủng hoảng cho sự phát triển bền vững và nền kinh tế quốc dân Mặc dù có nhu cầu sử dụng chất thải nông nghiệp để sản xuất phân compost hoặc thức ăn gia súc, nhưng rất ít nghiên cứu đã được thực hiện một cách bền vững Nghiên cứu này tích hợp các nguồn ô nhiễm chính tại các vùng nông thôn trong một hệ thống phức hợp, trong đó EBRWC sản xuất phân bón năng lượng và thức ăn gia súc để đáp ứng nhu cầu của thị trường.
Số lượng ước tính của chất thải nông nghiệp ở Ai Cập dao động từ 22 đến
Mỗi năm, Ai Cập sản xuất khoảng 26 triệu tấn chất thải nông nghiệp, trong đó một số được sử dụng làm thức ăn gia súc, nhưng nhiều loại khác lại được đốt cháy trên đồng ruộng, gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Số lượng và loại chất thải này thay đổi giữa các làng và theo từng năm, do nông dân thường xuyên canh tác các loại cây trồng sinh lợi nhất phù hợp với điều kiện đất đai và môi trường Năm loại cây trồng tạo ra lượng chất thải cao nhất bao gồm gạo, ngô, lúa mì, bông và mía.
Ai Cập đã phát triển hệ thống nước uống từ lâu, nhưng vẫn thiếu một mạng lưới cống rãnh hoàn chỉnh, đặc biệt là khu vực đô thị gần Cairo Tại đây, không có hệ thống xử lý nước thải, và thay vào đó, mỗi ngôi nhà thường sử dụng bể tự hoại để thu gom nước thải hoặc ống nhựa PVC để dẫn nước thải đến kênh gần nhất Một số hộ gia đình thường bơm nước thải từ bể tự hoại vào cống rãnh một hoặc hai lần mỗi tuần, sau đó đổ chúng ở vị trí cách xa nhà.
Nước thải và rác thải tại các làng đang gia tăng đáng kể do thiếu hệ thống cống rãnh và thu gom rác Hệ quả là, chúng được xả thải vào các kênh gần nhất, dẫn đến ô nhiễm đất và nước, gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng Một số kênh còn được sử dụng cho tưới tiêu, trong khi một số khác lại là nguồn nước uống, làm tăng nguy cơ cho cộng đồng.
EBRWC là một tập hợp các hoạt động tương thích được tổ chức trong một khu vực phức tạp nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường và chi phí xử lý nước thải, chất thải rắn đô thị và chất thải nông nghiệp Một ví dụ điển hình là khu phức hợp rác nông thôn, nơi áp dụng các kỹ thuật như đúc lót, tiêu hóa khí (biogas), phân compost, thức ăn gia súc và các phương pháp tái chế chất thải rắn khác EBRWC hoạt động như một đơn vị tự duy trì, sử dụng tất cả các yếu tố đầu vào từ chất thải nông thôn mà không thải ra ô nhiễm Mặc dù có thể có một số phát thải vào không khí, nhưng mức độ phát thải này sẽ thấp hơn đáng kể so với lượng chất thải thô đưa vào EBRWC.
Một phức hợp rác nông thôn điển hình tận dụng tất cả các loại chất thải như nông nghiệp, nước thải và chất thải rắn đô thị để sản xuất năng lượng, phân bón, thức ăn gia súc và các sản phẩm giá trị khác Tất cả chất thải được sử dụng làm nguyên liệu cho các sản phẩm theo nhu cầu, đảm bảo không có chất thải bên ngoài phát sinh Kỹ thuật này không chỉ tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau mà còn giúp duy trì môi trường nông thôn sạch sẽ, không bị ô nhiễm từ nước thải và chất thải Phức hợp này đóng góp vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế nông thôn.
* Chất thải nông nghiệp là nguồn cung cấp năng lượng
Tài nguyên sinh khối nông nghiệp ở Ai Cập ước tính đạt khoảng 25 triệu tấn chất khô mỗi năm, trong đó 50% được sử dụng làm nhiên liệu ở nông thôn thông qua việc đốt trực tiếp trong các lò nung truyền thống có hiệu suất thấp Các lò truyền thống, bao gồm bùn nguyên thủy và lò vi sóng, không chỉ gây ra ô nhiễm không khí nghiêm trọng mà còn sử dụng năng lượng một cách không hiệu quả Chất thải sinh học nông nghiệp, như bông, gạo và rơm, là nguồn tài nguyên chính trong bối cảnh này.
Bông lan là một trong những chất thải nông nghiệp chính tại Ai Cập, với sản lượng ước đạt 1,6 triệu tấn mỗi năm Bộ Nông nghiệp yêu cầu nông dân xử lý dư lượng thực vật bông bằng phương pháp an toàn trong vòng 15 ngày sau khi thu hoạch Phương pháp đơn giản và tiết kiệm nhất là đốt thân cây bông ngay trên cánh đồng nhằm tiêu diệt côn trùng và mầm bệnh Tuy nhiên, thực tế cho thấy thân cây bông thường được lưu trữ lâu, tạo cơ hội cho sâu bệnh phát triển và tấn công vụ mùa sau Hệ thống lưu giữ truyền thống không chỉ tạo điều kiện cho sự phát triển của côn trùng và mầm bệnh mà còn tiềm ẩn nguy cơ hỏa hoạn.
Quá trình briquetting chuyển đổi chất thải nông nghiệp thành nhiên liệu rắn có hình dạng thuận tiện, dễ dàng sử dụng, vận chuyển và lưu kho Phương pháp này sử dụng các vật liệu không còn giá trị do thiếu mật độ, nén chúng thành than bánh có khả năng đốt cháy tốt hơn so với chất thải ban đầu Than bánh không chỉ cải thiện hiệu quả đốt cháy của lò nung truyền thống mà còn tiêu diệt côn trùng và bệnh tật, giảm nguy cơ hỏa hoạn ở nông thôn Được phát hiện là nguồn năng lượng trong các cuộc chiến tranh thế giới, briquetting sử dụng công nghệ đơn giản như đòn bẩy hoạt động báo chí để sản xuất điện và nhiệt Những ưu điểm của việc đóng bánh bao gồm khả năng vận chuyển dễ dàng và lưu giữ an toàn chất thải với hình dạng đồng nhất.
- Giảm khối lượng chất thải
- Nhiên liệu rắn hiệu dụng có giá trị nhiệt cao
- Tiêu thụ năng lượng thấp cho sản xuất
- Cung cấp cơ hội việc làm
Nguyên liệu lý tưởng để sản xuất bánh bao gồm ống hút lúa, rơm lúa mì, thân bông, ngô, chất thải mía (baggas) và nhánh trái cây Quy trình sản xuất bắt đầu bằng việc thu gom các loại chất thải, sau đó tiến hành giảm kích thước, làm khô và nén chúng bằng máy đùn hoặc ép.
* Sản xuất phân hữu cơ
Phân hữu cơ là quá trình phân hủy hiếu khí các vật liệu hữu cơ nhờ vi sinh vật trong điều kiện kiểm soát, góp phần vào việc tái chế chất thải hữu cơ và duy trì vòng lặp tự nhiên Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phân hủy bao gồm oxy, độ ẩm, nhiệt độ, chất dinh dưỡng (carbon và nitơ), độ pH, thời gian, và đặc tính vật lý của nguyên liệu thô như độ rỗng, cấu trúc, và kích thước hạt Chất lượng và tỷ lệ phân hủy phụ thuộc vào lựa chọn và pha trộn nguyên liệu Việc sục khí là cần thiết để cung cấp oxy cho vi sinh vật, trong khi phương pháp ủ thụ động được khuyến nghị cho người mới bắt đầu.
