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, phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như khu dân cư, cơ sở sản xuất và nơi công cộng Các loại rác thải bao gồm rác thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp và rác thải y tế.
Rác thải nông nghiệp, hay còn gọi là chất thải rắn nông nghiệp, là các chất thải phát sinh từ hoạt động sản xuất nông nghiệp như trồng trọt, thu hoạch nông sản và chăn nuôi Những loại rác thải này bao gồm thực vật chết, rơm, rạ, bao bì phân bón, và chất thải từ chế biến thực phẩm Chất thải rắn nông nghiệp chủ yếu bao gồm các thành phần dễ phân hủy như phân gia súc và rơm rạ, nhưng cũng có nhiều chất thải khó phân hủy và độc hại như chai lọ hóa chất bảo vệ thực vật và kim tiêm Việc quản lý hiệu quả rác thải nông nghiệp là rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
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 phụ phẩm thừa từ cây trồng Ngoài ra, ở những khu vực có chăn nuôi, rác thải đồng ruộng còn bao gồm chất thải từ gia súc và gia cầm.
Trong quá trình trồng trọt (thực vật chết, lá, thân)
(rơm, rạ, thân ngô, đỗ…)
Chăn nuôi (phân gia súc, gia cầm )
Chế biến, giết mổ động vật
Rác thải rắn nông nghiệp
Sử dụng thuốc BVTV (chai, l ọ, bao bì đựng thuốc BVTV)
Quá trình bón phân (vỏ bao bì đựng phân, các chai, lọ đựng phân vi lượng)
Sử dụng thuốc thú y (chai l ọ đựng thuốc thú ý, dụng cụ tiêm, mổ)
N gu ồn gố c rá c th ải rắ n nô ng ng hi ệp
Theo Lê Văn Nhương và cs (1998), trong bối cảnh kinh tế nông thôn chuyển biến, người sản xuất nông nghiệp hiện nay không còn sử dụng phổ biến các phụ phẩm như rơm, rạ, thân ngô, đậu tương cho việc đun nấu hay làm thức ăn cho gia súc, gia cầm Để tiết kiệm công lao động trong thu hoạch, họ thường cắt ngang cây lúa, tuốt lúa và vứt rơm rạ ra ngoài bờ ruộng; đối với cây ngô, chỉ lấy bắp và bỏ lại cả cây tại ruộng Sau khi thu hoạch, chỉ một phần nhỏ rơm rạ được tận dụng, trong khi phần lớn vẫn bị bỏ đi.
Hiện nay, rơm rạ, thân cây, lá cây và phần thừa của nông sản đang bị bỏ đi với số lượng lớn, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình sản xuất nông nghiệp Tình trạng này tạo ra rác thải đồng ruộng lớn chưa được xử lý hợp lý, cần có giải pháp để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.
* Nguồn gốc phát sinh rác thải đồng ruộng
Nguồn chất thải chủ yếu từ các cánh đồng sau yếu là thực phẩm dư thừa, phân gia súc, rác nông
6 nghiệp, các chất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu hoạch sản phẩm, chế biến các sản phẩm nông nghiệp.
Rác thải đồng ruộng trong trồng trọt là chất thải phát sinh từ các hoạt động nông nghiệp như trồng trọt, chăm sóc và thu hoạch Những phế thải này bao gồm xác thực vật đã chết, cành lá cây bị cắt, và các loại cây bị loại bỏ Trong quá trình thu hoạch, con người thường bỏ lại rơm rạ, thân cây, rễ và lá cây thừa, tạo thành nguồn rác thải chính trong đồng ruộng.
Trong sản xuất nông nghiệp hiện nay, người nông dân thường 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, cũng như thuốc BVTV dư thừa Tất cả những loại chất thải này đều được xem là rác thải phát sinh trong quá trình sản xuất trên đồng ruộng.
Rác thải đồng ruộng chủ yếu bao gồm các chất hữu cơ phong phú, 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%, với xenluloza là thành phần chính nhưng lại khó phân hủy, gây ô nhiễm môi trường nếu để tự phân hủy Bên cạnh đó, còn có các chất thải khó phân hủy và độc hại như chai, lọ, bao bì thuốc bảo vệ thực vật và phân bón, chủ yếu là thủy tinh, nhựa và kim loại, gây khó khăn trong việc xử lý môi trường tự nhiên.
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 hiệu quả hơn, góp phần bảo vệ môi trường nông nghiệp (Lê Văn Nhương và cs., 1998).
Rác thải đồng ruộng được phân thành hai loại chính: rác thải hữu cơ và rác thải vô cơ Rác thải hữu cơ, bao gồm rơm rạ, thân, lá và rễ cây thừa, chiếm phần lớn trong rác thải này và thường không có giá trị sử dụng Trong khi đó, rác thải vô cơ, như chai, lọ và túi đựng thuốc bảo vệ thực vật, có thể được tái sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như làm phân bón hoặc thức ăn cho gia súc.
Trong quá trình trồng trọt (thực vật chết, lá, thân)
(rơm, rạ, thân ngô, đỗ…)
Rác thải rắn đồng ruộng
Sử dụng thuốc BVTV (chai, lọ, bao bì đựng thuốc BVTV)
Quá trình bón phân (vỏ bao bì đựng phân, các chai, lọ đựng phân vi lượng)
Ng uồ n gốc rác thả i rắn đồ ng ruộ ng
Nguồn: Lê Văn Nhương và cs. (1998)
Theo nguồn gốc phát sinh:
Rác thải đồng ruộng bao gồm các phế phụ phẩm từ trồng trọt và bao bì nông nghiệp Các phế phụ phẩm này gồm rơm, rạ sau thu hoạch lúa, thân cây ngô, đậu tương, và các bộ phận không có giá trị sử dụng khác Ngoài ra, rác thải từ hóa chất và phân bón như chai, lọ, túi nilong, và bao bì phân bón cũng rất phổ biến Những loại rác thải này, đặc biệt là hóa chất và phân bón đã hết hạn, có tính nguy hại cao, do đó cần có biện pháp thu gom và xử lý hợp lý để bảo vệ môi trường.
Theo tính chất nguy hại:
Rác thải đồng ruộng được phân loại thành hai loại chính: rác thải nguy hại và rác thải thông thường Rác thải nguy hại chứa các chất hoặc hợp chất có khả năng gây hại trực tiếp cho môi trường và sức khỏe con người, thường có mặt trong các sản phẩm như chai, lọ, túi, và gói đựng thuốc bảo vệ thực vật.
BVTV dư thừa và sót lại có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe con người, đồng thời ảnh hưởng đến chất lượng nông sản Rác thải thông thường bao gồm các chất thải không chứa hợp chất nguy hại, như rơm rạ, thân, lá, rễ thực vật và các phần thừa không có giá trị sử dụng Tuy nhiên, việc phân biệt giữa rác thải nguy hại và rác thải thông thường là phức tạp, vì một số loại rác thải có thể gây tác hại lâu dài và ảnh hưởng ở nhiều khía cạnh khác nhau.
Rác thải đồng ruộng được phân thành hai loại dựa trên khả năng phân hủy sinh học: loại có khả năng và loại không có khả năng phân hủy Rác thải có khả năng phân hủy sinh học chủ yếu là các chất thải hữu cơ, như rơm, rạ, thân, lá và rễ cây thừa, cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật Ngược lại, rác thải không có khả năng phân hủy bao gồm kim loại, nhựa và thủy tinh.
* Tác hại của rác thải đồng ruộng
Rác thải, đặc biệt là rác thải đồng ruộng, gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và làm mất vệ sinh công cộng Hơn nữa, việc xử lý rác thải không chỉ gây thiệt hại kinh tế mà còn tác động tiêu cực đến sự phát triển kinh tế - xã hội.
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.
Nhật Bản xả thải 45.360.000 tấn rác mỗi năm, đứng thứ 8 thế giới theo Waste Atlas Do hạn chế về đất chôn lấp, nước này phải áp dụng phương pháp đốt rác, trong đó có công nghệ đốt bằng tầng sôi hiệu quả cho vật liệu khó cháy Hơn 20,8% lượng rác thải hàng năm được tái chế, đặc biệt là chai nhựa PET, loại nhựa phổ biến trong sản xuất chai nước Nhiều công ty Nhật Bản đang gia tăng việc sử dụng nhựa từ chai PET đã qua sử dụng 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 truyền thống nông nghiệp lâu đời kéo dài hàng ngàn năm và đang có kế hoạch mở rộng truyền thống này trong tương lai Để đạt được sự phát triển bền vững, cần kết hợp các truyền thống nông nghiệp cổ điển với công nghệ hiện đại, đồng thời coi chất thải như một sản phẩm phụ hữu ích.
Khu vực nông thôn hiện đang đối mặt với những vấn đề nghiêm trọng như chất thải nông nghiệp, nước thải và chất thải rắn đô thị, tạo ra một cuộc khủng hoảng cho phát triển bền vững và nền kinh tế quốc dân Mặc dù có ít nghiên cứu về việc sử dụng chất thải nông nghiệp làm phân compost hoặc thức ăn gia súc, nhưng chưa có nghiên cứu nào được thực hiện theo hình thức bền vững Nghiên cứu này kết hợp các nguồn ô nhiễm chính ở vùng nông thôn và giới thiệu EBRWC, nơi sản xuất phân bón năng lượng và thức ăn gia súc, đáp ứng nhu cầu 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 chất thải khác lại bị đốt trên đồng ruộng, gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe Loại và số lượng chất thải nông nghiệp thay đổi giữa các làng và theo từng năm, phụ thuộc vào các loại cây trồng như gạo, ngô, lúa mì, bông và mía Mặc dù các làng nông thôn đã có hệ thống nước uống nhưng vẫn thiếu hệ thống cống rãnh hoàn chỉnh Khu vực đô thị gần Cairo không có mạng lưới xử lý nước thải, dẫn đến việc nhiều hộ gia đình sử dụng bể tự hoại để thu gom nước thải, sau đó bơm ra cống rãnh một hoặc hai lần mỗi tuần.
Nước thải và rác thải từ các làng ngày càng gia tăng do thiếu hệ thống cống rãnh và thu gom rác thải Điều này dẫn đến việc xả thải trực tiếp vào các kênh rạch, gây ô nhiễm đất và nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng Nhiều kênh còn được sử dụng cho mục đích tưới tiêu và cung cấp nước uống, làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm.
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 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 chúng sẽ thấp hơn đáng kể so với lượng chất thải thô được đưa vào EBRWC.
Một phức hợp rác nông thôn điển hình tận dụng toàn bộ chất thải 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 khác Tất cả chất thải được sử dụng làm nguyên liệu cho các sản phẩm có giá trị, đảm bảo không có chất thải bên ngoài phát sinh từ phức hợp Kỹ thuật này không chỉ tạo ra nhiều sản phẩm mà còn giúp giữ cho môi trường nông thôn sạch sẽ, không bị ô nhiễm Lợi thế của phức hợp là thúc đẩy sự phát triển bền vững cho 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 tại các vùng nông thôn thông qua việc đốt trực tiếp trong các lò nung truyền thống có hiệu suất thấp Những lò nung này, thường là bùn nguyên thủy, không chỉ gây ra ô nhiễm không khí nghiêm trọng mà còn tiêu tốn năng lượng một cách không hiệu quả Chất thải sinh học nông nghiệp, như bông, gạo và rơm, là những nguồn tài nguyên chính trong quá trình này.
Bông lan là một trong những chất thải nông nghiệp chính tại Ai Cập, với sản lượng ước đạt 1,6 triệu tấn/năm Bộ Nông nghiệp yêu cầu nông dân xử lý dư lượng thực vật bông an toàn trong vòng 15 ngày sau thu hoạch, và phương pháp đơn giản nhất là đốt thân cây bông ngay trên cánh đồng Mục đích của quy định này là để tiêu diệt côn trùng và mầm bệnh, tuy nhiên, thực tế cho thấy thân cây bông thường được lưu trữ lâu, tạo điều kiện cho sâu bệnh phát triển và tấn công vụ mùa sau Hệ thống lưu giữ truyền thống không chỉ khuyến khích sự phát triển của côn trùng mà còn làm tăng nguy cơ hỏa hoạn.
Quá trình briquetting chuyển đổi chất thải nông nghiệp thành nhiên liệu rắn dễ sử dụng, vận chuyển và lưu kho Bằng cách nén các vật liệu không sử dụng do thiếu mật độ, briquetting tạo ra than bánh có hình dáng thuận tiện và khả năng đốt cháy tốt hơn chất thải ban đầu Than bánh không chỉ cải thiện hiệu suất 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 triển như một nguồn năng lượng trong Thế chiến thứ I và II, công nghệ briquetting, bao gồm cả đòn bẩy hoạt động báo chí, giúp dễ dàng vận chuyển và lưu giữ an toàn các chất thải nhờ vào hình dạng đồng nhất của chúng Những ưu điểm nổi bật của briquetting bao gồm tính hiệu quả và an toàn trong việc xử lý chất thải nông nghiệp.
- 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 Quá trình sản xuất bánh bắt đầu bằng việc thu gom các loại chất thải, tiếp theo là giảm kích thước, làm khô và đầm 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 được kiểm soát, đóng vai trò quan trọng trong việc tái chế chất thải hữu cơ và duy trì vòng lặp tự nhiên Các yếu tố 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 việc lựa chọn và pha trộn nguyên liệu Để đảm bảo cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật, việc sục khí là cần thiết Phương pháp ủ thụ động được khuyến nghị cho người mới bắt đầu.
Ai Cập đang đối mặt với những thách thức về môi trường do các yếu tố kỹ thuật và kinh tế Phân hữu cơ có nhiều lợi ích, bao gồm cải thiện cấu trúc đất thông qua việc cung cấp chất hữu cơ Tuy nhiên, việc sử dụng chất thải nông nghiệp có thể dẫn đến ô nhiễm nếu bị đốt cháy Mặc dù phân hữu cơ thường chứa các hợp chất kháng sinh, quá trình làm compost có thể không đạt được sự ổn định hoàn toàn Thời gian trưởng thành của compost phụ thuộc vào các yếu tố môi trường xung quanh Một số chỉ số truyền thống như giảm nhiệt độ, không có mùi và sự thu hút của côn trùng có thể được sử dụng để đánh giá mức độ ổn định của sản phẩm cuối cùng.