TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
THỰC TRẠNG PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1.1 Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ trên thế giới
Sự gia tăng sản lượng lúa gạo và trồng trọt đang đặt ra thách thức trong việc quản lý phế thải nông nghiệp, nhưng cũng mở ra cơ hội mới Trong hệ thống trồng trọt truyền thống, phế thải thường được di chuyển ra khỏi cánh đồng và sử dụng cho các mục đích khác, như đun nấu hoặc thức ăn cho gia súc Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển, lượng phế thải nông nghiệp sau thu hoạch ngày càng lớn, dẫn đến việc xử lý không hiệu quả, như đốt hoặc vùi lấp Việc đốt phế thải nông nghiệp vẫn diễn ra ở nhiều nơi, nhưng ngày càng bị chỉ trích do gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ của một số nước trên thế giới
Tại Thái Lan, việc sử dụng rơm rạ để sản xuất năng lượng thương mại chưa phát triển do thiếu các biện pháp khuyến khích cho nông dân Hàng năm, từ 20 đến 30 triệu tấn rơm rạ bị đốt ngoài đồng sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường Nông dân thường không thấy lợi ích từ việc thu gom rơm rạ, dẫn đến việc họ chọn phương pháp đốt ngay trên đồng ruộng, đặc biệt phổ biến ở miền Trung Việc đầu tư vào các phương pháp tận dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và kém hiệu quả, khiến cho đốt rơm vẫn là lựa chọn chính để chuẩn bị cho vụ mùa tiếp theo.
Mỗi năm, Nhật Bản sản xuất hàng triệu tấn sản phẩm phụ từ nông nghiệp sau mùa thu hoạch, trong đó gạo và lúa chiếm tỷ lệ lớn nhất.
Bảng 2.1 Sản lượng các loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (2007) Cây trồng
Theo báo cáo của Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia (2010), ở Nhật Bản, rơm lúa được xử lý chủ yếu bằng cách cày xới lại vào đất (61,5%), làm thức ăn cho động vật (11,6%), và làm phân xanh (10,1%) Ngoài ra, rơm cũng được sử dụng để lợp mái cho chuồng nuôi gia súc (6,5%), làm vật liệu che phủ trên ruộng (4%), và sản xuất đồ thủ công (1,3%) Chỉ có 4,6% rơm lúa được tiêu hủy bằng cách đốt cháy, nhưng phần này có thể được sử dụng như nguồn năng lượng Tóm lại, phương pháp chính để phân hủy rơm rạ tại Nhật Bản vẫn là bón lại cho đồng.
Hình 2.1 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Nhật Bản
Trung Quốc là một quốc gia nông nghiệp lớn với nền nông nghiệp lúa gạo phong phú, trong đó rơm rạ chiếm 72,2% nguồn năng lượng sinh khối, đứng đầu thế giới và đóng góp 17,29% sản lượng toàn cầu Lúa mì, lúa mạch và lúa gạo là những nguồn rơm chính, và nông dân cần loại bỏ lượng lớn rơm sau thu hoạch để chuẩn bị cho mùa vụ tiếp theo Phương pháp đốt rơm, mặc dù hiệu quả và tiết kiệm, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm ô nhiễm không khí nghiêm trọng do phát thải các chất độc hại như PM 2.5, SO 3, CO, NH 3, VOC và NO x Hơn nữa, việc đốt rơm cũng góp phần vào sự hình thành sương mù trong giai đoạn thu hoạch lúa ở Trung Quốc.
Việc đốt rơm không chỉ gây ra ô nhiễm môi trường mà còn dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng khác Ở những vùng thiếu rơm, nông dân phải chặt phá cây cối để bù đắp cho lượng rơm thiếu hụt, gây tổn hại lớn cho hệ sinh thái địa phương Trong khi đó, ở các khu vực giàu có hơn, rơm lại bị loại bỏ và đốt ngay trên đồng ruộng, dẫn đến lãng phí tài nguyên quý giá và làm gia tăng ô nhiễm.
Lúa là cây trồng chính ở miền Trung và miền Nam Trung Quốc, sản xuất hàng năm 230 triệu tấn rơm, trong đó 43% rơm bị đốt tại đồng ruộng và 10% được sử dụng để đun nấu Rơm thường được xem là sản phẩm dư thừa sau thu hoạch, mặc dù có nhiều phương pháp tái sử dụng như làm thức ăn cho động vật, nhiên liệu, và giấy Tuy nhiên, vẫn còn một lượng lớn rơm chưa được tận dụng, dẫn đến các vấn đề về môi trường và an toàn.
Hình 2.2 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Trung Quốc Malaysia
Malaysia đã lâu là nước nhập khẩu gạo, nhưng vẫn duy trì sản xuất lúa gạo trong nước để đáp ứng nhu cầu của người dân Hàng triệu tấn lúa gạo được sản xuất hàng năm cũng đồng nghĩa với việc phát sinh hàng triệu tấn rơm rạ, một loại phế thải thực vật Cụ thể, vào năm 2010, sản lượng lúa gạo của Malaysia đạt hơn 2,5 triệu tấn, dẫn đến lượng rơm rạ phát sinh tương ứng với sản lượng này.
Theo truyền thống Malaysia, rơm rạ được coi là sản phẩm phụ nông nghiệp đa năng trong canh tác lúa, được sử dụng làm thức ăn cho gia súc và vật liệu xây dựng Tuy nhiên, sự gia tăng quy mô và năng suất lúa đã dẫn đến lượng rơm rạ dư thừa lớn Phương pháp tiết kiệm và hiệu quả nhất để xử lý rơm rạ hiện nay là đốt ngay tại đồng ruộng, mà theo quan điểm của người dân Malaysia, đây là phương pháp phù hợp nhất.
Tại Malaysia, người nông dân thường xem đốt rơm rạ là phương pháp xử lý hiệu quả nhất Phương pháp này không chỉ giúp kiểm soát dịch hại mà còn chuẩn bị đất cho mùa gieo trồng tiếp theo Ngoài ra, việc đốt rơm rạ còn giúp giải phóng các chất dinh dưỡng từ dư lượng thực vật, tạo điều kiện thuận lợi cho chu kỳ canh tác tiếp theo.
2007 với diện tích 2,5 ha thì năng suất trung bình hàng năm là 3,5 tấn gạo/năm, đồng nghĩa với việc sản xuất ra khoảng 8,75 tấn rơm rạ/năm (Adam Jonh,
Năm 2013, với lượng sản phẩm phụ từ lúa gạo sau thu hoạch khá lớn, phương pháp tiết kiệm và hiệu quả nhất là đốt cháy sinh khối trên ruộng lúa ở Ấn Độ.
Tại Ấn Độ, việc đốt rơm rạ sau thu hoạch lúa ngày càng phổ biến, đặc biệt ở các bang như Delhi, UP, Punjab, Rajasthan và Haryana Những khu vực này có hai hoặc nhiều mùa trồng trọt, với mùa đầu diễn ra từ tháng 5 đến tháng 9 và mùa thứ hai từ tháng 11 đến tháng 4 Nông dân thường đốt rơm rạ trên cánh đồng để dọn sạch ruộng sau thu hoạch, nhằm chuẩn bị cho việc gieo lúa mì trước mùa đông.
Hình 2.3 Nông dân đốt rơm trong ruộng tại Delhi, Ấn Độ
Việc đốt rơm rạ sau thu hoạch tại Ấn Độ đã dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, với nồng độ carbon dioxide tăng 70% và carbon monoxide, nitrogen dioxide lần lượt tăng 7% và 2,1%, gây ra các vấn đề về hô hấp và tim mạch Chính phủ Ấn Độ cũng cảnh báo rằng đất mất đi 6-7 kg nitơ, 1-1,7 kg phốt pho, 14-25 kg kali và 1,2-1,5 kg lưu huỳnh cho mỗi tấn rơm rạ bị đốt, dẫn đến tổng lượng chất dinh dưỡng mất khoảng 1,5 lakh 12 tấn mỗi năm Mặc dù đã có các sắc lệnh cấm đốt rơm nhằm giảm thiểu tình trạng này, nhưng việc thực hiện vẫn chưa nghiêm túc từ phía người dân.
California là bang sản xuất lúa gạo lớn nhất tại Mỹ, với 95% diện tích lúa được trồng ở thung lũng Sacramento trên khoảng 500.000 mẫu đất Khu vực này sản xuất hơn 1 triệu tấn rơm mỗi năm, thường được đốt sau khi thu hoạch và sau đó cày trộn với đất Tuy nhiên, từ năm 1991, một đạo luật đã được ban hành nhằm hạn chế việc đốt rơm rạ để bảo vệ môi trường, yêu cầu nông dân giảm diện tích đốt rơm Đến năm 1997, chỉ có 13.500 tấn rơm được sử dụng bên ngoài, trong khi khoảng 95% rơm vẫn được cày trở lại đất.
2000 cũng chỉ có khoảng 2% rơm rạ được sử dụng thương mại (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia , 2010).
2.1.2 Thực trạng phế thải rơm rạ tại Việt Nam
Trong bối cảnh toàn cầu hóa, Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, với quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa diễn ra song song cùng sự đô thị hóa nhanh chóng Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến sự gia tăng đáng kể về lượng rác thải và phế thải Theo thống kê từ các tỉnh, thành phố, lượng chất thải rắn hữu cơ bình quân hiện nay đạt khoảng 0,8-1,2 kg/người/ngày.
THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG CỦA RƠM RẠ
2.2.1 Thành phần của rơm rạ
Trong các hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường được thu gom và sử dụng cho việc đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Tuy nhiên, với sự gia tăng sản lượng rơm rạ và phát triển kinh tế - xã hội, nhiều người dân không còn sử dụng hết, dẫn đến việc đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng Hành động này vẫn diễn ra phổ biến ở nhiều nước, đặc biệt là tại khu vực Châu Á, và đang trở thành một mối đe dọa đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Rơm rạ có thành phần hóa học chủ yếu bao gồm xenluloza, lignin, đạm hữu cơ và chất béo Theo tỷ lệ khối lượng khô, carbon (C) chiếm khoảng 40%, hyđrô (H) 5%, oxygen (O) 49%, nitơ (N) khoảng 0,92%, cùng với một lượng nhỏ photpho (P) và lưu huỳnh (S) đều là 0,1%, và kali (K) khoảng 0,88%.
Bảng 2.3 Các thành phần chính của rơm rạ
Nguồn: T.T.Ngọc Sơn và cs (2014) 2.2.2 Ứng dụng của rơm rạ
Theo truyền thống, rơm rạ sau thu hoạch được sử dụng chủ yếu để làm chất đốt, làm vật liệu cho sinh hoạt gia đình, nuôi gia súc và trồng nấm.
Làm mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng
Mũ bện từ rơm rạ đã từng rất phổ biến tại Anh cách đây vài trăm năm Ở Nhật Bản và Triều Tiên, rơm rạ được sử dụng để làm dép, xăng đan và các sản phẩm thủ công mỹ nghệ Tại một số khu vực của Đức như Black Forest và Hunsruck, dép rơm thường được mang trong nhà hoặc trong các lễ hội.
Rơm rạ vẫn được sử dụng rộng rãi trên thế giới làm đệm giường cho con người và làm ổ cho vật nuôi, đặc biệt là các loại súc vật nhai lại như trâu bò và ngựa Mặc dù nó cũng có thể được dùng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng điều này có thể gây thương tích cho chúng do những sợi rơm sắc nhọn dễ làm tổn thương miệng, mũi và mắt.
Lợp nhà ở nông thôn thường sử dụng rơm rạ, lau sậy và các vật liệu nhẹ khác để tạo ra mái nhà không thấm nước Rơm được trồng riêng và thu hoạch bằng tay hoặc máy gặt bó, đồng thời cũng được dùng làm thức ăn cho động vật.
Rơm rạ là một nguồn thức ăn thô cho gia súc, cung cấp năng lượng ngắn hạn và có hàm lượng dinh dưỡng có thể tiêu hóa Việc tiêu hóa rơm rạ giúp tạo ra nhiệt trong ruột, hỗ trợ duy trì nhiệt độ cơ thể cho gia súc trong mùa đông lạnh Tuy nhiên, do nguy cơ cọ xát mạnh và hàm lượng dinh dưỡng thấp, rơm rạ chỉ nên được sử dụng như một phần nhỏ trong chế độ ăn của gia súc.
Trồng nấm ăn được từ phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ không chỉ giúp biến đổi nguyên liệu phế thải thành thực phẩm cho con người, mà còn mang lại giá trị gia tăng cho quá trình sản xuất nông nghiệp.
Trồng nấm là một phương pháp sinh học hiệu quả để tận dụng rơm rạ, với khả năng tái sử dụng nguồn nguyên liệu này Nấm không chỉ giàu protein mà còn là thực phẩm ngon miệng Trong những năm gần đây, sản lượng nấm tại các quốc gia trồng lúa đã tăng trưởng liên tục.
Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp rơm rạ và hạt bông trong trồng nấm mang lại hiệu quả chuyển hóa sinh học tối ưu, đạt 12,82% Tỷ lệ này được tính dựa trên phần trăm chuyển hóa chất nền thành thân cây nấm theo trọng lượng khô.
Trồng nấm là một giải pháp hiệu quả để giảm ô nhiễm môi trường do các phương pháp xử lý truyền thống như đốt rác hay cày xới đất gây ra Việc sử dụng rơm rạ làm nền trồng nấm không chỉ giúp xử lý phế thải mà còn tạo ra cơ hội kinh tế cho nông dân, biến nguồn phế thải thành nguyên liệu quý giá và phát triển các cơ sở kinh doanh sản xuất nấm giàu dinh dưỡng.
Với hiệu suất chuyển hóa sinh học đạt 10% và 90% hàm lượng ẩm trong nấm tươi, một tấn rơm rạ khô có thể sản xuất khoảng 1000 kg nấm sò Điều này cho thấy trồng nấm không chỉ là một nghề nông có tiềm năng lợi nhuận cao mà còn giúp biến rơm rạ thành thực phẩm, đồng thời xử lý phế thải một cách thân thiện với môi trường.
Rơm rạ là nguyên liệu quý giá có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt trong ngành hóa chất, nơi nó được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm hóa học.
Bảng 2.4 Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp
Phủ đất Phủ một lớp vật liệu chết (không hoạt động) lên bề mặt đất
Phân ủ Quá trình phân giải để khôi phục một phần các chất dinh dưỡng và thành phần hữu cơ
Lót ổ cho gia súc Phổ biến trong chăn nuôi gia súc
Chất nền trong Các khối kiện rơm rạ có thể sử dụng trong sản xuất nhiều loại cây trồng trọt trồng, dưa chuột, cà chua, cây cảnh,
Chống sương giá Thường được ứng dụng kết hợp với phương pháp phủ đất và phân ủ trong khí hậu giá rét
Nuôi giun Sử dụng làm phương tiện nuôi giun
Gieo hạt trong nước bằng rơm rạ nghiền sợi là một phương pháp hiệu quả trong việc trồng cây dọc theo các bờ dốc đứng, giúp ngăn chặn tình trạng xói mòn đất.
Trồng cây cảnh Rơm thô hoặc nghiền đều có thể sử dụng trong nghề trồng cây cảnh
Làm ổ gia cầm Ổ gia cầm bằng rơm có thể sử dụng trong hệ thống ổ ráp nối
Trộn bùn thải Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống
Nguồn: Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, 2010.
Bảng 2.5 Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất
Quy trình xử lý Sản phẩm
Thủy phân Pentoza, glucoza và linhin, các thành phần tan trong nước
Các quá trình nhiệt phân Khí tổng hợp
Xử lý kết hợp Tấm xơ ép và alcohol.
Hòa tan xenluloza nhớt Sợi nhân tạo tổng hợp
Linhin bột Chất keo dán
Thủy phân axit - lên men Glucoza, xenlobioza hay xiro xyloza
Lên men vi sinh Protein đơn bào (Single cell protein - SCP)
Quá trình Gulf đường hóa song Sản xuất ethanol song và lên men (SSF)
Metan hóa hay sinh yếm khí Metan và cacbon đioxit cùng với các khí khác.
Nguồn: Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, 2010
CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM RẠ SAU THU HOẠCH HIỆN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
2.3.1 Các biện pháp xử lý rơm rạ trên thế giới
Biện pháp vùi rơm rạ vào đất
Rơm rạ sau khi thu hoạch lúa được phơi khô và sau đó bị vùi xuống mặt ruộng trong quá trình cày bừa cho vụ tiếp theo.
Biện pháp sản xuất vật liệu xây dựng
Biện pháp này không chỉ giảm thiểu nguồn tài nguyên khoáng sản và chi phí xây dựng, mà còn tận dụng hiệu quả phế thải nông nghiệp Đặc biệt, nó còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường do xi măng và phế thải nông nghiệp gây ra.
Từ rất lâu, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ để bón cho cây trồng, tiết kiệm được chi phí cho sản xuất
Quá trình ủ là quá trình phân giải chất hữu cơ trong chất thải nông nghiệp và sinh hoạt nhờ vào vi sinh vật như nấm, xạ khuẩn và vi khuẩn Ủ có thể diễn ra trong điều kiện hiếu khí, nơi có oxy, dẫn đến sản phẩm cuối cùng là CO2, NH3, nước, nhiệt, các chất hữu cơ ổn định và sinh khối vi sinh vật Ngược lại, ủ kị khí diễn ra trong môi trường không có oxy, với sản phẩm cuối là CH4 và CO2.
NH 3 , các axit hữu cơ, nhiệt, các chất ổn định và sinh khối vi sinh vật
Việt Nam, với gần 80% dân số làm nông nghiệp, sản xuất một lượng lớn phế thải nông nghiệp sau thu hoạch, chủ yếu là rơm rạ và lõi ngô, có tiềm năng lớn để làm phân ủ Tuy nhiên, nguồn cacbon này hiện nay chủ yếu bị lãng phí Trước đây, nông dân thường sử dụng phế thải để đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Tuy nhiên, với sự gia tăng đô thị hóa và cải thiện đời sống, nhu cầu sử dụng rơm rạ đã giảm, dẫn đến việc nông dân thường chọn giải pháp đốt rơm rạ trên đồng ruộng Hành động này không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và an toàn giao thông.
Phế thải nông nghiệp không chỉ được xử lý mà còn được tận dụng để sản xuất cồn ethanol, làm thức ăn cho gia súc, lót chuồng và trồng nấm Đặc biệt, vào tháng 6/2011, công ty Sud-Chemie AG đã khởi công dự án nhà máy sản xuất cồn từ rơm rạ với công suất 1000 tấn/năm tại Straubling, Đức Quá trình này sử dụng công nghệ sinh học, với các enzyme phân hủy xenlulozơ thành monomer đường hiệu suất cao và chuyển đổi chúng thành cồn trong một bể phản ứng duy nhất, nâng cao hiệu suất sản xuất lên 50% Lignin thu được từ quá trình này sẽ được sử dụng để cung cấp điện cho nhà máy Công nghệ của Sud-Chemie còn tiết kiệm 50% năng lượng trong quá trình phân tách cồn so với chưng cất thông thường, giúp giảm phát thải CO2 tới 95%.
2.3.2 Các biện pháp xử lý rơm rạ tại Việt Nam Ở Việt Nam, ngoài phương pháp đốt trực tiếp tại ruộng thì một số địa phương đã sử dụng rơm rạ để trồng nấm và sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
- Sử dụng rơm để trồng nấm rơm:
Nấm rơm là thực phẩm phổ biến ở châu Á, đặc biệt tại Việt Nam, nơi chúng được trồng chủ yếu trên rơm rạ và nhiều nguyên liệu khác Nấm rơm có thể được trồng ở cả ngoài trời và trong nhà, nhưng phương pháp trồng ngoài trời đang được ưa chuộng hơn Loại nấm này chứa nhiều chất dinh dưỡng, bao gồm protein cao (2,66 - 5,05%) và 19 loại acid amin, trong đó có 8 loại không thay thế, đồng thời không làm tăng cholesterol trong máu Ngoài ra, nấm rơm còn có hàm lượng chất xơ cao và lipid thấp, giúp phòng ngừa các bệnh về huyết áp, béo phì, xơ cứng động mạch và hỗ trợ chữa bệnh đường ruột.
Trồng nấm rơm là một nghề có hiệu quả kinh tế cao tại các tỉnh miền Nam Việt Nam, với sản lượng nấm rơm tăng trưởng đáng kể qua từng năm.
Từ năm 1990, sản lượng nấm tại Việt Nam đã tăng từ vài trăm tấn lên hơn 100.000 tấn mỗi năm vào năm 2023 Các tỉnh phía Nam đang sản xuất nấm rơm muối đóng hộp với hàng nghìn tấn được xuất khẩu, chủ yếu sang thị trường Mỹ, Nhật Bản, Đài Loan/Trung Quốc và châu Âu Mức tiêu thụ nấm bình quân ở châu Âu và châu Mỹ đạt 2-3 kg/người/năm, trong khi Nhật Bản và Úc khoảng 4 kg/người/năm Trong nước, lượng nấm tiêu thụ cũng đạt vài chục nghìn tấn mỗi năm Đồng bằng sông Cửu Long có tiềm năng lớn để phát triển nghề nấm, cung cấp phần lớn nấm rơm cho cả nước và sở hữu các điều kiện thuận lợi để phát triển mạnh mẽ nghề trồng nấm rơm.
Các tỉnh phía Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc trồng nấm rơm quanh năm, nhờ vào sự chênh lệch nhiệt độ không lớn giữa tháng nóng và tháng lạnh.
Bình quân, từ 1 tấn lúa có thể thu được khoảng 1,2 tấn nguyên liệu để trồng nấm như rơm và rạ Nếu tính thêm các phế phẩm khác như mạt cưa, lục bình và bã mía, khu vực này sẽ có một nguồn nguyên liệu phong phú cho việc trồng nấm rơm.
+ Trồng nấm không cần nhiều diện tích, chủ yếu là tận dụng những khoảng trống quanh nhà để chất nấm như: sân vườn, mái hiên,…
Trong sản xuất nông nghiệp, việc tận dụng thời gian nhàn rỗi, đặc biệt trong mùa lũ, là rất quan trọng Nông dân thường có nhiều thời gian rảnh rỗi nhưng không có việc làm để tạo thu nhập, ngoài việc giăng câu hay giăng lưới Trồng nấm rơm là một giải pháp hiệu quả, vì nó không yêu cầu kỹ thuật phức tạp, cho phép cả lao động phụ cũng có thể tham gia, từ đó tạo thêm nguồn thu nhập trong thời gian nông nhàn.
Chi phí đầu tư cho việc trồng nấm trên diện tích 100m² chỉ khoảng 2.560.000 đồng, trong khi lợi nhuận thu được lên tới 9.500.000 đồng Với vòng quay vốn nhanh, mô hình này phù hợp cho nhiều hộ gia đình.
Trồng nấm rơm không chỉ tạo thêm nguồn thực phẩm cần thiết mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cho nông hộ và xã hội Tại các địa phương phía Nam, đặc biệt là Phú Yên, việc áp dụng quy trình trồng nấm rơm mới từ Trung tâm Công nghệ sinh học Việt Nam đã bước đầu được nông dân huyện Sơn Hòa đón nhận, góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt thực phẩm ở nước ta.
An Giang dự kiến sẽ tăng cường phát triển nghề trồng nấm rơm gấp năm lần thông qua Đề án phát triển nghề trồng nấm rơm Đồng thời, sẽ có các phương án hỗ trợ tín dụng nhằm thúc đẩy sự phát triển của ngành trồng nấm rơm trong giai đoạn tới.
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG DO ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG
Theo các nghiên cứu, mỗi năm ở châu Á có khoảng 730 Tg sinh khối được xử lý bằng phương pháp đốt ngoài trời, trong đó 250 Tg đến từ nguồn nông nghiệp.
Việc đốt ngoài trời các phế thải từ cây trồng là một truyền thống nhằm chuẩn bị đất cho vụ mùa tiếp theo, loại bỏ dư thừa và cỏ dại, đồng thời giải phóng dinh dưỡng Đốt rơm rạ phổ biến ở những nơi có thời gian chuẩn bị đất ngắn Hoạt động đốt sinh khối, bao gồm đốt nhiên liệu, phụ phẩm nông nghiệp và rác thải, góp phần vào ô nhiễm không khí toàn cầu với các chất như bụi mịn (PM 2.5, PM 10), SO2, NOx, CO, CO2, NH3, CH4 và các hydrocarbon khác Trong đó, muội than (black carbon) là một thành phần quan trọng vì khả năng hấp thụ ánh sáng, được xem là yếu tố chính làm nóng bầu khí quyển, chỉ sau CO2.
Đốt sinh khối thải ra nhiều chất ô nhiễm, gây hại cho môi trường, biến đổi khí hậu và sức khỏe con người Tại châu Á, nghiên cứu cho thấy mỗi năm, lượng phát thải từ đốt sinh khối ngoài trời ước tính đạt 0,37 Tg SO2 và 2,8 Tg NOx.
1100 Tg CO 2 ; 67 Tg CO và 3,1 Tg CH 4 Riêng lượng phát xạ từ việc đốt phế thải cây trồng theo ước tính đạt: 0,10 Tg SO 2 ; 0,96 Tg NO x ; 379 Tg
CO 2 ; 23 Tg CO và 0,68 Tg CH 4 (D.Streets et al., 2003)
Người dân nông thôn đã sử dụng rơm rạ để đun nấu từ lâu, nhưng với sự gia tăng sản lượng lúa, lượng phế thải rơm rạ cũng tăng theo, dẫn đến việc đốt rơm ngoài trời gây ô nhiễm môi trường Một phần rơm rạ còn lại không được kiểm soát sẽ được cày lấp vào đất làm phân bón cho vụ mùa sau, tuy nhiên, tỷ lệ phân hủy kỵ khí phụ thuộc vào độ ẩm của đất, ảnh hưởng đến lượng khí CH4 phát thải Mặc dù rơm trộn vào đất cung cấp chất dinh dưỡng cho vụ mùa tiếp theo, nhưng cũng có thể gây ra bệnh cho cây và giảm năng suất do sự bất ổn định của hàm lượng nitơ Điều này lý giải tại sao đốt rơm rạ thường được áp dụng như một biện pháp xử lý phế thải.
Bụi mịn là một trong sáu yếu tố chính gây ô nhiễm không khí, đặc biệt nghiêm trọng ở các quốc gia đang phát triển Tác hại của bụi mịn phụ thuộc vào kích thước, thành phần và nguồn phát thải của nó (Hoàng Anh Lê và cs., 2013).
Trong những năm gần đây, việc đốt cháy phế thải từ cây trồng ngoài trời đã gây ra sự phát tán các chất ô nhiễm không khí như PAHs, PCDDs và polychlorinated dibenzofurans, được biết đến là các dẫn xuất dioxin độc hại Những chất này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người, với nguy cơ ung thư cao, mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và nền kinh tế Do đó, cộng đồng quốc tế đang chú trọng tìm kiếm các phương pháp xử lý và tận dụng rơm rạ một cách an toàn và thân thiện với môi trường, nhằm giảm thiểu tình trạng đốt rơm rạ ngoài đồng.
Khí thải như SO2 và NO2 tích tụ trong khí quyển gây ra mưa axít và các bệnh hô hấp như khó thở, hen suyễn, viêm phế quản Do đó, việc hạn chế đốt rơm rạ bừa bãi là rất quan trọng để giảm lượng khí thải độc hại, hạn chế ô nhiễm môi trường, chống biến đổi khí hậu và giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng.
2.5 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KIỂM KÊ PHÁT THẢI DO HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Thái Lan là một quốc gia dựa vào nông nghiệp với các loại cây trồng chính, bao gồm: lúa, sắn, mía (Nguyen Thi Kim Oanh et al., 2011)
Năm 2007, Thái Lan sản xuất hơn 30 triệu tấn lúa, dẫn đến lượng rơm rạ khổng lồ trên đồng ruộng Nông dân thường đốt phế phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch để chuẩn bị cho vụ mùa tiếp theo, gây ra ô nhiễm không khí nghiêm trọng Theo nghiên cứu, việc đốt rơm rạ chiếm khoảng 80% tổng lượng khí thải từ hoạt động này, đặc biệt vào mùa khô và ở khu vực trung tâm Thái Lan.
Hình 2.4 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp (a) và đốt rơm rạ (b) ngoài trời Thái Lan năm 2007
Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg), số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí.
Hoạt động kiểm kê phát thải khí từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp tại Thái Lan được nghiên cứu theo không gian và thời gian Phát thải khí được phân tích theo địa giới hành chính của 76 tỉnh, cho thấy khu vực trung tâm có lượng khí thải cao nhất, tiếp theo là Đông Bắc, phía Bắc và phía Nam đồng bằng, nơi trồng lúa chủ yếu dọc theo sông Chaopraya Lượng khí thải cũng cao hơn ở các tỉnh và đô thị lớn như Bangkok, Khonkaen và Chiang Mai.
Nghiên cứu cho thấy lượng khí thải cao nhất xảy ra vào mùa khô từ tháng 10 đến tháng 4, đặc biệt đạt đỉnh vào tháng 11 và tháng 12 khi lúa và các cây trồng khác đang thu hoạch Mùa khô trở thành thời điểm ô nhiễm không khí nghiêm trọng hơn do không khí ứ đọng, thiếu độ ẩm và sự vận chuyển khí thải từ các khu vực xa hơn theo hướng gió.
Sản xuất nông nghiệp ở Indonesia tạo ra lượng lớn phế phụ phẩm, thường bị đốt cháy trên đồng ruộng sau mỗi vụ thu hoạch Ở các nước đang phát triển châu Á, đặc biệt là Indonesia, việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp và chất thải rắn đô thị diễn ra phổ biến tại khu vực đông dân, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí và sức khỏe người dân Theo ước tính năm 2007, lượng khí thải từ đốt sinh khối ngoài trời chủ yếu đến từ việc đốt rơm rạ trên đồng ruộng, chiếm tỷ lệ lớn trong tổng lượng khí thải.
Theo nghiên cứu của D.A Permadi và cộng sự (2013), 92% khí thải từ đốt phế phụ phẩm nông nghiệp là CO, PM 2.5 và NOx; 81% là SO2 và 84% là BC Điều này cho thấy hơn 80% khí thải chủ yếu xuất phát từ rơm rạ, trong khi chỉ có 10-20% là do các loại cây trồng khác.
Hình 2.5 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở
Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg), số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí
Khí thải từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở Indonesia đã được nghiên cứu theo cả không gian và thời gian Khu vực Đông Java và Nam Sumatra, nơi có hoạt động canh tác nông nghiệp chủ yếu, ghi nhận lượng khí thải cao nhất Ngoài ra, khí thải tương đối cao cũng được phát hiện ở phía Bắc Sumatra, toàn bộ các khu vực của Java, Bali, cùng với Tây và Nam Kalimantan.
Khu vực Bắc và Nam Sulavesi ở Indonesia có lượng khí thải cao, trong khi phía Đông như Papua và Maluka lại có lượng khí thải thấp do lúa không phải là cây lương thực chủ yếu Mùa khô từ tháng 8 đến tháng 10 là thời điểm phát sinh lượng khí thải lớn nhất từ việc đốt phế phụ nông nghiệp, đặc biệt là rơm rạ, khi nông dân chuẩn bị cho vụ gieo trồng tiếp theo Hành động này ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, theo nghiên cứu của D.A Permadi và cộng sự (2013).
Trung Quốc đang phải đối mặt với ô nhiễm không khí nghiêm trọng do tốc độ tăng trưởng dân số và kinh tế nhanh chóng, đặc biệt ở các khu vực đô thị với nồng độ bụi cao Ô nhiễm chủ yếu xuất phát từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp, dẫn đến hậu quả như nhiều sân bay và đường cao tốc phải ngừng hoạt động do sương khói dày đặc Khí thải CO và NOx cũng làm giảm nồng độ OH- ở tầng đối lưu Để giải quyết vấn đề này, chính phủ Trung Quốc đã ban hành luật cấm đốt phế phụ phẩm nông nghiệp và khuyến khích nông dân vùi phụ phẩm vào đất để tạo phân bón hữu cơ Tuy nhiên, phương pháp này làm tăng chi phí và lao động, dẫn đến việc nhiều nông dân vẫn tiếp tục đốt phế phụ phẩm trên đồng ruộng.
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Đề tài được tiến hành nghiên cứu tại địa bàn xã Đa Tốn Xã Đa Tốn
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.4.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu
- Điều kiện kinh tế, xã hội
- Khái quát tình hình sản xuất lúa
3.4.2 Tình hình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại địa bàn nghiên cứu
3.4.3 Xác định hệ số phát thải, tải lượng phát thải của một số chát gây ô nhiễm môi trường không khí từ quá trình đốt rơm rạ tại đồng ruộng 3.4.4 Kiểm kê lượng khí phát thải do đốt rơm rạ trên đồng ruộng và ảnh hưởng của khí thải tới chất lượng môi trường không khí và biến đổi khí hậu
- Kiểm kê lượng khí phát thải của một số khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng
- Sử dụng mô hình Gauss tính toán sự lan truyền của một số chất khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng
- Đánh giá ảnh hưởng của khí thải từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng đến môi trường không khí và biến đổi khí hậu
3.4.5 Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu lượng khí thải phát sinh từ hoạt động đốt rơm trên đồng ruộng
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1 Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp số liệu, tài liệu
Các thông tin thứ cấp được thu thập từ nhiều nguồn như cơ quan nhà nước, tổ chức quốc tế, các cơ quan nghiên cứu, trường đại học, và tạp chí khoa học Sau đó, thông tin này được chọn lọc, phân tích và tổng hợp vào bảng Excel để tính toán phát thải và theo dõi nguồn thải Điều này giúp lập ra đề cương chi tiết cho công tác thực địa, nhằm bổ sung và cập nhật tài liệu, số liệu mới, đảm bảo tính thời sự và thực tiễn cho quá trình nghiên cứu của đề tài.
Ngoài việc thu thập tài liệu, bài viết còn tập trung vào việc thu thập tranh ảnh, bản đồ và các tư liệu khác liên quan đến hoạt động sản xuất nông nghiệp trong khu vực nghiên cứu Phương pháp khảo sát thực địa sẽ được áp dụng để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của thông tin.
Trong chuyến thăm quan các khu vực sản xuất lúa tại huyện Gia Lâm, chúng tôi đã tiếp xúc với cán bộ hợp tác xã để thu thập thông tin về tình hình sản xuất và phát thải khí từ hoạt động đốt rơm rạ Qua đó, chúng tôi có cái nhìn thực tế hơn về tác động của khí thải đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Khảo sát thực địa là bước quan trọng để xác định vị trí thích hợp cho việc đo đạc nồng độ các chất khí ô nhiễm Quá trình này cần tuân thủ các yêu cầu lấy mẫu và điều kiện cụ thể của khu vực nghiên cứu, nhằm đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá ô nhiễm không khí.
Qua khảo sát thực địa tại các hộ gia đình nông dân, chúng tôi đã thu thập và bổ sung số liệu về việc sử dụng và đốt rơm, phục vụ cho việc tính toán lượng rơm phát sinh và lượng rơm bị đốt trong toàn khu vực nghiên cứu Phương pháp điều tra phỏng vấn được áp dụng để thu thập thông tin này.
Xã Đa Tốn hiện có 5 thôn, trong đó 4 thôn chuyên trồng lúa gồm Ngọc Động, Lê Xá, Đào Xuyên và Khoan Tế Để hiểu rõ hơn về tình hình đốt rơm rạ trên đồng ruộng, tôi đã tiến hành phỏng vấn 20 hộ trồng lúa tại các thôn Ngọc Động và các địa điểm nghiên cứu khác.
Tại Lê Xá, thôn Đào Xuyên và thôn Khoan Tế, tổng số phiếu phỏng vấn được thực hiện là 80 phiếu Các nông hộ đã được chọn ngẫu nhiên và phỏng vấn trực tiếp thông qua phiếu phỏng vấn đã được soạn sẵn Nội dung phỏng vấn tập trung vào các vấn đề chính như diện tích đất trồng lúa, hình thức sử dụng rơm, biện pháp xử lý rơm sau thu hoạch, số vụ lúa sản xuất trong năm, hình thức thu hoạch, giống lúa sử dụng và năng suất.
Quá trình phỏng vấn được tiến hành qua các bước:
Bước 1: Soạn phiếu phỏng vấn
Bước 2: Tiến hành phỏng vấn thử 05 hộ dân trồng lúa để kiểm tra tính phù hợp của phiếu phỏng vấn
Bước 3: Hiệu chỉnh phiếu phỏng vấn cho phù hợp
Bước 4: Tiến hành phỏng vấn tại khu vực được lựa chọn
3.5.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
3.5.4.1 Lựa chọn điểm lẫy mẫu Để kiểm kê phát thải, tôi sẽ tính toán và xác định hệ số phát thải của một số chất khí trong quá trình đốt rơm rạ Hệ số phát thải phải đảm bảo được tính khách quan của đề tài, tại địa bàn nghiên cứu tôi lựa chọn 2 điểm và lấy 3 mẫu. Các điểm được lựa chon lấy mẫu có tập quán đốt rơm sau mỗi vụ thu hoạch lúa vẫn là lựa chọn hàng đầu của người nông dân, bao gồm:
+ Thôn Đào Xuyên- xã Đa Tốn, giống lúa trồng là giống TH3-3: lấy 1 mẫu.
+ Thôn Khoan Tế - xã Đa Tốn, giống lúa trồng là giống Thiên ưu 8: lấy
Mỗi cánh đồng chỉ trồng một giống lúa duy nhất, đảm bảo không bị pha trộn với các giống lúa khác Đồng thời, hai điểm được chọn để lấy mẫu phải đáp ứng các tiêu chí như không gần đường giao thông và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài.
Vị trí lấy mẫu thôn ĐàoXuyên
Vị trí lấy mẫu thôn Khoan Tế
Tại xã Đa Tốn, việc lấy mẫu ngoài hiện trường được thực hiện để đo đạc các thông số ô nhiễm phát thải trước và trong quá trình đốt rơm Các mẫu được thu thập tại 6 điểm có tần suất đốt cao, đồng thời tiến hành đo các yếu tố khí tượng tại từng điểm đo trước khi thực hiện đốt.
Các thiết bị sử dụng lấy mẫu Đối tượng quan Thông số Thiết bị trắc
Phương pháp quan trắc Điều kiện khí tượng
4000 Thiết bị đo vi khí hậu
Testo Thiết bị MiniVol TAS Thiết bị MiniVol TAS Túi plastic thể tích 2l
Túi plastic thể tích 2l Máy lấy mẫu khí Kimoto
Để đảm bảo tính chính xác trong việc xác định hệ số phát thải, cần thực hiện lấy mẫu tại hai địa điểm khác nhau Mỗi lần đốt tại các cánh đồng được chọn sẽ tiến hành lấy một mẫu nền tương ứng nhằm xác định môi trường nền.
Tại vị trí lấy mẫu, các thiết bị lấy mẫu được đặt ở độ cao 1,5m so với mặt đất Lấy mẫu nền trong 2h đối với thông số TSP,
PM 10 và PM 2.5 là các chỉ số quan trọng trong việc đánh giá chất lượng không khí Việc lấy mẫu nền cho các thông số SO2 và NO2 được thực hiện trong khoảng thời gian 1 giờ Các thông số vi khí hậu được đo ở độ cao 2 mét so với mặt đất với tần suất 20 phút một lần trong suốt quá trình lấy mẫu nền.
Các thiết bị lấy mẫu được đặt cố định theo hướng gió, cách ruộng lúa khoảng 5m để giảm thiểu ảnh hưởng nhiệt từ đám cháy Chúng được sắp xếp theo hình tam giác đều với cạnh 1m, đảm bảo lấy mẫu đồng đều trong khói cháy mà không làm xáo trộn lưu lượng đầu vào Việc lấy mẫu bắt đầu khi ngọn lửa ổn định và kéo dài cho đến khi đám cháy kết thúc Các thông số vi khí hậu được đo trước, trong và sau khi lấy mẫu.
- Tại thôn Đào Xuyên (mẫu đốt số 1): Lấy mẫu vào buổi sáng ngày 24/10/2016 Tiến hành lấy mẫu trong 35 phút (từ 11h41 phút – 12h16 phút).
- Tại thôn Khoan Tế: Lấy mẫu vào buổi chiều và tối ngày 24/10/2016.
Do cánh đồng có diện tích rộng và trải dài, chúng tôi đã tiến hành lấy hai mẫu đốt (mẫu đốt số 2 và mẫu đốt số 3) tại hai vị trí khác nhau Việc này nhằm so sánh kết quả lấy mẫu ở các thời điểm đốt khác nhau.
+ Mẫu đốt số 2: Tiến hành lấy mẫu trong 30 phút (từ 18h01 phút – 18h31 phút)
+ Mẫu đốt số 3: Tiến hành lấy mẫu trong 20 phút (từ 19h10 phút – 19h30 phút)
Sau khi thu thập mẫu tại hiện trường, tất cả các mẫu được bảo quản theo quy trình nghiêm ngặt và chuyển đến Phòng Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội để tiến hành phân tích.
Các thông số trên được lấy mẫu và phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam