Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu xử lý phế phụ phậm sau sản xuất tinh bột sẵn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ SÁNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM
SAU SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN ĐỂ TẠO CỒN SINH
HỌC VÀ PHÂN BÓN HỮU CƠ

Chuyên ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

60 44 03 01

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Minh

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016



LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn
toàn trung thực, do bản thân thực hiện. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận
văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được
ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Sáng

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình, sự đóng góp quý
báu của nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết, tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Thị Minh – Giảng viên Khoa
Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, góp ý, chỉnh sửa
để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các anh chị Kĩ thuật viên phòng thí nghiệm JICA - Khoa
Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong
quá trình làm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám đốc Nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công
Thành, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện khảo sát và
lấy mẫu nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo Khoa Môi
trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện
và hoàn thành đề tài.
Tôi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, các cán bộ đồng nghiệp và bạn bè đã
động viên và là chỗ dựa vững chắc để tôi yên tâm học tập hoàn thành khóa học.
Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng


năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Sáng

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan .....................................................................................................................
i Lời cảm ơn ........................................................................................................................
ii Mục lục ...........................................................................................................................
iii

Danh

mục

từ

viết

tắt......................................................................................................... vi Danh mục bảng
............................................................................................................... vii Danh mục hình
............................................................................................................... viii Trích yếu luận
văn

...........................................................................................................

ix

Thesis

abstract.................................................................................................................. xi Phần
1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.
1

Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................

1.2.
2

Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................

1.3.
2

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................

1.4.

Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn......................................... 2

1.5.

Yêu cầu của đề tài............................................................................................... 2

Phần 2. Tổng quan tài liệu .............................................................................................
3
2.1.

Tình hình sản xuất và chế biến sắn trên thế giới và Việt Nam ........................... 3

2.1.1.
3

Tình hình sản xuất và chế biên sắn trên thế giới ................................................

2.1.2.

Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam ................................................. 4

2.2.
Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học trên thế giới và Việt
Nam....... 7
2.2.1.

Khái niệm cồn sinh học ...................................................................................... 7

2.2.2.
8

Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học trên thế giới.....................

2.2.3.

Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học ở Việt Nam ..................... 9

2.3.
10

Hiện trạng sản xuất tinh bột sắn và phế thải sau sản xuất ................................

3


2.3.1.
10

Hiện trạng sản xuất tinh bột sắn .......................................................................

2.3.2.
12

Phế thải sau sản xuất tinh bột sắn .....................................................................

2.3.3.
14

Tác động của phế thải sau sản xuất tinh bột sắn tới môi trường ......................

2.3.4.

Các biện pháp xử lý phế thải nông nghiệp và phế thải sau sản xuất tinh
bột sắn ...............................................................................................................
17

2.4.
18

Vai trò của phân bón hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp ................................

2.4.1.
18

Tác dụng cải tạo tính chất đất ...........................................................................

4


2.4.2.

Vai trò cung cấp chất dinh dưỡng cho cây ....................................................... 20

2.4.3.
20

Vai trò trong vòng tuần hoàn vật chất tự nhiên và bảo vệ môi trường .............

2.5.

Cơ sở khoa học của việc sản xuất cồn sinh học và xử lý phế thải thành
phân bón hữu cơ ...............................................................................................
21

2.5.1.

Cơ sở khoa học của việc phân giải chuyển hóa chất hữu cơ và thủy phân
nguyên liệu .......................................................................................................
21

2.5.2.

Cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón hữu cơ ......................................... 26

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 28
3.1.

Địa điểm nghiên cứu......................................................................................... 28

3.2.

Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 28

3.3.

Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 28

3.4.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 28

3.5.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 28

3.5.1.
28

Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp ..............................................................

3.5.2. Phương pháp phân tích thành phần phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột
sắn............ 28
3.5.3.

Phương pháp tuyển chọn các chủng giống VSV .............................................. 29

3.5.4.

Xác định tỷ lệ cồn tạo thành bằng thiết bị Gas chromatograph........................ 30

3.5.5.

Đánh giá chất lượng của phân bón hữu cơ tái chế từ bã thải sau lên men
theo các phương pháp thông dụng hiện hành .................................................
30

3.5.6.

Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên cây rau xà lách .......................... 31

3.5.7.
32

Kết quả nghiên cứu được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTART và Exel......

Phần 4. Kết quả và thảo luận....................................................................................... 33
4.1.

Tình hình sản xuất tinh bột sắn và xử lý phế thải sản xuất tinh bột sắn tại
nhà máy sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An ................................
33

4.1.1.

Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An .............................. 33

4.1.2.
36

Tình hình xử lý phế thải sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An............

5


4.2.

Đặc điểm của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn .................................... 37

4.3.

Tuyển chọn các chủng giống vi sinh vật chịu nhiệt có khả năng phân giải
chuyển hóa chất hữu cơ cao và lên men tạo cồn sinh học ................................
38

4.3.1.

Ảnh hưởng của pH đến điều kiện nhân sinh khối của VSV ............................. 40

4.3.2.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điều kiện nhân sinh khối của VSV ..................... 41

6


4.3.3.

Ảnh hưởng của lưu lượng cấp không khí đến điều kiện nhân sinh khối
của VSV............................................................................................................ 42

4.3.4.

Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến điều kiện nhân sinh khối của VSV ............. 42

4.4.

Thử nghiệm tiền xử lý nguyên liệu (phế thải sau sản xuất tinh bột sắn) và
lên men tạo cồn sinh học, xác định hiệu quả sinh cồn...................................... 45

4.5.

Chất lượng phân hữu cơ vi sinh tái chế sau lên men ........................................ 46

4.5.1.

Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh ....................................................................... 46

4.5.2.

Theo dõi diễn biến của đống ủ.......................................................................... 47

4.5.3.

Đánh giá chất lượng phân bón hữu cơ tái chế .................................................. 48

4.6.
49

Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên rau xà lách .................................

4.6.1. Hiệu quả của phân bón hữu cơ đến sinh trưởng và phát triển của rau xà lách
........ 49
4.6.2.
51

Hiệu quả của phân bón hữu cơ đến tính chất của đất .......................................

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ...................................................................................... 53
5.1.

Kết luận............................................................................................................. 53

5.2.

Kiến nghị .......................................................................................................... 54

Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 55
Phụ lục .......................................................................................................................... 58

7


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa Tiếng Việt

CNH – HĐH

Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa

CT

Công thức

ĐC

Đối chứng

FAO

Tổ chức Nông – Lương Liên Hợp Quốc

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

VSV

Vi sinh vật

VSVTS

Vi sinh vật tổng số

8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Mười quốc gia hàng đầu về diện tích và sản lượng sắn ................................. 4
Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn
1995 – 2011.................................................................................................... 5
Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của các vùng sinh thái Việt Nam
năm 2011........................................................................................................ 6
Bảng 2.4. Các tính chất vật lý quan trọng của ethanol ................................................... 7
Bảng 3.1. Môi trường xác định hoạt tính enzyme ........................................................ 29
Bảng 4.1. Tình hình sản xuất nguyên liệu sắn phục vụ cho hoạt động sản xuất
tinh bột sắn tại tỉnh Nghệ An ....................................................................... 33
Bảng 4.2. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An ......................... 34
Bảng 4.3. Tính chất của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn ................................
37
Bảng 4.4. Đặc tính sinh học của các chủng giống VSV được tuyển chọn ................... 39
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của VSV.......................... 40
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của VSV.................. 41
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp khí đến sinh khối VSV ................................ 42
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy sinh khối VSV ...................................... 43
Bảng 4.9. Điều kiện nhân sinh khối VSV .................................................................... 44
Bảng 4.10. Hiệu quả lên men cồn sinh học từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột
sắn nhờ VSV ................................................................................................ 45
Bảng 4.11. Chất lượng của đống ủ sau 30 ngày ............................................................. 47
Bảng 4.12. Chất lượng của phân bón hữu cơ ................................................................. 49
Bảng 4.13. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh tái chế đến sinh trưởng và phát
triển của rau xà lách ..................................................................................... 49
Bảng 4.14. Chất lượng đất sau thí nghiệm ..................................................................... 51

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu trúc của xenlulo .................................................................................... 22
Hình 4.1. Tình hình xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh
Nghệ An ....................................................................................................... 36
Hình 4.2. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh .................................................................. 46
Hình 4.3. Đồ thị theo dõi diễn biến nhiệt độ đống ủ ở hai công thức ..........................
48
Hình 4.4. Cây rau ăn lá ở 3 công thức sau 25 trồng..................................................... 51

8


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Mục đích của nghiên cứu nhằm xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột
sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ, hướng tới kết quả giảm thiểu
ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn nguyên liệu hữu cơ, góp phần phát
triển một nền nông nghiệp bền vững.
Kết quả đạt được cho thấy hai tổ hợp vi sinh vật đã tuyển chọn đều
có hoạt tính sinh học cao với khả năng sinh trưởng và phát triển khá tốt, có tính
bền nhiệt, có thể sinh trưởng trên nhiều nguồn C và N khác nhau. Đặc biệt, các
giống nấm men có khả năng lên men rất tốt. Các chủng giống vi sinh vật đó bao
gồm: tổ hợp các giống vi khuẩn (Bacillus subtilis), nấm mốc (Mucor,
Aspergillus niger), xạ khuẩn (Streptomyces) và các giống nấm men
(Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, S.cerevisiae).
Thực nghiệm xử lý phế thải và lên men bằng tổ hợp vi sinh vật chứng tỏ
rằng hoạt động của các giống vi sinh vật hữu ích trong quá trình lên men đã
thực hiện phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ trong bã thải thành dạng dinh
dưỡng dễ tiêu và tăng sinh khối của vi sinh vật. Quá trình lên men được thực
hiện trong điều kiện yếm khí, cùng với việc bổ sung vi sinh vật gián đoạn hai
lần phù hợp với quy trình xử lý cho kết quả sinh cồn khá tốt, đạt 2,56 (g/100g),
cao gấp 20 lần so với công thức đối chứng (không có sự tham gia của các giống vi
sinh vật).
Bã thải sau lên men được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình
sản xuất phân bón hữu cơ nhằm khép kín chu trình sản xuất, hướng tới hiệu quả
môi trường tối ưu nhất. Chất lượng phân bón hữu cơ được đánh giá đạt
tiêu chuẩn theo quy định hiện hành (Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT).
Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phân bón hữu cơ trên cây rau ăn
lá so với các công thức đối chứng không bón phân và đối chứng có bón phân
hóa học, thu được kết quả rất tốt. Các chỉ tiêu theo dõi sự sinh trưởng và phát
triển của cây ở công thức có bón phân hữu cơ đều cao hơn so với hai công
9


thức còn lại. Tỷ lệ sâu bệnh hại ở công thức sử dụng phân hữu cơ lại thấp (chỉ
chiếm 2%), thấp hơn 5 lần so với đối chứng không bón phân và thấp hơn 3
lần so với đối

10


chứng có bón phân hóa học. Mặt khác phân bón hữu cơ không chỉ có ảnh
hưởng tích cực tới năng suất cây trồng, mà còn có ảnh hưởng tốt tới tính chất
đất trồng trọt. Dưới tác dụng của các chủng vi sinh vật hữu ích có trong phân
hữu cơ đã làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất và đồng thời
cũng kích thích khu hệ vi sinh vật vốn có trong đất phát triển theo chiều
hướng có lợi. Các chỉ tiêu dinh dưỡng N, P, K tổng số và P, K dễ tiêu tại công
thức thí nghiệm có bón phân hữu cơ đều cao hơn so với đối chứng trước thí
nghiệm, đối chứng không bón phân và đối chứng có bón phân hóa học. Đặc
biệt, mật độ VSVTS, VSV phân giải lân, VSV phân giải xenlulo cũng cao hơn hẳn
so với các công thức còn lại. Điển hình như mật độ VSVTS ở công thức có bón
phân hữu cơ lớn hơn đối
9

chứng có bón phân hóa học là 3,25.10 (CFU/g) và lớn hơn đối chứng trắng là
9

3,68.10 (CFU/g).

11


THESIS ABSTRACT
The aim of the study was to handle post-production waste byproducts to
produce

cassava

bioethanol

and

fertilizer,

results-oriented

minimize

environmental pollution and make use of organic materials, contributing to the
development sustainable agriculture.
The results showed that the two combinations were selected
microorganisms have high biological activity with the ability to grow and
develop well, with heat resistant, can grow on C and N sources
different. Specifically, yeast strains capable of fermenting very good. The
microbial strains that include a combination of strains of bacteria (Bacillus
subtilis), fungi (Mucor, Aspergillus niger), actinomycetes (Streptomyces) and
yeast strains (Saccharomyces sp1, sp2 Saccharomyces, S. Cerevisiae).
Experimental waste processing and fermentation by microorganisms
consortium demonstrated that activity of useful microorganisms in the
fermentation was carried out decomposition, transformation of organic matter
in the waste residue easily digestible form of nutrients such as P2O5, K2O which
microorganisms can absorb, it increases the microbial biomass. The
fermentation is carried out in anaerobic conditions, along with the addition of
microorganisms according twice interrupted for student alcohol results quite
well, reaching 2.56 (g/100g), 20 times higher than control formula (without the
participation of the microbial strains).
After fermentation residues are used as inputs for the production
of organic fertilizer, to a closed cycle of production, efectively towards optimal
environment. Organic fertilizer quality standards are evaluated according to
the current regulations (Circulars 41/2014 / TT-BNN).
The experiment to evaluate the efect of organic fertilizer on green leafy
vegetables than formula white control (no fertilizer) and controlled with
chemical fertilizer, obtained very good results. The monitoring indicators
include: plant height, number of leaves / plant, leaf width, leaf length, volume
of formula tree organic fertilizer were higher than the remaining two formulas.
The rate in the formula pests have low organic fertilizers only 2%, 5 times lower
compared to control white and 3 times lower compared to control
12


with chemical fertilizers. Organic fertilizers not only positively afect crop yields,
but also have

13


a positive impact on the nature of farmland. Under the efect of microbial
strains have increased the amount of nutrients in the soil, and also stimulate
microbial fauna inherent in the development of land under favor. This is evident
soil analysis results before and after the experiment. Nutritional indicators were
analyzed were: N, P, K and P total, K digestion at treatments have organic
fertilizer were higher than the previous control experiments, white and
controlled experiments control experiments

with

chemical

fertilizers.

Microorganisms total content, resolution microorganisms phosphate, cellulose
microorganisms also higher resolution than the remaining formulations.
Typically the content in formula microorganisms total
9

organic fertilizers have greater control of chemical fertilizer is 3,25.10 (CFU/g)
and is greater for white certificates 3,68.10
(CFU/g).

xii

9


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việt Nam là một đất nước nông nghiệp với 80% dân số sống bằng nghề
nông. Nông nghiệp Việt Nam trong những năm gần đây phát triển mạnh mẽ, đa
dạng hóa cả về số lượng cũng như chất lượng sản phẩm. Trong đó, mặt
hàng nông sản Sắn cũng phát triển rất mạnh. Cây Sắn còn gọi là cây Khoai Mì, có
khả năng thích nghi cao và được trồng rộng khắp ở cả 7 vùng sinh thái của Việt
Nam. Tại Hội thảo về Sắn Châu Á lần thứ 6 tại thành phố Hồ Chí Minh, Việt
Nam được đánh giá là nước có bước tiến lớn về cây sắn trong suốt thời gian
qua. Từ cây lương thực “chống đói”, cây Sắn Việt Nam đã có khối lượng sản xuất
đạt khoảng 9,87 triệu tấn/năm, đứng thứ ba thế giới và trở thành cây “xóa đói
giảm nghèo” của bà con nông dân, chỉ sau Thái Lan và Indonesia.
Sắn có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và
lương thực thực phẩm. Củ Sắn dùng để ăn tươi, làm thức ăn gia súc, chế
biến sắn lát khô, bột sắn nghiền, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính, các sản
phẩm từ tinh bột sắn như: bột ngọt, cồn, đường glucose tinh thể, mạch nha
giàu maltose, bánh kẹo, mỳ ăn liền, bún,… Trong đó, việc sử dụng sắn để sản
xuất tinh bột sắn là rất phổ biến, hiện quy mô rộng khắp các tỉnh của Việt
Nam. Bên cạnh việc phát triển sản xuất tinh bột sắn thì kéo theo một lượng
phế phụ phẩm trước và sau sản xuất khá lớn với lượng tồn dư dinh dưỡng khá
cao, nếu không được xử lý triệt để sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng, lại lãng phí nguồn nguyên liệu hữu cơ.
Cồn sinh học được biết đến là một sản phẩm sinh học hữu ích và
thân thiện với môi trường. Việc sản xuất cồn sinh học đã và đang được các nhà
Khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu sản xuất. Tuy nhiên, vấn đề
tận dụng nguồn phế thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là phế
thải từ sản xuất tinh bột sắn để tạo thành cồn sinh học ở nước ta chưa được
quan tâm nghiên cứu. Ứng dụng công nghệ Vi sinh vật để xử lý phế phụ phẩm
sau sản xuất tinh bột sắn có ý nghĩa lớn: Không những giúp tái sử dụng được
nguồn dinh dưỡng từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn mà còn sản xuất
được cồn sinh học có giá trị, góp phần phát triển một ngành nông nghiệp bền
1


vững. Vì thế, điều đáng quan tâm là nghiên cứu công nghệ sản xuất sao cho tối
ưu nhất nhằm mục

2


đích dễ thu hồi được sản phẩm cồn và tận dụng bã thải sau lên men làm phân
bón hữu cơ nhằm giảm chi phí sản xuất đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế.
Xuất phát từ thực tiễn trên, để tạo cồn sinh học từ phế phụ phẩm của
quá trình sản xuất tinh bột sắn và khép kín công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ
từ bã thải sau lên men, tránh lãng phí các nguồn nguyên liệu hữu cơ và giảm
thiểu ô nhiễm môi trường thì việc “Nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm sau sản
xuất tinh bột sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ” là cần thiết.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Thực hiện được quá trình phân giải chất hữu cơ và lên men nhờ vi sinh vật
chịu nhiệt để tạo thành cồn sinh học từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn.
- Tái chế được bã thải sau lên men thành phân bón hữu cơ đạt tiêu
chuẩn theo Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Thời gian: Từ tháng 01/2015 – tháng 12/2015.
Địa điểm:
- Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
- Nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công Thành, huyện Yên Thành, tỉnh
Nghệ An.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Sử dụng phế thải sau sản xuất tinh bột sắn là nguyên liệu đầu vào
cho quá trình lên men tạo cồn sinh học.
- Sản xuất phân bón hữu cơ từ bã thải sau sản xuất cồn sinh học, tạo
thành một chu trình khép kín, làm gia tăng giá trị cho ngành sản xuất và chế
biến sắn, góp phần phát triển một ngành nông nghiệp bền vững.
1.5. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
- Thực hiện quy trình lên men sản xuất cồn sinh học từ phế phụ phẩm
sau sản xuất tinh bột sắn và khép kín quy trình nhờ sản xuất phân bón hữu cơ
từ bã thải sau lên men phục vụ sản xuất nông nghiệp.

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1.1. Tình hình sản xuất và chế biên sắn trên thế giới
Sắn (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí
hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: Châu Á, châu Phi và châu Mỹ
Latinh. Theo tổ chức nông lương thế giới (FAO), sắn là cây lương thực quan
trọng ở các nước đang phát triển chỉ sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là
một thành phần quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới,
đồng thời là hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn
liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm. Ngoài ra, sắn
cũng là thức ăn cho gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới.
Năm 2013, diện tích trống trên toàn thế giới đạt 19,64 triệu ha, năng suất
củ tươi bình quân 12,83 tấn/ha, sản lượng đạt 252,20 triệu tấn (FAOSTAT,
2013). Châu Phi là nơi cung cấp khoảng 166,45 triệu tấn sắn hàng năm, trong đó,
Nigieria là nước trồng và sản xuất sắn lớn nhất thế giới và sản lượng hàng năm
đạt 52,4 triệu tấn hàng hóa được chế biến. Sắn cũng là thực phẩm chính ở hầu
hết các nước châu Phi, chẳng hạn ở Ghana, sắn và khoai tây mỡ chiếm khoảng
46% GDP (Gross Domestic Product) của ngành nông nghiệp, cung cấp năng
lượng cho khẩu phần ăn hàng ngày của khoảng 30% dân số Ghana và gần như
mọi gia đình nông dân tại đây. Sau châu Phi là châu Á với sản lượng sắn 50,44
triệu tấn, cây sắn giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế của các nước
Thái Lan, Indonesia, Trung Quốc, Philippin. Theo FAO, Thái Lan là nước xuất
khẩu sắn khô nhiều nhất, chiếm 77% tổng lượng sắn thế giới năm 2008 và trên
85% năm
2011. Thị trường xuất khẩu chính của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật
Bản và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu 40% là bột và tinh bột sắn,
25% là sắn lát và sắn viên. Nước xuất khẩu lớn thứ 2, sau Thái Lan là Việt Nam
với sản lượng chiếm 13,6%, sau đó là Indonexia chiếm 5,8% tổng lượng sắn thế
giới. Tại các khu vực cận nhiệt đới phía Nam Trung Quốc, sắn là loại nông sản
đứng thứ 5 về sản lượng sau gạo, khoai tây, mía và lúa mạch. Trung Quốc là
nước tiêu thụ sắn với số lượng lớn, là thị trường xuất khẩu chủ yếu của Việt
4


Nam và Thái Lan. Ngoài nhập khẩu, Trung Quốc còn trồng trọt và tiêu thụ sắn
chủ yếu

5


ở các tỉnh lẻ như Quảng Tây với lượng chiếm 60% tổng lượng tiêu thụ trong một
năm của Trung Quốc. Đứng thứ ba thế giới về sản lượng sắn là châu Mỹ Latinh,
đạt 35,31 triệu tấn/năm (FAOSAT, 2013). Mười nước có sản lượng sắn hàng đầu
thế giới năm 2011 bao gồm: Nigeria, Brazil, Indonesia, Thái Lan, Cộng hòa
Công gô, Angola, Ghana, Việt Nam và Mozambic được thể hiện theo bảng 2.1.
Bảng 2.1. Mười quốc gia hàng đầu về diện tích và sản lượng sắn
Quốc gia
Nigeria
Barazil
Indonesia
Thái Lan
Cộng Hòa Công Gô
Angola
Ghana
Việt Nam
Ấn Độ
Mozambic

Sản lượng

Diện tích

(Triệu tấn)
52,4

(triệu ha)
3,73

25,44
24,00
21,91
15,56
14,33
14,24
9,87
8,00
6,26

1,74
1,18
1,13
0,56
2,17
1,07
0,89
0,22
0,97
Nguồn: FAO (2011)

2.1.2. Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam
Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng có sản lượng đứng thứ ba
sau lúa và ngô. Năm 2013, diện tích sắn cả nước đạt 560 nghìn ha, năng suất
bình quân đạt 17,63 tấn/ha, sản lượng đạt 9,87 triệu tấn(Tổng cục Thống kê,
2013). Hội nghị Sắn Toàn cầu tổ chức tại Bỉ năm 2008 đã đưa ra thông điệp: “Cây
sắn là quà tặng của thế giới, cơ hội cho nông dân nghèo và thách thức đối với
các nhà khoa học” (Claude M.Fauquest, 2008). Hướng sử dụng nguyên liệu sắn
để chế biến tinh bột, cồn sinh học, tinh bột biến tính, thức ăn gia súc và màng
phủ sinh học đang ngày càng được quan tâm. Theo thông cáo báo chí của FAO
tháng 5 năm 2013 “Sắn tiềm năng to lớn là cây trồng thế kỷ 21”, Việt Nam được
ca ngợi là điển hình trong thực tiễn đã đưa năng suất sắn lên 400% từ 8,5
tấn/ha năm
2000 lên 36,0 tấn/ha năm 2011 tại nhiều hộ nông dân.
Sắn lát và tinh bột sắn Việt Nam hiện là một trong mười mặt hàng
xuất khẩu chính. Việt Nam hiện có 13 nhà máy nhiên liệu sinh học công suất
1067,7 triệu lít cồn sinh học mỗi năm, 66 nhà máy chế biến tinh bột sắn quy mô
6


công nghiệp và hơn 2000 cơ sở chế biến thủ công. Sắn là sự lựa chọn của
nhiều hộ

7


nghèo và người dân ở các vùng đất xấu, bạc màu, khô hạn, cũng là sự lựa chọn
của nhiều doanh nghiệp chế biến và kinh doanh; do sắn đạt lợi nhuận cao, dễ
trồng, ít chăm sóc, chi phí thấp, dễ thu hoạch và dễ chế biến. Sản xuất, chế biến,
tiêu thụ, nghiên cứu và phát triển sắn hiện là cơ hội và triển vọng của doanh
nghiệp Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới (Hoàng Kim và Phạm Văn
Biên, 1997). Trong những năm gần đây, năng lực sản xuất và chế biến sắn ở Việt
Nam có nhiều tiến bộ đáng kể. Sự gia tăng về diện tích, năng suất và sản lượng
sắn Việt Nam qua các năm và phân theo các vùng sinh thái thể hiện qua bảng 2.2
và bảng 2.3.
Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam
giai đoạn 1995 – 2011
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(nghìn ha)

(tấn/ha)

(triệu tấn)

1995

164,30

9,84

1,62

1996

275,60

7,50

2,06

1997

254,40

9,45

2,40

1998

235,50

7,55

1,78

1999

226,80

7,96

1,81

2000

234,90

8,66

2,03

2001

250,00

8,30

2,08

2002

329,90

12,6

4,16

2003

371,70

14,06

5,23

2004

370,00

14,49

5,36

2005

425,50

15,78

6,72

2006

474,80

16,25

7,72

2007

496,20

16,07

7,97

2008

498,32

16,85

8,4

2009

500,01

18,84

9,42

2010

510,60

18,80

9,60

2011

560,00

17,63

9,87

Năm

Nguồn: GSO (2013)


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×