startMiner - free and simple next generation Bitcoin mining software
Hóa học quanh ta
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

Nguồn gốc của vỏ trấu

Lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea Mays L.), lúa mì (Triticum sp. tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.). Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu. Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%.

Hiện trạng vỏ trấu tại Việt Nam

Vỏ trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng, 2 vùng trồng lúa lớn nhất cả nước. Chúng thường không được sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối để tiêu hủy. Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải ra tại Đồng bằng sông Cửu Long khoảng hơn 3 triệu tấn/năm, nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được sử dụng.

Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay

1-Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt

Từ lâu, vỏ trâu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà côn nông dân, đặc biệt là bà con nông dân ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. Chất đốt từ vỏ trấu được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và sản xuất (làm gạch, sấy lúa). Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền: Sản lượng lúa năm 2007 cả nước đạt 37 triệu tấn, trong đó, lúa đông xuân 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6 triệu tấn, lúa mùa 8,7 triệu tấn (Nguồn Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn). Như vậy lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương 7,4 triệu tấn.

Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho vi sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít.

Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng đưọc sử dụng rất thường xuyên. Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long.

2-Dùng vỏ trấu để lọc nước

Tại thành phố Hải Dương đã có người phát minh ra cách chế tạo thiết bị lọc nước từ vỏ trấu, có khả năng lọc thẳng nước ao, hồ thành nước uống sạch. Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình lọc. Điều đặc biệt là loại sứ này được tạo ra bằng cách tách ôxit silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của thiết bị của Mỹ tới 10 lần, của Nhật 4 lần, ngoài ra nó cũng có độ bền cao (có thể sử dụng 10 đến 20 năm).

Thiết bị còn có khả năng khử được mùi ở nguồn nước ô nhiễm, khử chất dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính.

Để kiểm tra tính hiệu quả, an toàn của thiết bị lọc nước, Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Hải Dương đã lấy mẫu nước hồ Bạch Đằng, nơi bị ô nhiễm nặng trong thành phố Hải Dương đem xử lý qua thiết bị lọc từ vỏ trấu. Kết quả cho thấy: nước hồ sau xử lý đạt tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống về các chỉ tiêu vi sinh.

Mặt khác việc bảo dưỡng lõi lọc khá đơn giản, chỉ cần dùng giẻ lau hoặc khăn mặt lau sạch là lõi lọc trắng, tốc độ lọc như ban đầu.

3-Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu

Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất 70 - 80 kg củi/giờ, tiêu thụ điện 6 - 7 KW/h. Cứ 1,05 kg trấu thì cho ra 1 kg củi trấu. Chỉ cần cho trấu vào họng máy, qua bộ phận ép thì máy cho ra những thanh củi trấu. Củi trấu có đường kính 73 mm, dài từ 0,5 - 1 m. Cứ 1 kg củi trấu thì nấu được bữa ăn cho 4 người.

Huyện Gia Viễn, Ninh Bình người ta  đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội thất từ vỏ hạt thóc. Vỏ hạt thóc (trấu) được nghiền nhỏ tạo thành bột dưới dạng mịn và bột sợi. Sau khi kết hợp với keo, trấu được cho vào máy ép định hình sản phẩm và sấy khô, hoàn thiện... để trở thành một sản phẩm mỹ

5-Ứng dụng vỏ trấu để sản xuất gas sinh học (khí hóa trấu)

Những năm gần đây công nghệ năng lượng tái tạo nói chung đặc biệt là công nghệ năng lượng sinh khối (Biomass: củi, trấu, cùi bắp, vỏ đậu phộng, mùn cưa, dăm bào…) đã và đang phát triển rất mạnh.

Công nghệ năng lượng sinh khối không chỉ thay thế phần nào cho năng lượng hóa thạch mà còn góp phần đáng kể trong việc xử lý rác thải. Nguồn phế thải - phụ phẩm nông nghiệp (cả sau thu hoạch lẫn sau chế biến) như rơm rạ, trấu, vỏ cà phê, sơ dừa, bã mía …trong cả nước ước tính trên 30 triệu tấn/năm.

Do đó, khai thác tiềm năng về năng lượng tái tạo từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp ( trong đó có trấu ) là hướng đi và việc làm mang tính chiến lược, có ý nghĩa phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường.

Trấu tại ĐBSCL cũng như cả nước đang được sử dụng để đun nấu và đốt lò để nung gạch ,gốm , sấy nông sản v.v. chủ yếu bằng phương pháp đốt trực tiếp trên ghi lò. Kiểu đốt này kèm theo khói bụi , gây ô nhiễm nặng nề cho môi trường. Đây thực sự là vấn nạn với hầu hết các địa phương và các khu công nghiệp tập trung . Thay đổi quy trình đốt là phương án giải quyết tận gốc nguồn phát sinh ô nhiễm . Phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa của nước ta và phù hợp với xu hướng của thế giới nói chung .

Một trong các giải pháp thay đổi quy trình đốt là khí hóa trấu ( hoặc các sản phẩm Biomas khác ) . Sử dụng lượng khí tạo ra đó để đốt như sử dụng LPG thông thường.

Khí hóa là việc chuyển đổi nguyên liệu rắn hoặc lỏng thành nhiên liệu khí hữu ích và thuận tiện cho việc đốt cháy để giải phóng năng lượng.

Trong quá trình khí hóa , vật liệu được gia nhiệt đến một nhiệt độ cao→ dẫn đến thay đổi tính chất vật lý và hóa học→ tạo ra các sản phẩm cháy dễ bay hơi (Co, H2 và CH4) và các chất thải như tro, hắc ín

6-Vỏ trấu còn có thể làm nguyên  liệu xây dựng sạch

Tập đoàn Torftech của Anh cho biết, sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo ra 180 kg tro, có giá trị là 100 USD, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thế trực tiếp SiO2 trong xi măng.

Đương nhiên, các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ trấu có giá trị khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng. Trong trấu có chứa hàm lượng SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhưng con người muốn tận dụng tro thu được sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng, thì phương pháp này sẽ tạo ra hàm lượng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần xi măng.

Mới đây, theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện một phương pháp gia công vỏ trấu mới, có thể đồng thời sử dụng tro vỏ trấu làm thành phần trong xi măng, thúc đẩy sự phát triển nguyên liệu xây dựng sạch.

Tập đoàn CHK bang Texas Mỹ cho biết, hiện tại họ đã hợp tác với một nhóm nghiên cứu và tìm ra một phương pháp gần như không còn Carbon trong thành phần tro vỏ trấu. Phương pháp mới này là cho vỏ trấu vào lò đốt, đốt ở nhiệt độ 8000C, cuối cùng chỉ còn lại những hạt SiO2 có độ tinh khiết cao. Tại hội nghị hóa chất sạch và công trình được tổ chức tại phân hiệu trường Đại học Maryland Park, nhóm nghiên cứu của trường đã giới thiệu về kết quả nghiên cứu của họ. Cho dù trong quá trình đốt cũng sẽ tạo ra CO2, nhưng nhìn chung vẫn là Carbon trung hòa, bởi lượng Carbon sẽ bị triệt tiêu bởi sản phẩm lúa mới hàng năm sẽ hấp thu chúng.

Trên thực tế, việc sử dụng bê tông và tiêu hao đặt ra vấn đề khó khăn khi gây ra sự biến đổi khí hậu. Mỗi tấn xi măng dùng để sản xuất bê tông, thì phải xả ra không trung một tấn CO2. Mà trong phạm vi toàn thế giới, việc sản xuất xi măng chiếm 5% lượng thải khí Carbon trong tất cả những hoạt động của con người.

Sở dĩ tro vỏ trấu chưa thể làm thành phần chính trong xi măng là bởi vì hàm lượng Carbon quá cao. Nếu có thể giải quyết vấn đề này thì tro vỏ trấu sẽ trở thành nguyên liệu tốt của bê tông, từ đó có thể giảm bớt đi lượng Carbon thải ra từ ngành bê tông.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏ trấu sẽ cứng chắc hơn và có khả năng chống xâm thực cao hơn. Nhóm nghiên cứu dự đoán, việc sửa chữa các ngôi nhà cao tầng, trụ cầu hay bất kỳ công trình nào gần biển hay trên nước, nếu như sử dụng tro vỏ trấu thay thế 20% xi măng, thì sẽ mang lại hiệu quả rất cao cho bê tông.

Nếu việc sản xuất tro vỏ trấu đi vào ổn định, tận dụng tất cả nguồn vỏ trấu ở Mỹ thì có thể thu được lượng tro vỏ trấu là 2.1 triệu tấn/ năm. Trên thực tế, đối với những quốc gia đang phát triển tiêu thụ lúa gạo và bê tông rất lớn như Trung Quốc, Ấn Độ... tiềm năng phát triển của tro vỏ trấu là rất lớn.

Ngoài ra các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Bath và Dundee, cùng với các cộng sự ở Ấn Độ cũng đang phát triển loại xi măng thân thiện với môi trường từ việc sử dụng các vật liệu thải như vỏ trấu.

Xi măng Portland, thành phần chính của bêtông được sản xuất bằng quy trình nung đá vôi với đất sét ở nhiệt độ cao, mỗi tấn xi măng được sản xuất thải ra khoảng 1 tấn CO2.

Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các cách để làm giảm phát thải cácbon bằng cách thay thế một phần xi măng portland bằng các vật liệu thải như tro bay từ quá trình đốt than, xỉ trong luyện thép và thậm chí là vỏ trấu.

Bê tông là vật liệu được sử dụng nhiều thứ 2 trên thế giới sau nước, vì vậy việc phát thải CO2 từ bê tông có thể gây ra tác động lớn đối với biến đổi khí hậu. Hiện nay, cơ sở hạ tầng ở Ấn Độ đang phát triển nhanh chóng và Ấn Độ là nước sản xuất xi măng lớn thứ 2 trên thế giới sau Trung Quốc. Vì vậy, Dự án hợp tác với các viện nghiên cứu ở Ấn Độ này đang triển khai các công nghệ mới tại những nước có nhu cầu xi măng lớn nhất.

Để thay thế một phần xi măng Portland, cần phải nghiên cứu một số loại xi măng “xanh” sử dụng các vật liệu thải khác nhau có sẵn ở địa phương. Ví dụ, ở Ấn Độ, có thể sản xuất silic điôxít từ quá trình đốt vỏ trấu để trộn vào xi măng; ở nước Anh, có thể dùng tro bay được tạo ra từ quá trình đốt than.

Chính vì thế nếu biết cách khắc phục để làm giảm hết lượng cacbon trong vỏ trấu thì có thể có một lượng lớn hạt SiO2 ở nước ta vì nước ta là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới và từ đó có thể nghiên cứu ứng dụng vào việc thay thế xi măng để làm giảm ô nhiễm môi trường.

8- Than hoạt tính từ vỏ trấu

Than sinh khối được chế từ các nguyên liệu giàu cacbon như than bùn, than đá, các thực vật (gỗ, mùn cưa, bã mía…), xương động vật.

Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm hai giai đoạn chính: than hoá và hoạt hoá.

Than hoá nhờ quá trình nhiệt phân, nhằm giải phóng cacbon khỏi các liên kết với các nguyên tử khác và các liên kết bền trước đây của chúng, loại các nguyên tố khác đồng thời nâng cao hàm lượng cacbon. Quá trình nhiệt phân các vật liệu thực vật kết thúc ở 400 - 450 oC trong điều kiện không có chất oxy hoá. Đối với một số loại than, nguyên liệu thô còn được tẩm hoá chất trước khi than hoá.

Trong giai đoạn thứ 2, than được oxy hoá chọn lọc ở 800 - 1000 oC trong môi trường chứa hơi nước hoặc khí CO2. Trong quá trình đó, xảy ra các phản ứng, ví dụ khi dùng CO2

C + CO2 -> CO

Khi dùng hơi nước: C + H2O -> CO + H2

Các phản ứng trên (đốt cháy một phần than đá) đã tạo nên độ xốp với bề mặt chứa các nhóm chức hoạt động và rất lớn, từ 600 đến 1700m2/g.

Cấu trúc xốp và độ hoạt động phụ thuộc loại nguyên liệu và chế độ hoạt hoá. Do đó than có nhiều loại với phạm vi sử dụng rất khác nhau. Nhìn chung loại giàu pore nhỏ (phần bề mặt ứng với pore nhỏ nhiều) dùng tốt cho hấp thụ khí, kém hiệu quả khi dùng hấp phụ các chất hữu cơ. Than hoạt tính dùng hấp phụ trong dung dịch cần giàu medopore.

Than hoạt tính được dùng ở 2 dạng: dạng bột thường dùng khi năng suất nhỏ, đem trộn với dung dịch cần hấp phụ sau đó lọc; dạng viên (có thể ép bột lại) thuận lợi cho việc hoàn nguyên than và dùng lại nên hay sử dụng cho các hệ thống có năng suất lớn.

Than hoạt tính có khối lượng riêng thực 1,75 – 2,2 g/cm3; khối lượng riêng xốp khoảng 0,1 – 1 g/cm3, còn khối lượng riêng đống khoảng 0,2 – 0,6 g/cm3. Nó được dùng rất sớm và rộng rãi nhờ hoạt tính lớn và tính chọn lọc. Nhược điểm lớn nhất của nó chỉ là dễ cháy (thậm chí với 1 hàm lượng thích hợp có thể gây nổ).

7- Các ứng dụng khác của vỏ trấu

Một số ứng dụng khác của vỏ trấu: Không dừng ở các ứng dụng trên, vỏ trấu còn có thể dùng làm thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, giá thể trong công sản xuất meo giống để trồng nấm, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, tro trấu có thể dùng làm phân bón.

Trấu có thể được ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con người Việt Nam. Trấu có ưu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng trấu vào sản xuất luôn mang lại hiệu quả kinh tế cao và tiết kiệm chi phí. Thực tế hiện nay một số tỉnh nhất là ở đồng bằng sông Cửu Long lượng trấu vẫn còn rất dồi dào nên cần lưu ý tăng cường việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mở rộng khả năng sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi cho môi trường.

Hoahocngaynay.com

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Ứng dụng của vỏ trấu