Nghiên cứu quá trình amoniac hoá từ vỏ cây phế liệu ngành giấy

Quá trình amoniac hoá vỏ cây là một phương pháp xử lý hóa học tiên tiến, mở ra hướng đi mới cho việc tận dụng… 60 trang · Trường đại học lâm nghiệp · 2010.

• Tác giả: Vũ Thị Đông
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt
• Trường học: Trường đại học lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Chế biến lâm sản
• Đề tài: Bước đầu nghiên cứu quá trình amoniac hoá từ vỏ cây – phế liệu nguyên liệu giấy
• Loại tài liệu: Khóa luận
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Đặt vấn đề
• 1.1. Mục tiêu, đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.1.5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.2. Lý thuyết về vật liệu có sợi
• 1.2.1. Cấu tạo gỗ
• 1.2.2. Độ ẩm của gỗ
• 1.2.3. Thành phần hoá học của sợi thực vật
• 1.2.3.1. Thành các chất vô cơ trong gỗ
• 1.2.3.2. Thành phần các chất hữu cơ trong gỗ
• 1.2.3.2.1. Các thành phần cấu trúc của gỗ
• 1.2.3.2.1.1. Cellulose (C6H10O5)n
• 1.2.3.2.1.2. Lignin trong gỗ
• 1.2.3.2.1.3. Hemicellulose

Tóm tắt

I. Khám phá quá trình amoniac hoá từ vỏ cây phế liệu giấy

Quá trình amoniac hoá vỏ cây là một phương pháp xử lý hóa học tiên tiến, mở ra hướng đi mới cho việc tận dụng phế thải trong công nghiệp giấy. Vỏ cây, một phụ phẩm nông lâm nghiệp dồi dào, thường bị xem là rác thải, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, bản chất của vỏ cây là một nguồn sinh khối lignocellulose giá trị, chứa các hợp chất hữu cơ quan trọng như cellulose, hemicellulose, và lignin. Nghiên cứu về xử lý amoniac tập trung vào việc biến đổi cấu trúc hóa học của loại phế liệu này, không nhằm mục đích delignin hóa để sản xuất bột giấy, mà để làm giàu dinh dưỡng, đặc biệt là nitơ. Quá trình này ngâm ủ vỏ cây trong dung dịch amoniac (NH3) ở các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhiệt độ thường. Phản ứng xảy ra giúp phá vỡ một phần liên kết trong cấu trúc lignocellulose, đồng thời gắn các nhóm chứa nitơ vào mạch polymer. Kết quả là tạo ra một sản phẩm hữu cơ giàu nitơ, có tiềm năng lớn để cải tạo đất và làm phân bón, phù hợp với định hướng phát triển bền vững và xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn.

1.1. Tổng quan về sinh khối lignocellulose từ vỏ cây

Vỏ cây là nguồn sinh khối lignocellulose dồi dào, bao gồm ba thành phần chính: cellulose, hemicellulose, và lignin. Cellulose là một polymer mạch thẳng của glucose, tạo nên bộ khung vững chắc cho thành tế bào thực vật. Lignin là một polymer phức tạp, có cấu trúc vô định hình, đóng vai trò như chất kết dính, liên kết các sợi cellulose lại với nhau, tạo nên độ cứng và khả năng chống chịu sinh học cho thực vật. Hemicellulose là nhóm polysaccharide có cấu trúc đa dạng và dễ bị thủy phân hơn cellulose. Theo nghiên cứu của Vũ Thị Đông (2010) trên hỗn hợp vỏ cây keo lai và vỏ cây bạch đàn, hàm lượng cellulose chiếm khoảng 32,18% và lignin là 18,56%. Sự phức tạp trong cấu trúc này khiến vỏ cây khó phân hủy tự nhiên nhưng lại là một nguồn nguyên liệu thay thế đầy hứa hẹn nếu được xử lý đúng cách, hướng tới các ứng dụng giá trị gia tăng.

1.2. Tại sao xử lý amoniac là một giải pháp công nghệ xanh

Phương pháp xử lý amoniac được xem là một công nghệ xanh vì nhiều lý do. Thứ nhất, nó hoạt động ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, giúp tiết kiệm năng lượng so với các phương pháp xử lý nhiệt-hóa khác. Thứ hai, quá trình này biến một loại phế thải có giá trị thấp thành một sản phẩm có giá trị cao, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm và lãng phí tài nguyên. Amoniac (NH3) phản ứng với các thành phần trong vỏ cây, làm tăng hàm lượng nitơ tổng, một dưỡng chất thiết yếu cho cây trồng. Nghiên cứu cho thấy, hàm lượng nitơ trong vỏ cây có thể tăng từ 0,23% lên đến 1,67% sau khi xử lý. Điều này không chỉ làm giàu dinh dưỡng cho sản phẩm cuối mà còn giúp quá trình phân hủy sinh học trong đất diễn ra nhanh hơn. Do đó, amoniac hóa không chỉ là giải pháp tận dụng phế thải mà còn là một bước tiến trong nông nghiệp bền vững.

II. Thách thức từ phế thải vỏ cây trong công nghiệp giấy

Ngành công nghiệp giấy và chế biến lâm sản tạo ra một lượng lớn phế thải vỏ cây hàng năm. Việc quản lý và xử lý nguồn phế thải này đặt ra nhiều thách thức lớn về kinh tế và môi trường. Vỏ cây chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng sinh khối cây nguyên liệu, nhưng lại không được sử dụng trong quy trình sản xuất bột giấy truyền thống do chứa nhiều tạp chất và hàm lượng lignin cao. Hầu hết lượng vỏ cây này bị đốt bỏ để lấy nhiệt, hoặc đổ đống ngoài trời. Việc đốt cháy không kiểm soát gây ô nhiễm không khí, trong khi việc đổ đống chiếm dụng diện tích đất và có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm khi các chất chiết xuất (tanin, phenol) ngấm xuống đất. Thách thức chính là tìm ra phương pháp xử lý hiệu quả, biến loại phụ phẩm nông lâm nghiệp này thành sản phẩm hữu ích, phù hợp với các tiêu chí của một nền kinh tế tuần hoàn và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

2.1. Phân tích thành phần hóa học vỏ cây và rào cản xử lý

Việc phân tích thành phần hóa học vỏ cây cho thấy cấu trúc phức tạp của nó chính là rào cản lớn. Theo các nghiên cứu được trích dẫn trong tài liệu gốc, thành phần hóa học của vỏ cây biến đổi rất lớn theo loài cây và phương pháp phân tích. Ví dụ, vỏ cây thông có hàm lượng lignin rất cao, có thể lên đến 51,3%, trong khi hàm lượng cellulose chỉ khoảng 21,9%. Ngoài ra, vỏ cây còn chứa một lượng lớn các chất chiết xuất (từ 19,9% đến 35,8%), bao gồm tanin, nhựa, dầu, và các hợp chất phenol. Những chất này không chỉ cản trở quá trình delignin hóa trong sản xuất giấy mà còn gây khó khăn cho các quá trình xử lý sinh học. Cấu trúc bền vững của phức hợp lignin-carbohydrate làm cho vỏ cây khó bị vi sinh vật phân hủy, kéo dài thời gian ủ nếu làm phân compost truyền thống.

2.2. Hạn chế của các phương pháp tận dụng phế thải hiện tại

Các phương pháp tận dụng phế thải vỏ cây hiện nay còn nhiều hạn chế. Phương pháp phổ biến nhất là đốt để thu hồi năng lượng. Tuy nhiên, hiệu suất năng lượng không cao do độ ẩm của vỏ cây thường lớn, và quá trình này phát thải khí CO2, góp phần vào hiệu ứng nhà kính. Một số nơi sử dụng vỏ cây làm vật liệu phủ bề mặt đất trong cảnh quan, nhưng quy mô ứng dụng không lớn. Việc ủ compost truyền thống đòi hỏi thời gian dài (vài tháng) và cần phối trộn với nhiều phụ gia khác để cân bằng tỷ lệ C/N. Nếu không được quản lý tốt, quá trình ủ có thể gây mùi hôi và ô nhiễm. Do đó, cần có một phương pháp biến tính cellulose và các thành phần khác một cách hiệu quả hơn, rút ngắn thời gian xử lý và nâng cao giá trị sản phẩm, và xử lý amoniac chính là một hướng đi đầy triển vọng.

III. Phương pháp nghiên cứu quá trình amoniac hóa vỏ cây keo

Nghiên cứu quá trình amoniac hóa vỏ cây được thực hiện qua một quy trình thực nghiệm chặt chẽ để đánh giá mức độ ảnh hưởng của amoniac lên thành phần hóa học của nguyên liệu. Đối tượng nghiên cứu là hỗn hợp vỏ cây keo lai và vỏ cây bạch đàn theo tỷ lệ 1:1. Đây là hai loại cây được trồng phổ biến để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp giấy ở Việt Nam, do đó nguồn phế thải vỏ của chúng rất lớn. Phương pháp luận dựa trên việc so sánh các chỉ số hóa học của mẫu vỏ cây trước và sau khi xử lý. Các thông số quan trọng được đo lường bao gồm: hàm lượng chất chiết xuất trong cồn, chất tan trong dung dịch NaOH 1%, hàm lượng lignin, cellulose và đặc biệt là hàm lượng nitơ tổng. Quá trình này giúp xác định sự biến đổi cấu trúc và thành phần, từ đó làm cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa quy trình và ứng dụng sản phẩm trong thực tế.

3.1. Quy trình chuẩn bị và xử lý amoniac cho mẫu vỏ cây

Quy trình bắt đầu bằng việc chuẩn bị mẫu. Hỗn hợp vỏ cây keo lai và bạch đàn được rửa sạch, làm nhỏ, sấy ở nhiệt độ 45-50°C, sau đó nghiền và sàng để thu được kích thước dăm đồng nhất (0,5 < D < 1 mm). Mẫu dăm sau đó được chia thành các lô để xử lý. Quá trình xử lý amoniac được tiến hành bằng cách ngâm các mẫu dăm trong dung dịch NH3 với ba cấp nồng độ khác nhau: 2%, 4%, và 6%. Thời gian ngâm được cố định là 20 ngày trong điều kiện nhiệt độ phòng. Sau khi kết thúc thời gian ngâm, các mẫu dăm được rửa bằng nước cất cho đến khi đạt môi trường trung tính (pH ≈ 7), sau đó được sấy sơ bộ để chuẩn bị cho các bước phân tích hóa học tiếp theo. Quy trình này mô phỏng một phương pháp thủy phân bằng kiềm ở điều kiện nhẹ nhàng.

3.2. Phân tích các chỉ số hóa học trước và sau xử lý

Việc phân tích thành phần hóa học vỏ cây được tiến hành trên cả mẫu đối chứng (chưa xử lý) và các mẫu đã qua amoniac hóa. Các phương pháp phân tích tiêu chuẩn (TCVN, Tappi) được áp dụng. Hàm lượng cellulose được xác định bằng phương pháp Kiursher-Hofft (sử dụng hỗn hợp HNO3 và C2H5OH). Hàm lượng lignin được xác định bằng acid H2SO4 72%. Hàm lượng chất chiết xuất được đo bằng bộ chiết Soxhlet với dung môi là cồn. Hàm lượng nitơ tổng được xác định theo TCVN 5255:2009 (phương pháp Kiedahl). Việc so sánh kết quả giữa các mẫu cho phép đánh giá chính xác mức độ biến đổi của từng thành phần, đặc biệt là sự gia tăng của nitơ, vốn là mục tiêu chính của quá trình amoniac hóa.

IV. Kết quả quá trình amoniac hoá Thay đổi cấu trúc vỏ cây

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh rằng quá trình amoniac hóa từ vỏ cây gây ra những thay đổi đáng kể trong thành phần hóa học của nguyên liệu. Dữ liệu cho thấy một sự tương tác rõ rệt giữa dung dịch amoniac và các hợp chất trong sinh khối lignocellulose. Đáng chú ý nhất là sự gia tăng vượt bậc của hàm lượng nitơ tổng, khẳng định mục tiêu làm giàu dinh dưỡng đã thành công. Bên cạnh đó, hàm lượng các chất chiết xuất giảm mạnh, cho thấy khả năng hòa tan của amoniac đối với các hợp chất phân tử lượng thấp như nhựa, tanin, và một số loại đường. Ngược lại, hàm lượng các chất tan trong dung dịch NaOH 1% lại tăng lên, một chỉ dấu cho thấy vật liệu đã trở nên kém bền hơn và dễ bị phân hủy sinh học hơn. Những biến đổi này là cơ sở quan trọng để khẳng định tiềm năng ứng dụng của vỏ cây sau xử lý.

4.1. Sự thay đổi hàm lượng Lignin và Cellulose trong vỏ cây

Một trong những kết quả thú vị là sự ổn định tương đối của hai thành phần chính: cellulose và lignin. Dữ liệu từ Bảng 4.5 và 4.6 (Vũ Thị Đông, 2010) cho thấy, hàm lượng cellulose và lignin gần như không thay đổi đáng kể sau quá trình amoniac hóa ở điều kiện thường. Hàm lượng cellulose biến động nhẹ quanh mức 32-37%, trong khi lignin cũng duy trì sự ổn định. Điều này chứng tỏ rằng dung dịch amoniac nồng độ thấp ở nhiệt độ phòng không đủ mạnh để phá vỡ cấu trúc đại phân tử của cellulose hay thực hiện quá trình delignin hóa. Thay vào đó, amoniac có thể chỉ phản ứng với các nhóm chức bề mặt hoặc các liên kết dễ bị tấn công hơn, giúp biến tính cellulose và lignin ở mức độ bề mặt thay vì phân hủy chúng hoàn toàn. Đây là một đặc điểm quan trọng, vì nó giữ lại được cấu trúc sợi cơ bản, giúp cải thiện cấu trúc đất khi bón.

4.2. Phân tích hàm lượng Nitơ và các chất chiết xuất

Sự thay đổi ấn tượng nhất nằm ở hàm lượng nitơ và chất chiết xuất. Trước khi xử lý, hàm lượng nitơ trong hỗn hợp vỏ cây chỉ là 0,23%. Sau khi amoniac hóa, con số này tăng lên lần lượt là 1,32% (với NH3 2%), 1,51% (với NH3 4%), và đạt 1,67% (với NH3 6%). Sự gia tăng này tỷ lệ thuận với nồng độ amoniac, cho thấy nitơ đã liên kết hóa học thành công với các thành phần trong vỏ cây. Đồng thời, hàm lượng chất chiết xuất trong cồn giảm mạnh từ 38,86% xuống chỉ còn 17,28% ở nồng độ NH3 6%. Điều này cho thấy amoniac đã hòa tan và loại bỏ một lượng lớn các chất như tanin, dầu, nhựa, vốn là những chất có thể ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong đất. Kết quả này khẳng định quá trình amoniac hóa vừa làm giàu dinh dưỡng, vừa làm sạch nguyên liệu.

V. Ứng dụng vỏ cây amoniac hoá Hướng tới kinh tế tuần hoàn

Những kết quả nghiên cứu khả quan đã mở ra hướng ứng dụng thực tiễn đầy hứa hẹn cho vỏ cây sau quá trình amoniac hóa từ vỏ cây, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp và quản lý môi trường. Sản phẩm cuối cùng là một vật liệu hữu cơ, giàu nitơ, có cấu trúc ổn định, rất phù hợp để sử dụng làm phân bón hữu cơ hoặc chất cải tạo đất. Việc tận dụng phế thải từ công nghiệp giấy theo cách này không chỉ giải quyết bài toán ô nhiễm mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị kinh tế, hoàn thiện vòng lặp của một mô hình kinh tế tuần hoàn. Thay vì là một gánh nặng chi phí xử lý, vỏ cây trở thành một nguồn nguyên liệu thay thế cho phân bón hóa học, góp phần vào nền nông nghiệp sạch và phát triển bền vững. Đây là một ví dụ điển hình của công nghệ xanh, biến thách thức thành cơ hội.

5.1. Tiềm năng làm phân bón hữu cơ từ phế thải công nghiệp giấy

Với hàm lượng nitơ tăng lên đáng kể (đạt 1,67%), vỏ cây amoniac hóa có tiềm năng lớn để trở thành một loại phân bón hữu cơ cung cấp nitơ từ từ cho cây trồng. Không giống phân hóa học tan nhanh, nitơ trong vỏ cây được giải phóng chậm rãi khi vật liệu phân hủy trong đất, giúp giảm thiểu thất thoát do bay hơi hoặc rửa trôi, đồng thời cung cấp dinh dưỡng bền vững cho cây. Ngoài nitơ, bản thân cấu trúc lignocellulose sau khi được xử lý cũng góp phần cải thiện độ tơi xốp, khả năng giữ ẩm và thoáng khí cho đất. Việc sử dụng loại phân bón này giúp giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học, vốn có quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng và gây tác động tiêu cực đến môi trường đất lâu dài.

5.2. Góp phần vào mô hình phát triển nông nghiệp bền vững

Việc ứng dụng vỏ cây amoniac hóa trong nông nghiệp đóng góp trực tiếp vào mục tiêu phát triển bền vững. Nó tạo ra một chu trình khép kín: cây rừng cung cấp nguyên liệu cho nhà máy giấy, phế thải vỏ cây từ nhà máy được xử lý để tạo ra phân bón, và phân bón này lại quay trở lại bồi bổ cho đất, hỗ trợ sự phát triển của thế hệ cây trồng tiếp theo. Mô hình này giúp giảm lượng rác thải công nghiệp phải chôn lấp hoặc đốt bỏ, giảm phát thải khí nhà kính, và tăng cường sức khỏe của hệ sinh thái nông nghiệp. Đây là một giải pháp đôi bên cùng có lợi, vừa mang lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp (giảm chi phí xử lý phế thải, tạo sản phẩm mới), vừa mang lại lợi ích môi trường và xã hội, phù hợp với các cam kết toàn cầu về bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình phát triển của ngành công nghiệp Chế biến Lâm sản nói chung và ngành sản xuất giấy - bột giấy nói riêng, nhu cầu sử dụng gỗ nguyên liệu ngày càng gia tăng. Kèm theo đó, lượng phế phẩm thải ra môi trường từ các nhà máy chế biến gỗ, xưởng xẻ và nhà máy sản xuất bột giấy đạt khối lượng rất lớn. Trong các loại phế liệu công nghiệp và nông nghiệp (như rơm rạ, mùn cưa, trấu, vỏ cà phê), vỏ cây nguyên liệu từ các cơ sở sản xuất giấy là nguồn phế thải hóa học lớn nhưng chưa được khai thác, sử dụng triệt để và chưa có quy trình xử lý tối ưu. Việc thải bỏ vỏ cây không chỉ gây lãng phí nguồn vật liệu hữu cơ mà còn tạo áp lực đáng kể lên môi trường sinh thái.

Xuất phát từ thực tiễn trên, khóa luận tốt nghiệp "Bước đầu nghiên cứu quá trình Amoniac hoá từ vỏ cây – phế liệu nguyên liệu giấy" do sinh viên Vũ Thị Đông thực hiện tại Khoa Chế biến Lâm sản, Trường Đại học Lâm nghiệp (dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt, năm 2010) đã được tiến hành nhằm cung cấp các luận cứ khoa học cho việc tái sử dụng nguồn phế phụ phẩm này.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xác định mức độ ảnh hưởng của dung dịch Amoniac ($NH_3$) ở các nồng độ khác nhau đến hàm lượng các thành phần hoá học cơ bản trong hỗn hợp vỏ cây Keo Lai và Bạch Đàn. Để đạt được mục tiêu này, tác giả đã xác định 06 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Xác định độ ẩm của hỗn hợp vỏ cây (Keo Lai – Bạch Đàn) trước và sau quá trình Amoniac hoá.
2. Xác định hàm lượng các chất chiết xuất tan trong dung môi Cồn ($C_2H_5OH$) trước và sau quá trình Amoniac hoá.
3. Xác định hàm lượng các chất tan trong dung dịch kiềm $NaOH\ 1%$ trước và sau quá trình Amoniac hoá.
4. Xác định hàm lượng Lignin trước và sau quá trình Amoniac hoá.
5. Xác định hàm lượng Cellulose trước và sau quá trình Amoniac hoá.
6. Xác định hàm lượng Nitơ tổng số trước và sau quá trình Amoniac hoá.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hỗn hợp vỏ cây Keo Lai (Acacia mangium $\times$ Acacia auriculiformis) và Bạch Đàn trắng (Eucalyptus) được phối trộn theo tỷ lệ khối lượng $1:1$.
• Phạm vi không gian: Mẫu vỏ cây được thu thập trực tiếp tại Rừng thực nghiệm thuộc Trường Đại học Lâm nghiệp; các thí nghiệm phân tích hóa học được thực hiện tại Trung tâm Thí nghiệm thực hành của nhà trường.
• Phạm vi điều kiện thực nghiệm: Quá trình Amoniac hóa được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường với 3 cấp nồng độ dung dịch $NH_3$ gồm $2%$, $4%$ và $6%$, thời gian ngâm ủ kéo dài 20 ngày.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm chuyên ngành

Đề tài dựa trên nền tảng khoa học gỗ, giải phẫu thực vật và hóa học các hợp chất cao phân tử thiên nhiên:

• Cấu tạo giải phẫu và vách tế bào sợi thực vật: Vách tế bào gỗ được hình thành từ ba lớp chính gồm màng giữa (chủ yếu là chất pectic với mức độ hóa gỗ cao), vách sơ sinh (mỏng, cấu tạo từ cellulose, mixen cellulose và lignin sắp xếp không trật tự) và vách thứ sinh (dày nhất, gồm lớp ngoài, lớp giữa và lớp trong với sự định hướng trật tự của các bó mixen cellulose).
• Trạng thái ẩm trong vật liệu sợi: Phân biệt nước tự do (nằm trong ruột tế bào và khoảng gian bào) và nước liên kết (liên kết hydro với nhóm $-OH$ của cellulose trong vách tế bào), xác định độ ẩm tuyệt đối làm cơ sở quy chuẩn cho mọi phép tính hóa học.
• Các thành phần hóa học chính: Nghiên cứu bản chất của Cellulose (polymer mạch thẳng $(C_6H_{10}O_5)_n$), Lignin (hợp chất polymer mạch nhánh/thơm phức tạp mang các nhóm chức $-OCH_3$, $-OH$, $-C_6H_5$), Hemicellulose, các chất vô cơ (tro) và các nhóm chất chiết xuất phân tử nhỏ (nhựa, tannin, acid béo, tinh bột, hợp chất polyphenol).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và tiêu chuẩn áp dụng

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phương pháp kế thừa tài liệu chuyên ngành trong và ngoài nước. Các bước xử lý mẫu và phân tích hóa học được tiến hành theo các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt:

• Chuẩn bị mẫu: Hỗn hợp vỏ Keo Lai và Bạch Đàn ($1:1$) sau khi thu gom được rửa sạch, phơi ráo, sấy sơ bộ ở $45 - 50^\circ\text{C}$, nghiền nhỏ và sàng lấy dăm có kích thước đường kính $0,5 < D < 1,0\text{ mm}$. Áp dụng phương pháp tứ phân để lấy mẫu đại diện cho các thí nghiệm.
• Xác định độ ẩm: Sấy mẫu ở nhiệt độ $102 \pm 2^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi (chênh lệch giữa hai lần cân liên tiếp $\le 0,5%$) để tính toán hệ số khô tuyệt đối ($K_k$).
• Xác định chất chiết xuất tan trong Cồn: Thực hiện theo tiêu chuẩn TAPPI T-5m-59 bằng bộ chiết Soxhlet với dung môi ethanol ($C_2H_5OH$), số lần xả tràn tối thiểu 70 chu kỳ, sau đó sấy bã ở $103 \pm 2^\circ\text{C}$ để xác định hệ số chiết xuất ($K_{cx}$).
• Xác định chất tan trong dung dịch $NaOH\ 1%$: Áp dụng tiêu chuẩn TAPPI T-4 os-59, đun sôi cách thủy mẫu trong dung dịch $NaOH\ 1%$ trong 1 giờ có lắp ống ngưng lạnh, lọc qua phễu thủy tinh xốp G3, rửa bã đến trung tính và sấy khô.
• Xác định hàm lượng Lignin: Áp dụng tiêu chuẩn TAPPI T-13 os-54 (phương pháp Klason), thủy phân mẫu đã loại chất chiết xuất bằng acid $H_2SO_4\ 72%$ (khối lượng riêng $1,64\text{ g/ml}$) trong $2,5 - 3$ giờ, sau đó pha loãng và đun sôi 1 giờ để làm kết tủa hoàn toàn lignin không tan.
• Xác định hàm lượng Cellulose: Áp dụng tiêu chuẩn TAPPI T-210 os-70 theo phương pháp Kürschner - Hoffer, sử dụng hỗn hợp acid $HNO_3$ và ethanol ($C_2H_5OH$) theo tỷ lệ thể tích $1:4$, đun cách thủy hoàn lưu $3 - 4$ lần (mỗi lần 1 giờ), lọc và rửa bã cellulose đến môi trường trung tính.
• Xác định hàm lượng Nitơ tổng số: Áp dụng tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5255:2009, vô cơ hóa mẫu bằng $H_2SO_4$ đậm đặc, $HCl\ 60%$ và xúc tác $ZnSO_4$, chưng cất hơi nước giải phóng $NH_3$ trong thiết bị Kjeldahl vào dung dịch đệm $H_3BO_3$ có chỉ thị màu Groak, sau đó chuẩn độ bằng dung dịch $H_2SO_4\ 0,1\text{N}$.

---

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. Đặt vấn đề

Chương này tập trung trình bày tổng quan lý luận, thực trạng quản lý phế thải ngành lâm sản và cơ sở khoa học của đề tài:

• Trình bày bức tranh tổng thể về nguồn phế thải vỏ cây trong công nghiệp sản xuất giấy và chế biến gỗ.
• Tổng thuật các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về thành phần hóa học của vỏ cây (dẫn chứng các nghiên cứu của Zytkov, Kobykovo, GeLek .X về vỏ thông; nghiên cứu xử lý phế phẩm hạt hướng dương, rơm rạ, trấu, vỏ cà phê bằng tác nhân kiềm/amoniac để tạo phân bón và sản phẩm lên men).
• Phân tích chi tiết cấu tạo giải phẫu của gỗ, cấu trúc vách tế bào qua 3 lớp (màng giữa, vách sơ sinh, vách thứ sinh) và vai trò của các liên kết mixen cellulose - lignin đối với tính chất cơ lý hóa của sợi thực vật.
• Trình bày đặc điểm hóa học của các polymer sinh học (cellulose, lignin, hemicellulose), thành phần khoáng (tro vô cơ chiếm $0,3 - 1,0%$ trong gỗ nhưng đạt $6 - 7%$ ở vỏ cây), và tác động của các chất chiết xuất (tannin, polyphenol, acid nhựa) đến quá trình gia công và độ bền thiết bị.
• Giới thiệu đặc điểm sinh học và tiềm năng nguồn nguyên liệu của cây Keo Lai (Acacia) và Bạch Đàn (Eucalyptus) trong chiến lược trồng rừng kinh tế phục vụ công nghiệp giấy tại Việt Nam.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương này mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị nguyên liệu và các bước tiến hành thực nghiệm:

• Mô tả nguồn gốc hỗn hợp vỏ cây Keo Lai và Bạch Đàn trắng lấy tại Rừng thực nghiệm Trường Đại học Lâm nghiệp.
• Xây dựng sơ đồ quy trình công nghệ xử lý mẫu: từ khâu phân loại, sấy sơ bộ ($45 - 50^\circ\text{C}$), nghiền, sàng phân loại cỡ hạt dăm ($0,5 < D < 1,0\text{ mm}$), chia mẫu theo phương pháp tứ phân.
• Quy trình ngâm dăm vỏ cây trong dung dịch $NH_3$ ở 3 nồng độ ($2%$, $4%$, $6%$) trong thời gian 20 ngày; sau đó rửa dăm về môi trường trung tính ($pH = 6,5 - 7,0$) và sấy sơ bộ ở $40 - 50^\circ\text{C}$ trước khi phân tích.
• Trình bày chi tiết nguyên lý, thiết bị, hóa chất và công thức tính toán toán học cho 6 phép phân tích hóa học theo các tiêu chuẩn quốc tế TAPPI và tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chương này trình bày và phân tích các số liệu định lượng thu được từ các thí nghiệm so sánh giữa mẫu nguyên liệu đối chứng (chưa xử lý) và các mẫu sau khi ngâm amoniac ở 3 cấp nồng độ:

• Thành phần hóa học của mẫu trước khi xử lý: Độ ẩm mẫu 1 là $11,73%$, mẫu 2 là $10,99%$; hàm lượng chất chiết xuất tan trong cồn đạt $38,86%$; chất tan trong $NaOH\ 1%$ đạt $26,72%$; cellulose đạt $32,18%$; lignin đạt $18,56%$; nitơ tổng số ở mức rất thấp là $0,23 \pm 0,17%$.
• Ảnh hưởng của nồng độ $NH_3$ đến chất chiết xuất tan trong cồn: Giảm mạnh từ $38,86%$ (chưa xử lý) xuống $26,84%$ (ở $2%\ NH_3$), $20,48%$ (ở $4%\ NH_3$) và còn $17,28%$ (ở $6%\ NH_3$). Cơ chế được giải thích do môi trường kiềm amoniac đã hòa tan đáng kể các hợp chất hữu cơ phân tử thấp như acid béo, tannin, chất màu, tinh bột, dầu nhựa và dẫn xuất phenol.
• Ảnh hưởng đến chất tan trong dung dịch $NaOH\ 1%$: Tăng dần từ $26,72%$ lên $28,93%$ ($2%\ NH_3$), $29,94%$ ($4%\ NH_3$) và đạt $30,11%$ ($6%\ NH_3$). Kết quả này chứng minh cấu trúc vỏ cây sau khi ngâm kiềm trở nên kém bền hơn, làm tăng khả năng bị phân hủy trong môi trường tự nhiên.
• Ảnh hưởng đến hàm lượng Cellulose và Lignin: Hàm lượng cellulose biến thiên nhẹ quanh các mức $30,20%$ ($2%\ NH_3$), $33,00%$ ($4%\ NH_3$) và $37,93%$ ($6%\ NH_3$), khẳng định khung cấu trúc cellulose bền vững với dung dịch amoniac loãng ở nhiệt độ thường. Hàm lượng lignin sau xử lý tăng lên mức $30,77% - 33,00%$ so với mức ban đầu ($18,56%$), được giải thích là do có sự kết hợp của các nhóm chứa nitơ vào phân tử lignin làm tăng khối lượng biểu kiến của bã không tan.
• Ảnh hưởng đến hàm lượng Nitơ tổng số: Hàm lượng $N_2$ tăng liên tục và rõ rệt từ $0,23 \pm 0,17%$ (ban đầu) lên $1,32 \pm 0,11%$ (ở $2%\ NH_3$), $1,51 \pm 0,16%$ (ở $4%\ NH_3$) và đạt cực đại $1,67 \pm 0,12%$ (ở $6%\ NH_3$), chứng minh phản ứng gắn kết hóa học giữa amoniac với các hợp chất hữu cơ trong vỏ cây.

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tổng kết lại các phát hiện cốt lõi về sự thay đổi thành phần hóa học sau phản ứng amoniac hóa và đề xuất các hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai.

---

Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm tổng hợp

Dưới đây là bảng tổng hợp số liệu thực nghiệm đo đạc các thành phần hóa học của hỗn hợp vỏ cây Keo Lai - Bạch Đàn trước và sau khi xử lý Amoniac hóa:

Thành phần phân tích	Trước xử lý (Đối chứng)	Sau xử lý $NH_3\ 2%$	Sau xử lý $NH_3\ 4%$	Sau xử lý $NH_3\ 6%$
Chất tan trong cồn (%)	38,86	26,84	20,48	17,28
Chất tan trong dd $NaOH\ 1%$ (%)	26,72	28,93	29,94	30,11
Hàm lượng Cellulose (%)	32,18	30,20	33,00	37,93
Hàm lượng Lignin (%)	18,56	30,77	30,83	33,00
Hàm lượng Nitơ tổng số (%)	$0,23 \pm 0,17$	$1,32 \pm 0,11$	$1,51 \pm 0,16$	$1,67 \pm 0,12$

Các kết luận khoa học chính

1. Khung polymer cellulose tương đối bền vững trong môi trường dung dịch amoniac loãng ở điều kiện nhiệt độ thường.
2. Dung dịch amoniac có khả năng trích ly và hòa tan phần lớn các chất chiết xuất hữu cơ phân tử thấp tan trong cồn (giảm hơn một nửa từ $38,86%$ xuống $17,28%$).
3. Sự gia tăng hàm lượng chất tan trong $NaOH\ 1%$ cho thấy vật liệu vỏ cây sau xử lý có xu hướng dễ bị mùn hóa và phân hủy sinh học nhanh hơn khi đưa vào môi trường đất.
4. Hàm lượng nitơ tổng số được cố định trong nguyên liệu tăng mạnh (từ $0,23%$ lên $1,67%$, tăng gấp hơn 7 lần), tạo điều kiện thuận lợi để chuyển đổi phế phẩm vỏ cây thành nguồn phân bón hữu cơ có giá trị dinh dưỡng cao cho cây trồng.

Đề xuất và kiến nghị của tác giả

• Tiếp tục nghiên cứu định tính và định lượng thành phần các chất hòa tan nằm trong dung dịch amoniac loãng sau khi trích ly.
• Nghiên cứu khảo sát tác động của các thông số công nghệ mở rộng như nhiệt độ và áp suất đối với hiệu suất của quá trình amoniac hóa.
• Triển khai nghiên cứu thử nghiệm sản xuất và đánh giá hiệu quả nông học của phân bón hữu cơ từ vỏ cây đã qua amoniac hóa đối với đất và cây trồng thực tế.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm trong điều kiện tĩnh (nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển), chưa khảo sát các chế độ động học hoặc điều kiện gia nhiệt, tăng áp.
• Thời gian xử lý ngâm ủ cố định ở mốc 20 ngày, chưa khảo sát đường cong biến thiên của hàm lượng các chất theo các mốc thời gian ngắn hơn hoặc dài hơn.
• Đề tài chưa tiến hành phân tích chi tiết dịch thải sau quá trình ngâm rửa amoniac để đánh giá các hợp chất hòa tan bị tách ra.
• Chưa có số liệu thử nghiệm sinh học thực tế (chưa bón thử nghiệm trên các loại cây trồng nông lâm nghiệp cụ thể để đánh giá năng suất và chất lượng đất).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Khảo sát các yếu tố công nghệ ảnh hưởng: nghiên cứu sự thay đổi thành phần hóa học dưới các điều kiện nhiệt độ, áp suất và thời gian ngâm ủ khác nhau nhằm tối ưu hóa quy trình amoniac hóa.
• Phân tích thu hồi dịch chiết amoniac nhằm tận dụng các chất chiết xuất hữu cơ (tannin, polyphenol).
• Phối trộn vỏ cây sau amoniac hóa với các chủng vi sinh vật hoai mục để sản xuất phân hữu cơ sinh học hoàn chỉnh và thử nghiệm thực địa trên đồng ruộng.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn phục vụ cho các nhóm đối tượng và mục đích sau:

• Sinh viên, học viên và nghiên cứu sinh ngành Chế biến Lâm sản, Hóa học Gỗ, Công nghệ Giấy và Bột giấy: Tham khảo quy trình thực nghiệm tiêu chuẩn xác định thành phần hóa học của vật liệu lignocellulose theo hệ thống tiêu chuẩn TAPPI (T-5m-59, T-4 os-59, T-13 os-54, T-210 os-70) và TCVN 5255:2009.
• Kỹ sư, nhà nghiên cứu công nghệ môi trường và nông nghiệp hữu cơ: Tham khảo số liệu định lượng về khả năng cố định nitơ và biến đổi hóa học của phụ phẩm vỏ gỗ công nghiệp phục vụ chế biến phân bón hữu cơ, cải tạo đất trồng và xử lý chất thải rắn công nghiệp gỗ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu vỏ cây trong thí nghiệm được tiến hành như thế nào?

Nguyên liệu thí nghiệm là hỗn hợp vỏ cây Keo Lai (Acacia) và Bạch Đàn trắng (Eucalyptus) được phối trộn đều theo tỷ lệ khối lượng $1:1$, sau đó nghiền và sàng lấy dăm có kích thước đường kính $0,5 < D < 1,0\text{ mm}$.

2. Hàm lượng Nitơ tổng số trong hỗn hợp vỏ cây thay đổi như thế nào sau quá trình Amoniac hóa?

Hàm lượng Nitơ tổng số tăng trưởng tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch amoniac: từ mức ban đầu $0,23 \pm 0,17%$ (chưa xử lý) tăng lên $1,32 \pm 0,11%$ khi ngâm $NH_3\ 2%$, đạt $1,51 \pm 0,16%$ khi ngâm $NH_3\ 4%$, và đạt mức cao nhất $1,67 \pm 0,12%$ khi ngâm $NH_3\ 6%$.

3. Phương pháp nào được sử dụng để xác định hàm lượng Cellulose và Lignin trong khóa luận?

• Hàm lượng Cellulose được xác định theo phương pháp Kürschner - Hoffer (tiêu chuẩn TAPPI T-210 os-70), sử dụng hỗn hợp acid $HNO_3$ và ethanol $C_2H_5OH$ theo tỷ lệ $1:4$ đun cách thủy hoàn lưu $3 - 4$ lần.
• Hàm lượng Lignin được xác định theo phương pháp Klason (tiêu chuẩn TAPPI T-13 os-54), sử dụng acid $H_2SO_4\ 72%$ để thủy phân hoàn toàn phần carbohydrate.

4. Tại sao hàm lượng các chất chiết xuất tan trong cồn lại giảm mạnh sau khi Amoniac hóa?

Hàm lượng chất tan trong cồn giảm từ $38,86%$ xuống $17,28%$ do dung dịch kiềm amoniac lỏng đã hòa tan và trích ly một lượng lớn các hợp chất phân tử thấp có trong vỏ cây như tannin, acid béo, chất màu, tinh bột, dầu nhựa và các hợp chất polyphenol trong suốt thời gian ngâm 20 ngày.

5. Việc gia tăng hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1% sau xử lý có ý nghĩa gì?

Hàm lượng chất tan trong $NaOH\ 1%$ tăng từ $26,72%$ lên $30,11%$ phản ánh cấu trúc liên kết của vật liệu vỏ cây đã bị nới lỏng và biến tính dưới tác động của kiềm, làm cho vật liệu trở nên kém bền vững hơn trước môi trường tự nhiên, qua đó thúc đẩy quá trình mùn hóa và phân hủy sinh học nhanh chóng hơn khi đưa vào đất.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Vũ Thị Đông đã giải quyết hoàn chỉnh mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm về sự biến đổi thành phần hóa học của hỗn hợp vỏ cây Keo Lai và Bạch Đàn dưới tác động của dung dịch amoniac ở các nồng độ $2%$, $4%$ và $6%$. Kết quả định lượng cho thấy quá trình amoniac hóa đã hòa tan đáng kể các chất chiết xuất phân tử thấp, giữ vững khung polymer cellulose và nâng hàm lượng nitơ tổng số từ $0,23%$ lên $1,67%$. Công trình cung cấp các luận cứ khoa học thực nghiệm có giá trị, đặt nền móng cho việc định hướng tái chế nguồn phế liệu vỏ cây của ngành sản xuất giấy thành phân bón hữu cơ phục vụ nông nghiệp và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ngày nay, các ngành khoa học công nghệ đang trên đà phát triển mạnh, một trong các ngành đó có ngành Chế Biến Lâm Sản nói chung và ngành sản xuất giấy-bột giấy nói riêng cũng phát triển, đã góp một phần vào lớn vào sự phát triển chung của ngành kinh tế quốc dân. Khi nhu cầu sử dụng gỗ và các sản phẩm từ gỗ của con ngƣời ngày một tăng theo số lƣợng và chất lƣợng. Nhu cầu của con ngƣời đƣợc đáp ứng dần về mọi mặt của đời sống xã hội, đồng hành với nó là lƣợng phế thải, thải ra ngoài môi trƣờng với trữ lƣợng lớn. Các loại phế liệu ở ngành công nghiệp cả ngành nông nghiệp nhƣ: Các nhà máy sản xuất giấy-bột giấy, nhà máy sản xuất ván nhân tạo, ván dăm, ván ghép thanh, xƣởng mộc, xƣởng xẻ.rơm rạ, trấu, vỏ cà phê.ngày một tăng.

Nhất là vỏ cây nguyên liệu cho ngành sản xuất giấy – bột giấy là một trong những loại phế thải lớn trong ngành Chế Biến hóa học, việc nghiên cứu và tận dụng lƣợng phế thải này đang đƣợc các cấp các ngành quan tâm. Bởi nguồn phế thải này chƣa đƣợc sử dụng một cách triệt để và chƣa có phƣơng pháp xử lý ƣu việt nào. Do đó việc nghiên cứu đƣa ra những phƣơng pháp xử lý mới, không những mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần vào giải quyết vấn đề môi trƣờng trong ngành Chế Biến Lâm Sản. Vỏ cây đƣợc hình thành từ các tổ hợp tế bào, có chức năng bảo vệ thân cây và dẫn truyền chất dinh dƣỡng để nuôi cây.

Từ các công trình nghiên cứu về cấu tạo các thành phần hoá học của vỏ cây, đều khẳng định rằng cấu tạo,thành phần hoá học của các loại vỏ cây đều khác so với gỗ (1). Nghiên cứu Zƣtkov và các cộng sự (2) cho thấy thành phần hoá học của các loại cây khác nhau trong cùng một loại cây cũng có sự khác nhau đáng kể. Bảng sau: 2 Bảng 1.1: Thành phần hoá học của các loại vỏ cây thông Loại vỏ cây Chất chiết xuất lignin cellulose Thông LaDan 19,9 46,0 41,7 Thông Ezov 29,4 51,2 35,9 Thông Elliuxota 35,8 49,7 37,9 Thông thƣờng 20,7 44,7 54,6 Nghiên cứu của Kobykovo và các đồng nghiệp (3), thành phần hoá học của các lớp bên trong và bên ngoài vỏ thông khác nhau về hàm lƣợng.2: Thành phần hoá học của các thành phần trong vỏ cây thông Chất chiết cellulose Lignin Tro xuất Phần ngoài 17,5 21,6 2,1 3,9 Phần trong 18,8 2,9 5,2 8,3 Nghiên cứu GeLek .X và các cộng sự (4). Cho thấy thành phần hoá học của vỏ cây rất phức tạp, thành phần hoá học của vỏ cây thay đổi rất lớn theo loại vỏ cây và các phần trong vỏ cây, kết quả nghiên cứu lại phụ thuộc vào phƣơng pháp nghiên cứu.3: Thành phần hoá học của các phần trong vỏ cây thông Thành phần hoá học Phần trong Phần ngoài Chất chiết xuất Ete 5,08 4,65 Cồn 16,7 _ Đƣờng Dễ thuỷ phân 31,6 13,6 Khó thuỷ phân 19,9 16,5 Cellulose 32,5 21,9 Pentozan 14,4 6,5 Lignin 15,6 51,3 Nitơ 1,12 3,14 Thành phần nguyên tố đƣờng trong vỏ cây thông (pentozan, hexozan) đƣợc nghiên cứu tƣơng đối hoàn chỉnh.

Theo kết quả nghiên cứu khác nhau của một số tác giả, hàm lƣợng pentozan trong vỏ cây có thể thay đổi từ 5,1- 7,5(%) Cellulose trong vỏ cây cũng nhƣ trong gỗ thành phần đó chính là các polime. Theo một số tài liệu khác thì hàm lƣợng cellulose trong vỏ cây thông biến đổi từ 16,6 – 37,0 (%). Các giá trị khác nhau phụ thuộc vào phƣơng pháp xác định. Theo nghiên cứu thành phần các axít amin trong vỏ cây thông.

Từ kết qủa nghiên cứu cho thấy hàm lƣợng các amin biến đổi từ 36,8 – 80,0 mg/g (12) Trong vỏ cây cũng có một số loại vitamin đó là viatmin C. Vào mùa xuân thì hàm lƣợng vitamin này có thể đạt tơi 5mg/100mg vỏ.(13) 4 Qua một sổ tài liệu nghiên cứu trên cho thấy, trong hàm lƣợng vỏ cây thông nói riêng và vỏ các loại cây khác nhau nói chung, có hàm lƣợng các chất hữu cơ có ích và hàm lƣợng các chất này tƣơng đối cao. Hiện nay trên thế giới các nhà khoa học đã tập chung nghiên cứu tận dụng nguồn phế thải này theo hai hƣớng. + Sử dụng toàn bộ vỏ cây + Sử dụng các thành phần hoá học có trong vỏ cây Hƣớng tận dụng toàn bộ vỏ cây hiện nay đang đƣợc tập chung nghiên cứu nhiều hơn.Fanov và các cộng sự đã nghiên cứu hỗn hợp (vỏ cây, mùn vụn, gỗ) bằng persunphat amoni trong môi trƣờng amoniac ở điều kiện nhiệt độ thƣờng và ủ trong từ 1-5 ngày sản phẩm thu đƣợc chứa từ 1,5-12 % hàm lƣợng N2 liên kết và đƣợc sử dụng làm phân bón, rất tốt cho đất, có khả năng tăng trƣởng cho một số loại cây nhƣ Khoai Tây, lúa Mạch.Fanov và các cộng sự đã nghiên cứu công nghệ xử lý vỏ hạt Hƣớng Dƣơng bằng oxy trong môi trƣờng amoniac, để thu đƣợc sản phẩm có chứa từ 3-8 % hàm lƣợng N2, gần tƣơng đƣơng với sunphat amoni.

Khi sử dụng sản phẩm này có thể làm tăng sản lƣợng lúa Mạch lên thêm 18,6 %. Trong nƣớc, đã tận dụng đƣợc nguồn phế liệu từ nông nghiệp nhƣ rơm rạ bằng phƣơng pháp ủ với vôi bột và phân lân ở điều kiện thích hợp trong vòng 10-15 ngày, sản phẩm đem bón ruộng rất tốt cho cây và đất. Tận dụng vỏ trấu để làm phân vi sinh. Tận dụng vỏ cà phê (15), cũng bằng phƣơng pháp ủ với vôi bột, phân lân, urê ở điều kiện thích hợp trong vòng 3 tháng, tạo ra đƣợc đƣợc loại phân hữu cơ và hàm lƣợng nitơ tăng lên gấp 2 lần so với loại phân tốt, hàm lƣợng kali tăng lên 3 lần, phân lân tăng 1,5 lần.

Là loại phân vi sinh rất tốt cho đất và sự phát triển của cây. 5 Nghiên cứu của nhóm sinh viên trƣờng ĐH Tây Nguyên đã nghiên cứu xử lý phế thải từ vỏ cà phê.4: Thành phần hoá học của vỏ cà phê Thành phần hoá học Hàm lƣợng (%) Cellulose 63,2 Lignin 17,7 Protein 12,2 Đƣờng 14,4 Nhóm đã đƣa ra một quy trình sản xuất rƣợu vang từ vỏ cà phê chế biến ƣớt: Sau khi thu hoạch rửa qua nƣớc sạch, để ráo phối trộn theo tỷ lệ : Vỏ cà phê tƣơi 15 kg, 1kg nho tím và 1kg đƣờng. Sau đó trải thành từng lớp vỏ cà phê 5cm, một ít nho, đƣờng 1cm, cho vào bình ủ cho đến hết, đậy nắp kín lại ở nhiệt độ 25oC, trong vòng 6-10 tuần, có thể chiết lấy rƣợu, sau 45 ngày lên men loại rƣợu thành phẩm này có mùi thơm cay, vị ngọt nhẹ. Quy trình sản xuất phân vi sinh hữu cơ từ vỏ cà phê với công thức phối trộn nhƣ sau: 1,5 tấn cỏ cà phê, 30 kg vôi, 35kg phân lân, 7 kg urê, 100 kg phân chuồng, 1 kg xạ khuẩn, nấm trichoderma.

Ủ nguyên liệu che đậy kín bằng rơm rạ lá cây, túi nilông, giữ độ ẩm 50% suốt quá trình ủ. Mỗi tuần đảo trộn một lần, sau 4 tuần thì vỏ cà phê đã phân huỷ thành phân hữu cơ, đem ra hong phơi dƣới bóng dâm khi nào độ ẩm giảm xuống 25 % là đạt, đem loại phân này bón trực tiếp ngoài ruộng. Thử nghiệm trên cây đậu phộng cho thấy năng suất tăng 30 % so với khi bón các loại phân thông thƣờng và tránh đƣợc bệnh cho cây. Từ những kết quả nghiên cứu trên cho thấy,nguyên liệu thực vật ít hay nhiều có sự thay đổi khi có tác động của dung dịch Amoniac, đặc biệt là hàm lƣợng N2 trong nguyên liệu thực vật đều tăng lên.

Chính điều này có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình mùn hóa các chất trong phế liệu làm cho phế liệu 6 dễ phân huỷ trong đất và làm tăng hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng trong đất. Chính vì vậy việc tận dụng đƣợc lƣợng phế liệu đem lại nguồn lợi rất lớn cả về môi vấn đề bảo vệ môi trƣờng và tiết kiệm đƣợc chi phí cho các doanh nghiệp. Đƣợc sự đồng ý của khoa Chế Biến Lâm Sản – Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, bộ môn Khoa Học Gỗ, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Bước đầu nghiên cứu quá trình Amoniac hoá từ vỏ cây – phế liệu nguyên liệu giấy” Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu sử dụng có hiệu quả nguồn phế thải vỏ cây. Mục tiêu, đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu, ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1.

Mục tiêu nghiên cứu Xác định đƣợc mức độ ảnh hƣởng của dung dịch Amoniac đến hàm lƣợng các thành phần hoá học trong hỗn hợp vỏ cây (Keo Lai - Bạch Đàn). Đối tượng nghiên cứu Hỗn hợp vỏ cây (Keo Lai – Bạch Đàn) 1. Nội dung nghiên cứu - Xác định độ ẩm của hỗn hợp vỏ cây (Keo Lai – Bạch Đàn) trƣớc và sau quá trình Amoniac hoá. - Xác định hàm lƣợng các chất chiết xuất trong dung môi: Cồn trƣớc và sau quá trình Amoniac hoá của vỏ cây (Keo Lai - Bạch Đàn).

- Xác định hàm lƣợng các chất tan trong dung dịch NaOH 1%, trƣớc và sau quá trình Amoniac hoá của vỏ cây (Keo Lai - Bạch Đàn) - Xác định hàm lƣợng Lignin trƣớc và sau quá trình Amoniac hoá của hỗn hợp vỏ cây (Keo Lai – Bạch Đàn). 7 - Xác định hàm lƣợng cenllulose trƣớc và sau quá trình Amoniac hoá của hỗn hợp vỏ cây (Keo Lai – Bạch Đàn). - Xác định hàm lƣợng N2. Phương pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa, theo các tài liệu: Kế thừa các kết qủa nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về hƣớng nghiên cứu, nồng độ dung dịch NH3.

- Phƣơng pháp thực nghiệm, theo các tiêu chuẩn: Tappi, TCVN. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Tận dụng đƣợc triệt để lƣợng phế liệu làm nguồn nguyên liệu tốt cho ngành nông nghiệp vừa không gây ô nhiễm môi trƣờng. Kết quả nghiên cứu của đề tài bƣớc đầu làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo.

Lý thuyết về vật liệu có sợi 2. Cấu tạo gỗ Gỗ là sản phẩm có nguồn gốc thực vật, là một tổ hợp đa phần về cấu trúc giải phẫu cũng nhƣ về phƣơng diện hoá học. Cấu tạo gỗ là nhân tố ảnh hƣởng đến mọi tính chất của gỗ. Cấu tạo và tính chất có liên quan mật thiết với nhau.

Cấu tạo có thể xem là biểu hiện bên ngoài của tính chất. Những hiểu biết về cấu tạo là cơ sở để giải thích bản chất các hiện tƣợng sản sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ. Gỗ do vô số các tế bào cấu tạo nên, các tế bào liên kết với nhau bằng chất pectic, giống nhƣ vữa gắn vào các viên gạch.