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.