MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay trên thế giới cứ mỗi phút có 1 triệu chai nhựa được bán ra, mỗi năm có 5000 tỷ túi nilon được tiêu thụ. Còn ở Việt Nam, thống kê bình quân, mỗi hộ gia đình sử dụng khoảng 1 kg túi nilon/tháng. Riêng Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh trung bình mỗi ngày thải ra môi trường khoảng 80 tấn nhựa và nilon [1].
Thế giới đã đánh giá tỉ lệ chất thải nhựa phát sinh đối với nước có thu nhập trung bình như Việt Nam chiếm 12% lượng chất thải rắn phát sinh. Nếu trung bình 10% số lượng chất thải nhựa và túi nilon không được tái sử dụng mà thải bỏ hoàn toàn, lượng chất thải nhựa và túi nilon thải bỏ ở Việt Nam sẽ xấp xỉ 2. Số lượng rác thải nhựa, túi nilon thải ra tăng dần theo từng năm [1]. Các sản phẩm nhựa dùng một lần như muỗng đũa chén dĩa trở nên quen thuộc trong cuộc sống của con người.
Những sản phẩm nhựa dùng một lần được thị trường ưa chuộng bởi chúng đem lại cho con người như sự tiện lợi, giá cả hợp lý, dễ giàng sử dụng. Chúng ta vô tư sử dụng mà không quan tâm đến phải mất hàng trăm, thậm chí hàng nghìn năm, các chất thải từ nhựa và ni lông mới phân hủy hết, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, đe dọa các hệ sinh thái và sự phát triển bền vững của mỗi quốc gia. Cùng với đó, Nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Hiện nay, phát triển kinh tế phụ thuộc nhiều vào nông nghiệp.
Giá trị sản lượng nông nghiệp năm 2009 đạt hơn 71.000 tỷ đồng, tăng 1,32% so với cùng kỳ năm 2008 và chiếm 13,85% tổng sản phẩm quốc nội [2]. Tuy nhiên, sau khi thu hoạch nông sản những sản phẩm phụ nông nghiệp thường không được tận dụng và thải ra môi trường gây ô nhiễm môi trường, gây nên sự lãng phí rất lớn tài nguyên đất nước. Chính vì vậy cần phải nghiên cứu giải pháp biến phế phẩm nông nghiệp trở thành nguyên liệu để sản xuất ra sản phẩm mới. 1 do an Nghiên cứu đề tài “Chế tạo dĩa dùng một lần từ phế phẩm nông nghiệp” là giải pháp thay thế sản phẩm nhựa dùng một lần trong cuộc sống hiện nay.
Bên cạnh đó còn được tận dụng phế thải, phụ phẩm nông nghiệp, tiết kiệm tài nguyên, bảo vệ môi trường. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu phương pháp xử lý phế phẩm nông nghiệp cụ thể là thân chuối và vỏ bắp (ngô) làm dĩa dùng một lần thay cho sản phẩm nhựa dùng một lần. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để thực hiện mục đích trên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu các nội dung sau đây. Tổng quan nghiên cứu phương pháp xử lý phế phẩm nông nghiệp cụ thể là thân chuối và vỏ ngô.
Xác định khoảng tối ưu của các yếu tố trong điều chế sản phẩm; nồng độ Na2CO3, thời gian gia nhiệt phế phẩm, phần trăm phụ gia (bột mì) thêm vào, độ dày vật liệu. Tối ưu các yếu tố điều chế sản phẩm để cho ra sản phẩm đạt yêu cầu. Đánh giá chất lượng sản phẩm: lực bền kéo, khả năng kéo dãn, tải trọng, khả năng chống thấm nước. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Phạm vi nghiên cứu: - Sản phẩm quy mô phòng thí ngiệm Đối tượng nghiên cứu - Thân chuối, vỏ ngô chưa được xử lý - Thân chuối, vỏ ngô sau khi được xử lý bằng các phương pháp vật lý và hóa học.
- Sản phẩm dĩa dùng một lần được sản xuất từ thân chuối, vỏ bắp đã được xử lý. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỂ TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu. Tham khảo sách, báo, tạp chí, internet, các công trình nghiên cứu của các báo khoa học đã được công bố,.để tiến hành chọn lọc, tổng hợp, phân tích, đánh giá.
Phương pháp thực nghiệm Thực hiện các thí nghiệm tác động lên nguyên liệu một cách khoa học nhằm kết quả nghiên cứu mang tính chính xác, đại điện và có sai số thấp. Các thí nghiệm kiểm tra sản phẩm thông qua thực nghiệm, quan sát để xác định: pH, độ dai, khả năng chịu lực, khả năng rò rỉ,… Phương pháp toán học, dùng phương pháp toán học để xử lý các số liệu từ thực nghiệm, sử dụng xác xuất thống kê để có thể biết được sai số. Phương pháp Taguchi sử dụng mảng trực giao như mô hình đa yếu tố, được thiết kế và đánh giá theo một quy trình chặt chẽ, đòi hỏi số thí nghiệm ít và cho số liệu tin cậy. Để sử dụng phương pháp Taguchi, làm thí nghiệm sau đó lấy kết quả đưa vào phần mềm Minitab, khai báo các biến, chạy chương trình Taguchi đưa ra được biểu đồ, bảng số liệu mức độ tin cậy của kết quả thí nghiệm.
Các hàm tính toán trong Excel: Sum, Average, Min/Max, Filter. Phương pháp đồ thị Sử dụng đồ thị để biểu đạt các số liệu đã qua xử lý để có được cái nhìn toàn diện, trực quan hơn. Qua đó đánh giá, nhận xét kết quả thí nghiệm một cách hiệu quả, lựa chọn được phương án hợp lý. Phương pháp so sánh Từ các kết quả thí nghiệm thu được, từ biểu đồ thực hiện phương pháp so sánh các kết quả để lựa chọn ra các yếu tố nồng độ chất tham gia, nhiệt độ, phần trăm phụ gia bột mì, độ dày sản phẩm tối ưu.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 6. Ý nghĩa khoa học Hướng nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm vào tài liệu cho nghiên cứu chung của khoa học, cung cấp những cơ sở cho những nghiên cứu về lĩnh vực tái chế phế phẩm nông nghiệp để sản xuất dĩa dùng một lần. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu đánh giá được khả năng sử dụng phế phẩm nông nghiệp để làm vật liệu sản xuất dĩa dùng một lần. 4 do an CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.
Tổng quan phế phẩm nông nghiệp 1. Định nghĩa phế phẩm nông nghiệp Phế phẩm nông nghiệp được định nghĩa là dư lượng trong quá trình sản xuất nông nghiệp. Những dư lượng này có thể được phân loại thành dư lượng chính và dư lượng thứ cấp. Dư lượng nông nghiệp được tạo ra trên đồng ruộng tại thời điểm thu hoạch, được định nghĩa là dư lượng chính.
Trong khi những phế phẩm trong quá trình chế biến, sơ chế nông sản được gọi là dư lượng thứ cấp [3]. Phân loại phế phẩm nông nghiệp Phế phẩm chính: là những dư lượng chính được tạo ra trên đồng ruộng tại thời điểm thu hoạch hoặc vườn cây ăn trái. Những dư lượng này bao gồm thân cây, lá cây, gốc cây, vỏ hạt như rơm rạ, thân cây ngô, đầu mía chùm dừa rỗng và thân cây vườn cây ăn trái phế phẩm là lá, thân cây chuối. Phế phẩm thứ cấp: là những dư lượng thứ cấp sau quá trình chế biến, sơ chế nông sản như trấu, bã mía, lõi ngô, vỏ đậu phộng, vỏ dừa, bụi xơ dừa, bụi cưa, vỏ dầu cọ, xơ [3].
Khái quát chung phế phẩm nông nghiệp Phế phẩm nông nghiệp là sản phẩm phổ biến của những nước có nền nông nghiệp phát triển. Hằng năm lượng phế thải trong quá trình sản xuất nông nghiệp là rất lớn và trong chế biến các loại cây công nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm…cũng đa dạng. Đối với Việt Nam, nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế quan trọng, cung cấp nguồn lương thực và thực phẩm chủ yếu cho cả nước và xuất khẩu, đóng góp không nhỏ vào nền kinh tế nước ta. Giá trị sản lượng nông nghiệp năm 2009 đạt hơn 71.000 tỷ đồng, tăng 1.32% so với cùng kỳ năm 2008 và chiếm 13.85% tổng sản phẩm quốc nội [4].
Chỉ tính riêng việc sản xuất lúa gạo, theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công bố tại hội nghị thúc đẩy sản xuất tiêu thụ lúa gạo đồng bằng sông Cửu 5 do an Long đầu năm 2019, hiện nay đất sản xuất lúa cả nước chiếm trên 4 triệu ha; năm 2019 diện tích lúa cả nước trên 7,53 triệu ha (2 vụ), sản lượng lúa dự kiến đạt trên 43,8 triệu tấn. Theo tính toán của Cục Trồng trọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn), trung bình sản xuất 1 tấn lúa thì tạo ra 1 tấn rơm rạ, như vậy mỗi năm cả nước tạo khoảng 43- 44 triệu tấn rơm rạ [5]. Mặc dù, nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và được cơ giới hóa, được chú trọng nhưng nó cũng gây ảnh hưởng tới môi trường. Hằng năm một lượng phế thải dư thừa trong thu hoạch, chế biến các sản phẩm nông nghiệp, thực phẩm rất lớn và đa dạng về chủng loại thải ra môi trường mà chưa được quan tâm xử lý hiệu quả.
Việc tận thu và tái chế cũng có khá nhiều hạn chế, nguồn phế phẩm tái chế chủ yếu tập trung ở nông thôn, nơi trực tiếp sản xuất ra những phế phẩm này trong khi đó nguồn thu mua chủ yếu chủ yếu tập trung ở khu công nghiệp, thành phố hay khu đông dân cư. Đặc thù của sản xuất nông nghiệp ở nước ta mang tính nhỏ lẻ, phân tán nên việc thu gom, phân loại và tái chế còn nhiều khó khăn. Các cơ sở sản xuất, chế biến chủ yếu tập trung vào dây chuyền sản xuất, ít quan tâm tới các khâu khác. Do đó, những cơ sở này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn gây ra tình trạng lãng phí.
Nhiều nơi còn xử lý bằng biện pháp chôn lấp, đốt bỏ, đổ xuống ao hồ. Chăn nuôi và trồng trọt nước ta mỗi năm sản ra lượng phụ phẩm rất lớn: gần 9 triệu tấn trấu, 80 triệu tấn rơm rạ, 90 triệu tấn phân gia súc gia cầm, đó là chưa kể mùn cưa, vỏ bào, thân cây ngô, thân cây chuối, cây đậu và nhiều loại thân cây trồng khác. Trước đây, các loại phụ phẩm này chưa được sử dụng, mà chỉ đốt hoặc xả thải ra môi trường, vừa lãng phí vừa gây ô nhiễm, tăng nguy cơ phát thải khí nhà kính. Riêng đồng bằng sông Cửu Long trung bình mỗi năm có thể cung cấp 6,5 triệu tấn trấu và 21,5 triệu tấn rơm rạ, đây là tiềm năng rất lớn để xây dựng các nhà máy điện sinh khối.
Rõ ràng, trồng lúa không còn chỉ để lấy lúa gạo, mà còn có thể khai thác được nhiều lợi ích từ các phụ phẩm, nâng cao thu nhập cho nông dân [5]. Với tiềm năng dồi dào như vậy, nếu biết tận dụng, tái chế thì không những tạo thêm nhiều điều kiện việc làm cho nhiều lao động nông thôn mà còn góp phần nâng cao giá trị sản phẩm, bảo vệ môi trường.