Luận văn đánh giá môi trường cơ sở chế biến cà phê tại Mai Sơn, Sơn La

Dưới đây là meta tags cho bài viết "Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá tác động môi trường và đề xuất giải pháp quản lý các cơ sở chế biến cà phê tại huyện

• Tác giả: Nguyễn Quang Thái
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Phương Mai
• Trường học: Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu đánh giá tác động môi trường và đề xuất giải pháp quản lý các cơ sở chế biến cà phê tại huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về luận văn đánh giá tác động môi trường cơ sở chế biến cà phê tại Mai Sơn Sơn La

Luận văn nghiên cứu đánh giá tác động môi trường các cơ sở chế biến cà phê tại huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La nhằm xác định mức độ ô nhiễm và đề xuất giải pháp quản lý bền vững. Chủ đề này quan trọng do ngành chế biến cà phê tại địa phương phát triển mạnh nhưng chưa có hệ thống quản lý môi trường hiệu quả. Nghiên cứu tập trung phân tích nguồn phát thải, thành phần chất ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho chính quyền địa phương xây dựng chính sách bảo vệ môi trường. Địa bàn nghiên cứu bao gồm toàn bộ huyện Mai Sơn với 12 xã, nơi tập trung nhiều cơ sở chế biến cà phê quy mô vừa và nhỏ. Việc điều tra thực trạng giúp phát hiện những tồn tại trong công tác quản lý hiện nay.

1.1. Hiện trạng sản xuất và chế biến cà phê tại Mai Sơn

Huyện Mai Sơn có diện tích trồng cà phê khoảng 5.200 ha, sản lượng hàng năm đạt 7.800 tấn nhân. Các cơ sở chế biến tập trung chủ yếu ở các xã như Chiềng Chung, Chiềng Mung với quy mô từ 5-50 tấn nguyên liệu/ngày. Công nghệ chế biến chủ yếu là phương pháp ướt và khô, sử dụng nhiều nước và năng lượng. Phần lớn cơ sở chưa đầu tư hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn, gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Tỷ lệ cơ sở có hệ thống xử lý khí thải còn thấp, chủ yếu thải trực tiếp ra môi trường. Tình trạng xả thải bừa bãi vẫn diễn ra phổ biến do thiếu giám sát chặt chẽ.

1.2. Tác động môi trường từ hoạt động chế biến cà phê

Nước thải từ chế biến chứa hàm lượng cao BOD, COD, cafein, tanin và kim loại nặng, gây suy thoái môi trường nước. Chất thải rắn gồm vỏ cà phê, bã thải, bụi bẩn tích tụ gây ô nhiễm đất và không khí. Khí thải từ lò sấy chứa CO2, SO2, NOx ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng. Tình trạng ô nhiễm đã dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học tại các sông suối địa phương. Đặc biệt, cafein trong nước thải gây biến đổi sinh lý thực vật và động vật thủy sinh. Các chất hữu cơ khó phân hủy tích tụ trong môi trường gây hậu quả lâu dài.

II. Phân tích tác động môi trường và vấn đề quản lý tại cơ sở chế biến cà phê huyện Mai Sơn

Nghiên cứu tiến hành đánh giá tác động môi trường thông qua khảo sát 25 cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn. Phương pháp thu thập số liệu kết hợp điều tra thực địa, phỏng vấn và phân tích mẫu nước, đất. Kết quả cho thấy 80% cơ sở không có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn, 60% xả thải trực tiếp ra môi trường. Nồng độ BOD trong nước thải cao gấp 10 lần giới hạn cho phép, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Chất thải rắn chiếm 30-40% khối lượng nguyên liệu đầu vào, phần lớn không được xử lý đúng cách. Khí thải từ lò sấy gây ô nhiễm không khí cục bộ tại khu vực sản xuất. Công tác quản lý môi trường của chính quyền địa phương còn nhiều hạn chế do thiếu nhân lực và kinh phí.

2.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước

Mẫu nước thu thập tại 5 vị trí xả thải cho thấy nồng độ BOD trung bình 250 mg/L, COD 450 mg/L, vượt ngưỡng quy định 5-10 lần. Hàm lượng cafein dao động 50-80 mg/L, tanin 120-180 mg/L. Nước thải nhiễm bẩn nặng gây chết cá tại các ao hồ lân cận. Độ pH thấp 4,5-5,2 ảnh hưởng đến sinh trưởng thủy sinh. Kết quả phân tích vi sinh vật cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh đường tiêu hóa. Tình trạng ô nhiễm lan rộng do hệ thống thoát nước chưa hoàn thiện.

2.2. Hiện trạng quản lý chất thải rắn tại cơ sở chế biến

Chất thải rắn chủ yếu là vỏ cà phê chiếm 25%, bã thải 10%, bụi bẩn 5%. Phần lớn cơ sở đổ thải trực tiếp ra bãi rác tự phát hoặc đốt gây ô nhiễm không khí. Chỉ 15% cơ sở có biện pháp xử lý sơ bộ như ủ phân hữu cơ. Việc thu gom và vận chuyển chất thải chưa được tổ chức bài bản. Tỷ lệ tái chế chất thải rắn thấp, chủ yếu chỉ tận dụng vỏ cà phê làm phân bón thô. Hoạt động xả thải bừa bãi dẫn đến ô nhiễm đất và nước ngầm nghiêm trọng. Chính quyền địa phương thiếu chế tài xử phạt hiệu quả đối với vi phạm.

III. Giải pháp quản lý môi trường cho cơ sở chế biến cà phê huyện Mai Sơn

Đề xuất giải pháp quản lý môi trường dựa trên kết quả nghiên cứu, bao gồm cải tiến công nghệ, xây dựng hệ thống xử lý phù hợp và nâng cao năng lực quản lý. Giải pháp ưu tiên là áp dụng công nghệ chế biến tiết kiệm nước, sử dụng lò sấy sinh khối thay thế nhiên liệu hóa thạch. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh học kết hợp lắng cặn và lọc sinh học. Đề xuất mô hình quản lý chất thải rắn theo hướng kinh tế tuần hoàn, khuyến khích tái chế vỏ cà phê làm phân bón hữu cơ. Tăng cường đào tạo cán bộ quản lý môi trường cấp huyện và xã. Áp dụng chính sách khuyến khích doanh nghiệp đầu tư công nghệ xanh.

3.1. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải hiệu quả

Đề xuất áp dụng hệ thống xử lý nước thải sinh học gồm bể lắng sơ cấp, bể UASB, bể aerotank và lọc sinh học. Hiệu suất xử lý BOD đạt 90-95%, COD 85-90%. Chi phí đầu tư khoảng 500 triệu đồng/1.000 m3 nước thải. Giải pháp tiết kiệm diện tích đất sử dụng mô hình xử lý theo cụm cơ sở. Kết hợp sử dụng chế phẩm sinh học phân hủy chất hữu cơ nhanh chóng. Đào tạo cán bộ vận hành hệ thống xử lý định kỳ. Đánh giá hiệu quả sau 6 tháng vận hành để điều chỉnh công nghệ.

3.2. Chiến lược quản lý chất thải rắn bền vững

Xây dựng mô hình phân loại tại nguồn, thu gom bằng xe chuyên dụng. Đầu tư máy ép vỏ cà phê thành viên nén làm nhiên liệu sinh khối. Xây dựng nhà máy ủ phân hữu cơ từ vỏ cà phê và bã thải. Áp dụng chính sách thu phí xử lý chất thải rắn theo khối lượng. Khuyến khích doanh nghiệp ký hợp đồng thu gom chất thải với đơn vị có chức năng. Tổ chức tập huấn kỹ thuật tái chế cho người dân. Thiết lập điểm tập kết chất thải tạm thời tại các xã sản xuất cà phê.

IV. Kết luận và khuyến nghị quản lý môi trường ngành chế biến cà phê huyện Mai Sơn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt động chế biến cà phê tại huyện Mai Sơn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do thiếu hệ thống xử lý phù hợp. Nước thải, chất thải rắn và khí thải đều vượt ngưỡng cho phép, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Giải pháp quản lý môi trường đề xuất bao gồm cải tiến công nghệ, xây dựng hệ thống xử lý, nâng cao năng lực quản lý. Việc triển khai đồng bộ các giải pháp sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm, phát triển ngành chế biến cà phê bền vững. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho các địa phương khác có điều kiện tương tự. Yêu cầu sự phối hợp chặt chẽ giữa doanh nghiệp, chính quyền và cộng đồng trong thực hiện giải pháp.

4.1. Đánh giá hiệu quả giải pháp đề xuất

Giải pháp công nghệ xử lý nước thải có thể giảm 90% lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường. Chi phí vận hành ước tính 20 triệu đồng/tháng cho hệ thống 1.000 m3/ngày. Mô hình quản lý chất thải rắn theo hướng kinh tế tuần hoàn tạo ra sản phẩm hữu ích như phân bón và nhiên liệu sinh khối. Giải pháp nâng cao năng lực quản lý giúp tăng cường hiệu quả giám sát môi trường. Đánh giá hiệu quả sau 1 năm triển khai cho thấy cải thiện rõ rệt chất lượng môi trường tại khu vực nghiên cứu.

4.2. Định hướng phát triển ngành chế biến cà phê bền vững

Khuyến khích doanh nghiệp chuyển đổi sang công nghệ chế biến tiết kiệm năng lượng và nước. Xây dựng chuỗi giá trị khép kín từ sản xuất đến tiêu thụ sản phẩm hữu cơ. Đẩy mạnh liên kết giữa nông dân, doanh nghiệp và nhà khoa học trong nghiên cứu giống cây trồng mới. Áp dụng tiêu chuẩn chứng nhận sản phẩm thân thiện môi trường. Tổ chức các chương trình tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. ĐẦUdanh Cà phê là một loại cây trồng có khả năng phát triển trên toàn thế giới và là một trong những loại đồ uống phổ biến nhất đƣợc tiêu thụ trên nhiều quốc gia. Việt Nam là nƣớc sản xuất cà phê lớn thứ hai sau Brazil, chiếm 14,5% tổng sản lƣợng cà phê trên thế giới [18]. Việt Nam cũng là nƣớc sản xuất cà phê Robusta lớn nhất với khoảng 35% sản lƣợng Robusta toàn cầu.

Năm 2019, tổng diện tích cà phê trên toàn lãnh thổ iệt Nam khoảng hơn 688 nghìn ha, năng suất bình quân 26 tạ/ha cao gấp 3 lần sản lƣợng cà phê trên thế giới, là mặt hàng chiến lƣợng của ngành nông nghiệp Việt Nam, hàng năm mang về giá trị 3,4 tỷ USD [7]. Cà phê ở nƣớc ta đƣợc chế biến bằng phƣơng pháp ƣớt hoặc khô. Phƣơng pháp chế biến cà phê ƣớt cho chất lƣợng cao hơn so với phƣơng pháp khô. Hiện tại ở Việt Nam, khoảng 75-80% Arabica và 15-20% Robusta đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp ƣớt.

Chế biến cà phê ƣớt của cà phê sử dụng rất nhiều nƣớc ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình chế biến. Nƣớc thải kết quả là giàu chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan hoàn toàn có khả năng phân huỷ sinh học. Nếu nƣớc thải phát sinh từ các hoạt động này đƣợc thải vào các vùng nƣớc tự nhiên mà không đƣợc xử lý sẽ làm ô nhiễm nƣớc nguồn tiếp nhận. Sơn La là một trong những tỉnh thành trồng cà phê lớn trong cả nƣớc.

Cà phê trồng tại Sơn La chủ yếu là giống cà phê Arabica. Phƣơng pháp chế biến sử dụng chủ yếu là phƣơng pháp ƣớt. Phƣơng pháp chế biến này đòi hỏi sử dụng một lƣợng nƣớc lớn để loại bỏ thịt và vỏ quả, dẫn đến lƣợng nƣớc thải phát sinh trong hoạt động sản xuất cũng rất lớn với hàm lƣợng chất hữu cơ trong nƣớc thải cao. Nƣớc thải từ 1 tấn cà phê đƣợc chế biến theo phƣơng pháp chế biến ƣớt thƣờng tạo ra nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) tƣơng đƣơng với BOD sinh ra trong chất thải tạo ra bởi 2.000 ngƣời mỗi ngày [24].

Nƣớc thải cà phê nếu không đƣợc xử lý sẽ gây ô nhiễm nguồn nƣớc, làm ảnh hƣởng tới các hệ sinh thái thủy sinh và sức khoẻ của con ngƣời. Do vậy, đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động môi trường và đề xuất giải pháp quản lý các cơ sở chế biến cà phê tại huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La” đƣợc thực hiện nhằm đánh giá hiện trạng quản lý và tác động tới môi trƣờng do hoạt động chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh La, từ đó đƣa ra các giải pháp mang tính thực tiễn, áp dụng vào việc quản lý và tại các cơ sở chế biến. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng hoạt động và tác động tới môi trƣờng của các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La. - Đánh giá công tác quản lý môi trƣờng của cơ quan quản lý môi trƣờng tại địa phƣơng đối với các cơ sở chế biến cà phê.

- Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trƣờng, biện pháp quản lý đối với các cơ sở chế biến cà phê. Nuất giải pháp bảo - Hiện trạng hoạt động của các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La và hiện trạng công tác quản lý môi trƣờng đối với các cơ sở chế biến cà phê của cơ quan quản lý. - Đánh giá tác động môi trƣờng của hoạt động chế biến cà phê đối với môi trƣờng. - Đề xuất biện pháp bảo vệ môi trƣờng đối với các cơ sở sản xuất và các cơ quan quản lý.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, kết quả nghiên cứu của đề tài đƣợc sử dụng trực tiếp trong quá trình công tác của học viên và làm cơ sở để tham khảo của cơ quan quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng tại địa phƣơng. Các giải pháp trong đề tài có thể đƣợc các cơ sở chế biến cà phê áp dụng để giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng trong quá trình hoạt động. 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về công nghệ chế biến cà phê 1.

Phân loại cà phê 1. Giống cây cà phê Cà phê thuộc chi thực vật, lớp Magnoliopsida, họ thiên thảo (Rubiaceae), giống Coffea. Về loài, cà phê có 04 loài chính, gồm: caffea Arabica, caffea Robusta, coffea Liberica, caffea Stenophylla. Hiện nay ở Việt Nam có 2 loại cà phê chính: Arabica và Robusta; gần 90% diện tích cà phê ở Việt Nam đƣợc trồng cà phê vối (Robusta), 10% trồng cà phê chè (Arabica) [10].

+ Cà phê Robuste (hay còn gọi là cà phê Vối, cà phê Rô) : Là cây quan trọng thứ hai trong các loài cà phê. Khoảng 39% các sản phẩm cà phê đƣợc sản xuất từ loại cà phê này. Nƣớc xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất thế giới là Việt Nam. Robusta chứa hàm lƣợng caffein cao hơn và có hƣơng vị không tinh khiết bằng cà phê Arabica, do vậy mà Arabica có giá trị hơn vì nó tạo nên thức uống có vị ngon hơn, do đó đắt hơn cà phê Robusta [10].

Cây cà phê Robusta có dạng cây gỗ hoặc cây bụi, chiều cao của cây trƣởng thành có thể lên tới 10 m. Quả cà phê có hình tròn, hạt nhỏ hơn hạt cà phê Arabica. Hàm lƣợng cafein trong hạt cà phê Robusta khoảng 2-4%, trong khi ở cà phê Arabica chỉ khoảng 1-2%. Cà phê vối ƣa sống ở vùng nhiệt đới, độ cao thích hợp để trồng cây là dƣới 1000m.

Nhiệt độ ƣa thích của cây khoảng 24-29°C, lƣợng mƣa khoảng trên 1000 mm. Do vậy, loài cà phê này đƣợc trồng chủ yếu ở các tỉnh Dakak, Gia Lai, Kom Tum, đây là những vùng chuyên canh cà phê Robusta. + Cà phê Arabica: Loại này có hai loại đang trồng tại Việt Nam là cà phê Moka và cà phê Catimor. Giống cà phê Arabica đƣợc trồng chủ yếu ở vùng Cầu Đất (Đà Lạt) - là nơi trồng cà phê Arabica ngon nhất Việt Nam.

Cây cà phê Moka chỉ sinh trƣởng và phát triển ở độ cao từ 1500m nên rất ít nơi trồng đƣợc cho nên ở Việt Nam Moka là cà phê quý hiếm, luôn có giá cao hơn các loại cà phê khác; Catimor là giống cà phê thuộc dạng thấp cây, cành đốt ngắn, có khả năng trồng dày, tính ƣu việt nổi bật của giống này là kháng bệnh rỉ sắt (Hemileia vastatrix), một loại bệnh làm rụng lá cà phê dẫn tới năng suất thấp và bấp bênh. 4 Cây cà phê Arabica ƣa sống ở vùng núi cao, thƣờng đƣợc trồng ở độ cao từ 1000-1500 m. Loài cà phê này ƣa thích nhiệt độ từ 16-25°C, lƣợng mƣa khoảng trên 1000 mm. Cả nƣớc chỉ có khoảng 10% tổng diện tích trồng cà phê là trồng cà phê Arabica, tập chung chủ yếu ở Lâm Đồng, Thừa Thiên Huế, Quảng Trị, Nghệ An, Hoà Bình, Sơn La, Điện Biên,… Cà phê Arabica là loại có giá trị kinh tế cao nhất trong các loài cà phê.

Ở Sơn La, loài cà phê này đƣợc trồng chủ yếu ở các huyện Mộc Châu, Mai Sơn, Thuận Châu. Cấu tạo quả cà phê Quả cà phê có cấu tạo từ các lớp: lớp vỏ quả, lớp vỏ thịt, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân. Chi tiết cầu tạo của hạt cà phê đƣợc thể hiện thep hình dƣới đây: Hình 1. Cấu tạo của quả cà phê * Thành phần hóa học của quả cà phê Thành phần vật lý của quả cà phê gồm lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp nhân và vỏ lụa.

Vỏ quả chiếm 41-45%, lớp nhớt chiếm từ 20-23%, lớp vỏ trấu chiếm 6-8%, nhân và vỏ lụa chiếm 26-30%. Tùy vào từng loại cà phê mà tỷ lệ thành phần khác nhau. Trong vỏ quả sau khi chín đó là chất antoxian, trong đó có vết alcaloit, tanin, caffeine và các loại men vỏ quả có từ 21,5 – 30% chất khô. Tùy từng loại cà phê chè hay cà phê vối mà tỷ lệ thành phần hóa học của vỏ quả khác nhau, bao gồm Protein (từ 9-11,2%), chất béo (từ 1,73-2%), Cellulose (từ 13,16-27,65%), tro (3,22-3,33%), tamin (14,42%), pectin (4,07%), Caffeine (0,25-0,58%) [2].

5 Phía dƣới lớp vỏ quả là lớp nhớt, gồm những tế bào mềm, không có caffeine, tamin, có nhiều đƣờng và Pectin, thành phần hóa học của mớp nhớt gồm: Pectin (28,7- 33%), đƣờng khử (30-45,8%), đƣờng không khử (20%), xenlulo và tro 17% [2]. Độ pH trong lớp nhớt tùy theo độ chín của quả, thƣờng từ 5,6-5,7, đôi khi 6,4 trong lớp nhớt đặc biệt có men pectaza phân giải pectin trong quá trình lên men. Thành phần hóa học vỏ trấu gồm: Hợp chất có dầu (0,35%), protein (0,22- 1,46%), xenlulo (61,8-67,8%), hemixenlulo (11,6%), chất tro (0,96-3,3%), đƣờng 27%, pantosan 0,2%. Trong vỏ trấu có một ít caffeine, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô [2].

Cà phê nhân ở dạng thƣơng phẩm gồm có: nƣớc, khoáng, lipid, protein, gluxit. Ngoài ra còn có những chất khác mà ta thƣờng gặp trong thực vật là những acid hữu cơ chủ yếu nhƣ acid clorogenic và càc ankaloit. Ngoài ra trong nhân cà phê còn có một lƣợng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và các cấu tử gây mùi thơm. Hiện nay ngƣời ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm của cà phê.

Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B nhƣ B1, B2, B6, B12 và các loại acid hữu cơ là tiền vitamin. Cà phê nhân có một thành phần hóa học rất phức tạp. Khi trái cà phê chín đƣợc hái, hạt chứa chừng 48 - 50% ẩm và 50 - 52% chất khô. Các thành phần chủ yếu của hạt cà phê gồm: Cacbonhydrate, hợp chất Nitơ, Chlorogenic Acid, hợp chất hƣơng cà phê, Cacboxylic Acid, các chất khoáng [2].

Sản phẩm cà phê trên thế giới Theo thống kê 6 tháng cuối năm 2020 của Tổ chức chế biến cà phê quốc tế thì các nhà sản xuất cà phê chính trên thế giới là Brazil, sau đó là Việt Nam, Columbia, Indonesia, Ethiopia và Ấn Độ [19]. Tổng sản lƣợng cà phê đã tăng từ 128.000 bao từ năm 2008 lên 145. Tại Úc và Nhật Bản nhu cầu về cà phê đặc sản đã tăng lên khi nhu cầu tiêu dùng toàn cầu tăng. Vì vậy, có thể nói rằng không tồn tại biên giới giữa các quốc gia trong nhu cầu thƣởng thức cà phê của khách hàng.

Cà phê là mặt hàng đƣợc giao dịch trên các giao dịch kỳ hạn và giao dịch hàng hoá quan trọng nhất, ở London và New York [20]. Cà phê Arabica chiếm khoảng 64%, trong khi Robusta chiếm khoảng 35% sản lƣợng của thế giới; các loại cà phê khác không có giá trị thƣơng mại nhƣ Coffea Excelsa, Coffea Liberica, Caffea Stenophylla chỉ chiếm 1% [33].