Nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnua nghiên cứu xử lý phế phụ phậm sau sản xuất tinh bột sẵn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề

• Tác giả: Nguyễn Thị Sáng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Minh
• Trường học: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 3. DANH MỤC BẢNG
• 4. DANH MỤC HÌNH
• 5. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 6. THESIS ABSTRACT
• 7. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 8. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 9. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 10. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 11. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
• 12. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 12.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
• 12.1.1. Tình hình sản xuất và chế biến sắn trên thế giới

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm tinh bột sắn

Nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm tinh bột sắn nhằm mục đích tạo ra cồn sinh học và phân bón hữu cơ đang trở thành một xu hướng quan trọng trong nông nghiệp bền vững. Phế phụ phẩm từ quá trình sản xuất tinh bột sắn không chỉ là nguồn nguyên liệu dồi dào mà còn chứa nhiều chất dinh dưỡng có thể tái sử dụng. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn góp phần vào việc phát triển nền nông nghiệp bền vững.

1.1. Tình hình sản xuất tinh bột sắn tại Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước sản xuất tinh bột sắn lớn nhất thế giới. Sản lượng tinh bột sắn đạt khoảng 9,87 triệu tấn/năm, đứng thứ ba toàn cầu. Tuy nhiên, việc sản xuất này cũng tạo ra một lượng lớn phế phụ phẩm, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường.

1.2. Lợi ích của việc xử lý phế phụ phẩm

Xử lý phế phụ phẩm không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra cồn sinh học và phân bón hữu cơ. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí sản xuất mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng cho đất trồng.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý phế phụ phẩm tinh bột sắn

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc xử lý phế phụ phẩm tinh bột sắn vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như công nghệ xử lý chưa hoàn thiện, chi phí cao và thiếu nguồn lực nghiên cứu là những rào cản lớn. Để vượt qua những thách thức này, cần có sự đầu tư và nghiên cứu sâu hơn.

2.1. Công nghệ xử lý phế phụ phẩm hiện tại

Công nghệ xử lý phế phụ phẩm hiện tại chủ yếu dựa vào các phương pháp truyền thống, chưa tối ưu hóa được hiệu suất. Việc áp dụng công nghệ sinh học có thể là giải pháp hiệu quả hơn.

2.2. Chi phí và nguồn lực cho nghiên cứu

Chi phí cho nghiên cứu và phát triển công nghệ mới là một trong những thách thức lớn. Cần có sự hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức để thúc đẩy nghiên cứu trong lĩnh vực này.

III. Phương pháp nghiên cứu hiệu quả trong sản xuất cồn sinh học

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp sinh học để xử lý phế phụ phẩm tinh bột sắn nhằm tạo ra cồn sinh học. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng vi sinh vật có khả năng phân giải chất hữu cơ và lên men để tạo ra sản phẩm có giá trị.

3.1. Sử dụng vi sinh vật trong quá trình lên men

Vi sinh vật như Bacillus subtilis và các giống nấm men có khả năng phân giải chất hữu cơ cao, giúp tăng hiệu suất sản xuất cồn sinh học. Việc lựa chọn chủng vi sinh vật phù hợp là rất quan trọng.

3.2. Quy trình lên men và điều kiện tối ưu

Quy trình lên men cần được tối ưu hóa về pH, nhiệt độ và thời gian để đạt được hiệu suất cao nhất. Các nghiên cứu cho thấy rằng điều kiện yếm khí là cần thiết để tối ưu hóa quá trình lên men.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cồn sinh học và phân bón hữu cơ

Cồn sinh học và phân bón hữu cơ từ phế phụ phẩm tinh bột sắn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong nông nghiệp. Chúng không chỉ giúp cải thiện năng suất cây trồng mà còn bảo vệ môi trường.

4.1. Tác động của cồn sinh học đến môi trường

Cồn sinh học là nguồn năng lượng tái tạo, giúp giảm thiểu ô nhiễm không khí và khí thải. Việc sử dụng cồn sinh học thay thế cho nhiên liệu hóa thạch là một giải pháp bền vững.

4.2. Lợi ích của phân bón hữu cơ cho cây trồng

Phân bón hữu cơ từ bã thải sau lên men giúp cải thiện chất lượng đất, tăng cường độ phì nhiêu và giảm thiểu sâu bệnh. Nghiên cứu cho thấy rằng cây trồng sử dụng phân bón hữu cơ có năng suất cao hơn so với cây trồng không sử dụng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu xử lý phế phụ phẩm tinh bột sắn để sản xuất cồn sinh học và phân bón hữu cơ là một hướng đi tiềm năng cho nông nghiệp bền vững. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ để tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế.

5.1. Tương lai của sản xuất cồn sinh học

Sản xuất cồn sinh học từ phế phụ phẩm tinh bột sắn có tiềm năng lớn trong việc phát triển năng lượng tái tạo. Cần có chính sách hỗ trợ và đầu tư cho nghiên cứu trong lĩnh vực này.

5.2. Định hướng phát triển phân bón hữu cơ

Phân bón hữu cơ từ bã thải sau lên men không chỉ giúp cải thiện năng suất cây trồng mà còn bảo vệ môi trường. Cần có các chương trình giáo dục và tuyên truyền để nâng cao nhận thức về lợi ích của phân bón hữu cơ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ SÁNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM SAU SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN ĐỂ TẠO CỒN SINH HỌC VÀ PHÂN BÓN HỮU CƠ Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Minh NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, do bản thân thực hiện. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Sáng i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình, sự đóng góp quý báu của nhiều cá nhân và tập thể. Trước hết, tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Thị Minh – Giảng viên Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, góp ý, chỉnh sửa để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các anh chị Kĩ thuật viên phòng thí nghiệm JICA - Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình làm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám đốc Nhà máy sản xuất tinh bột sắn xã Công Thành, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện khảo sát và lấy mẫu nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện và hoàn thành đề tài. Tôi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, các cán bộ đồng nghiệp và bạn bè đã động viên và là chỗ dựa vững chắc để tôi yên tâm học tập hoàn thành khóa học. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Sáng ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan.

ii Mục lục. iii Danh mục từ viết tắt. vi Danh mục bảng. vii Danh mục hình.

viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Yêu cầu của đề tài. Tổng quan tài liệu.

Tình hình sản xuất và chế biến sắn trên thế giới và Việt Nam. Tình hình sản xuất và chế biên sắn trên thế giới. Tình hình sản xuất và chế biến sắn ở Việt Nam. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học trên thế giới và Việt Nam.

Khái niệm cồn sinh học. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học trên thế giới. Tình hình sản xuất và nhu cầu sử dụng cồn sinh học ở Việt Nam. Hiện trạng sản xuất tinh bột sắn và phế thải sau sản xuất.

Hiện trạng sản xuất tinh bột sắn. Phế thải sau sản xuất tinh bột sắn. Tác động của phế thải sau sản xuất tinh bột sắn tới môi trường. Các biện pháp xử lý phế thải nông nghiệp và phế thải sau sản xuất tinh bột sắn.

Vai trò của phân bón hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp. Tác dụng cải tạo tính chất đất. 18 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Vai trò cung cấp chất dinh dưỡng cho cây.

Vai trò trong vòng tuần hoàn vật chất tự nhiên và bảo vệ môi trường. Cơ sở khoa học của việc sản xuất cồn sinh học và xử lý phế thải thành phân bón hữu cơ. Cơ sở khoa học của việc phân giải chuyển hóa chất hữu cơ và thủy phân nguyên liệu. Cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón hữu cơ.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp. Phương pháp phân tích thành phần phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn.

Phương pháp tuyển chọn các chủng giống VSV. Xác định tỷ lệ cồn tạo thành bằng thiết bị Gas chromatograph. Đánh giá chất lượng của phân bón hữu cơ tái chế từ bã thải sau lên men theo các phương pháp thông dụng hiện hành. Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên cây rau xà lách.

Kết quả nghiên cứu được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTART và Exel. Kết quả và thảo luận. Tình hình sản xuất tinh bột sắn và xử lý phế thải sản xuất tinh bột sắn tại nhà máy sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An.

Tình hình xử lý phế thải sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Đặc điểm của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn. Tuyển chọn các chủng giống vi sinh vật chịu nhiệt có khả năng phân giải chuyển hóa chất hữu cơ cao và lên men tạo cồn sinh học. Ảnh hưởng của pH đến điều kiện nhân sinh khối của VSV.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điều kiện nhân sinh khối của VSV. 41 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp không khí đến điều kiện nhân sinh khối của VSV. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến điều kiện nhân sinh khối của VSV.

Thử nghiệm tiền xử lý nguyên liệu (phế thải sau sản xuất tinh bột sắn) và lên men tạo cồn sinh học, xác định hiệu quả sinh cồn. Chất lượng phân hữu cơ vi sinh tái chế sau lên men. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh. Theo dõi diễn biến của đống ủ.

Đánh giá chất lượng phân bón hữu cơ tái chế. Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ trên rau xà lách. Hiệu quả của phân bón hữu cơ đến sinh trưởng và phát triển của rau xà lách. Hiệu quả của phân bón hữu cơ đến tính chất của đất.

Kết luận và kiến nghị. 54 Tài liệu tham khảo. 58 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa Tiếng Việt CNH – HĐH Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa CT Công thức ĐC Đối chứng FAO Tổ chức Nông – Lương Liên Hợp Quốc TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH Trách nhiệm hữu hạn VSV Vi sinh vật VSVTS Vi sinh vật tổng số vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Mười quốc gia hàng đầu về diện tích và sản lượng sắn.

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn 1995 – 2011. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của các vùng sinh thái Việt Nam năm 2011. Các tính chất vật lý quan trọng của ethanol. Môi trường xác định hoạt tính enzyme.

Tình hình sản xuất nguyên liệu sắn phục vụ cho hoạt động sản xuất tinh bột sắn tại tỉnh Nghệ An. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Tính chất của phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn. Đặc tính sinh học của các chủng giống VSV được tuyển chọn.

Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của VSV. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của VSV. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp khí đến sinh khối VSV. Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy sinh khối VSV.

Điều kiện nhân sinh khối VSV. Hiệu quả lên men cồn sinh học từ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn nhờ VSV. Chất lượng của đống ủ sau 30 ngày. Chất lượng của phân bón hữu cơ.

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh tái chế đến sinh trưởng và phát triển của rau xà lách. Chất lượng đất sau thí nghiệm. 51 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 2. Cấu trúc của xenlulo.

Tình hình xử lý phế thải sau sản xuất tinh bột sắn trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh. Đồ thị theo dõi diễn biến nhiệt độ đống ủ ở hai công thức. Cây rau ăn lá ở 3 công thức sau 25 trồng.

51 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Mục đích của nghiên cứu nhằm xử lý phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắn để tạo cồn sinh học và phân bón hữu cơ, hướng tới kết quả giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn nguyên liệu hữu cơ, góp phần phát triển một nền nông nghiệp bền vững. Kết quả đạt được cho thấy hai tổ hợp vi sinh vật đã tuyển chọn đều có hoạt tính sinh học cao với khả năng sinh trưởng và phát triển khá tốt, có tính bền nhiệt, có thể sinh trưởng trên nhiều nguồn C và N khác nhau. Đặc biệt, các giống nấm men có khả năng lên men rất tốt. Các chủng giống vi sinh vật đó bao gồm: tổ hợp các giống vi khuẩn (Bacillus subtilis), nấm mốc (Mucor, Aspergillus niger), xạ khuẩn (Streptomyces) và các giống nấm men (Saccharomyces sp1, Saccharomyces sp2, S.

Thực nghiệm xử lý phế thải và lên men bằng tổ hợp vi sinh vật chứng tỏ rằng hoạt động của các giống vi sinh vật hữu ích trong quá trình lên men đã thực hiện phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ trong bã thải thành dạng dinh dưỡng dễ tiêu và tăng sinh khối của vi sinh vật. Quá trình lên men được thực hiện trong điều kiện yếm khí, cùng với việc bổ sung vi sinh vật gián đoạn hai lần phù hợp với quy trình xử lý cho kết quả sinh cồn khá tốt, đạt 2,56 (g/100g), cao gấp 20 lần so với công thức đối chứng (không có sự tham gia của các giống vi sinh vật). Bã thải sau lên men được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình sản xuất phân bón hữu cơ nhằm khép kín chu trình sản xuất, hướng tới hiệu quả môi trường tối ưu nhất. Chất lượng phân bón hữu cơ được đánh giá đạt tiêu chuẩn theo quy định hiện hành (Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT).

Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phân bón hữu cơ trên cây rau ăn lá so với các công thức đối chứng không bón phân và đối chứng có bón phân hóa học, thu được kết quả rất tốt.