Đề tài Nghiên cứu đánh giá tiềm năng và phương án công nghệ sử dụng năng lượng sinh khối các phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Hải Dương

LỜI MỞ ĐẦU Là một quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nhu cầu về năng lượng sử dụng cho các ngành công nghiệp và cho sinh hoạt ở Việt Nam ngày càng tăng. Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống (thủy điện, than đá, dầu mỏ...) đang ngày càng khan hiếm. Theo dự báo, trữ lượng dầu thô của thế giới sẽ cạn kiệt vào khoảng năm 2050 – 2060. Sự phụ thuộc quá nhiều vào năng lượng hoá thạch gây ra những vấn đề: an toàn nguồn năng lượng, hiệu ứng nhà kính do khí thải và sự bất ổn về chính trị và chủ nghĩa khủng bố thế giới. Những tiến bộ về khoa học và công nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) và quan tâm đến bảo vệ môi trường. Một trong số các nguồn NLTT đó là năng lượng sinh khối. Năng lượng sinh khối (NLSK) là nguồn năng lượng cổ xưa nhất đã được con người sử dụng khi bắt đầu biết nấu chín thức ăn và sưởi ấm. Ngành nông nghiệp của Việt Nam có vị trí vô cùng quan trọng với tỷ trọng chiếm 20,3% trong toàn bộ nền kinh tế, 70% dân số làm nông nghiệp. Hiện nay, Việt Nam luôn nằm trong tốp các nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới. Trong quá trình canh tác nông nghiệp, bên cạnh các sản phẩm chính luôn tạo ra một lượng lớn phụ phẩm. Nếu không được quản lý tốt nguồn phụ phẩm này chúng sẽ biến thành lượng rác thải rất lớn và gây ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng đưa nguồn NLSK vào sử dụng không chỉ thay thế nguồn năng lượng hoá thạch mà còn góp phần xử lý chất thải rắn trong môi trường hiện nay. Mặc dù ngành điện lực đã có rất nhiều cố gắng để cải thiện nhu cầu năng lượng phục vụ sinh hoạt và sản xuất, nhưng tình trạng thiếu điện trên toàn quốc, ở Việt Nam vẫn còn rất lớn. Do đó, việc nghiên cứu và đưa ra phương án hợp lý để sử dụng hiệu quả các phụ phẩm sinh khối trong nông nghiệp làm nguồn năng lượng là rất cần thiết, không chỉ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng mà còn làm giảm sức ép đến môi trường. Hải Dương là tỉnh có điều kiện tự nhiên rất thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp do đó lượng phụ phẩm nông nghiệp cũng rất lớn. Tuy nhiên, cho tới nay chưa có một nghiên cứu nào thống kê cụ thể về số lượng, thành phần, và đặc biệt là nghiên cứu đề xuất phương án sử dụng nguồn sinh khối này một cách hiệu quả. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng và phương án công nghệ sử dụng năng lượng sinh khối các phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Hải Dương” với mục tiêu: Đánh giá tiềm năng NLSK các phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch từ canh tác lúa (trấu, rơm, rạ), từ sản xuất ngô (thân, lá, lõi bắp) và từ sản xuất lạc (thân, lá, vỏ củ) trên địa bàn tỉnh Hải Dương; trên cơ sở đó đề xuất phương án công nghệ sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng sinh khối này. Nội dung chính của luận văn bao gồm: Tìm hiểu hiện trạng sản xuất một số cây nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) trên địa bàn tỉnh Hải Dương; Nghiên cứu hiện trạng thu gom và sử dụng các phụ phẩm sau thu hoạch từ các cây nông nghiệp này; Đánh giá tiềm năng NLSK các phụ phẩm này trên địa bàn tỉnh; Đo đạc, phân tích một số chỉ tiêu môi trường không khí (CH4, CO2, CO) theo thời vụ và theo các giai đoạn phát triển của cây lúa; Đề xuất phương án công nghệ sử dụng hiệu quả nguồn sinh khối này. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung 1.1.1. Khái quát sinh khối và năng lượng sinh khối Sinh khối (SK) là các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng tái tạo như cây cối, phân gia súc, … khi được đốt cháy năng lượng sinh học này được giải phóng dưới dạng nhiệt. SK được xem là một phần của chu trình cacbon. Cacbon từ khí quyển được biến đổi thành vật chất sinh học qua quá trình quang hợp của thực vật. Khi phân giải hoặc đốt cháy, cacbon quay trở lại khí quyển hoặc đất. Vì vậy cacbon khí quyển được giữ ở mức tương đối ổn định. Năng lượng sinh khối (NLSK) là năng lượng được sản sinh từ nguồn SK. Bản chất của NLSK là năng lượng Mặt trời được lưu giữ trong SK thông qua quá trình quang hợp của cây cối để biến đổi CO2 thành hiđratcacbon (đường, tinh bột, xenlulô) là những hợp chất cấu tạo nên SK. Khi sử dụng các SK này xảy ra quá trình giải phóng năng lượng tích trữ trong các hiđratcacbon và phát thải CO2 vào khí quyển. SK bao gồm nhiều dạng như thức ăn động vật, rơm rạ, vỏ trấu, gỗ vụn, chất thải từ thực phẩm ... và được phân thành 3 loại như trong Bảng 1.1 Bảng 1.1. Phân loại và các dạng sinh khối [3] Phân loại Dạng Nguồn từ mùa màng Thức ăn nuôi đông vật và cây tinh bột Sinh khối chưa sử dụng Rơm, vỏ trấu, gỗ vụn và chất thải từ gỗ Chất thải sinh khối Chất thải từ giấy, phân động vật, chất thải từ thực phẩm, chất thải từ xây dựng, chất thải lỏng và bùn cống Trong cách dùng phổ biến hiện nay, hiểu theo nghĩa nhiên liệu thì sinh khối (biomas) là nhiên liệu rắn trên cơ sở SK, còn nhiên liệu sinh học (biofuel) là những nhiên liệu lỏng được lấy từ SK và khí sinh học (biogas) là sản phẩm của quá trình phân giải yếm khí của các chất hữu cơ. Trong luận văn này chỉ đề cập đến nhiên liệu rắn từ các phụ phẩm của một số cây trồng. 1.1.2. Những con đường biến đổi sinh khối Các nhiên liệu SK được sử dụng theo 2 con đường (Hình 1.1) đó là: Đốt cháy trực tiếp để sinh nhiệt và điện; Biến đổi thành những loại nhiên liệu khác tiện dụng hơn. SINH KHỐI Biến đổi NHIÊN LIỆU Động cơ nhiệt CÔNG CƠ HỌC Pin nhiªn liÖu NHIỆT §èt ch¸y trùc tiÕp Đốt cháy ĐIỆN Động điện, máy phát điện Hình 1.1. Sơ đồ biến đổi nhiên liệu sinh khối [3] Nguồn SK rất đa dạng và phong phú vì vậy công nghệ NLSK cũng rất đa dạng. Các công nghệ NLSK có thể được chia làm 2 loại: - Công nghệ biến đổi trực tiếp SK thành năng lượng hữu ích như việc đốt trực tiếp SK để phục vụ sinh hoạt và phục vụ sản xuất; - Công nghệ trong đó SK được biến đổi thành các nhiên liệu thứ cấp khác như: đóng bánh SK, sản xuất than gỗ, khí hoá... Các công nghệ được thực hiện thông qua 3 quá trình là vật lý, nhiệt hoá và sinh học (Hình 1.2). Hình 1.2. Các con đường biến đổi sinh khối thành nhiên liệu [2] Quá trình vật lý: Thường sử dụng chất thải SK ở dạng gốc (vỏ dừa, chất hữu cơ phơi khô: mùn cưa, vỏ trấu…) đóng bánh với đường kính viên ép là 55 ÷ 65 mm, trọng lượng mỗi bánh từ 5 ÷ 50 kg. Chất lượng cháy, hiệu suất thu hồi nhiệt cao hơn khi đốt củi hoặc đốt than hầm. Về phương diện kinh tế giá thành vẫn còn cao so với đốt vật liệu trước khi ép. Tuy nhiên, quá trình này tạo thuận lợi cho việc vận chuyển vì thể tích chất phế thải được thu nhỏ. Quá trình nhiệt hoá - Đốt cháy: Đốt là quá trình xử lý biến đổi SK hoặc chất thải thành nhiệt và hơi nước. Năng lượng được sản xuất ra thường chỉ là một sản phẩm thứ cấp bên cạnh quá trình này. Mặt khác nhiệt và hơi nước sản xuất ra có thể biến đổi sang điện hoặc được trực tiếp sử dụng như nguồn năng lượng. Các hệ thống đốt SK chủ yếu được thiết kế cho gỗ và phụ phẩm nông nghiệp. Trong nhiều nước công nghiệp phát triển, chất thải rắn cũng được đốt để giảm lượng chất thải và sử dụng năng lượng được tạo ra. Đây là công nghệ hiện đại vì vậy chi phí đầu tư cao; - Khí hoá: Nhiệt độ trong quá trình khí hoá tương đối cao. Lượng không khí cung cấp vào quá trình này hạn chế (oxy hoá một phần) sẽ biến SK thành nhiên liệu khí (50% là N, 20% là CO và 15% H2). Khí tạo ra với nhiệt trị thấp, được sử dụng trong làm khô, kéo tuốcbin khí hoặc làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong; - Nhiệt phân: Là quá trình biến đổi SK thành 3 phần: nhiên liệu lỏng, hỗn hợp khí gọi là “khí phát sinh” và các chất thải rắn. Quá trình nhiệt phân SK với nhiệt độ cao, mức độ oxy hoá thấp, không được cháy hoàn toàn do nhiệt phân nhanh và phát sáng. Quá trình sinh học - Lên men rượu: Đường, cặn và các chất hữu cơ xenlulô được biến đổi nhờ vi khuẩn và chuyển sang các sản phẩm có gốc rượu cồn. Sản phẩm êtanol tương đối tinh khiết sau khi được chưng cất. Công nghệ này phát triển rộng vì rượu được dùng phổ biến . Do đòi hỏi vốn đầu tư lớn và cần nhiều nguyên liệu đầu vào nên công nghệ lên men chưa có hiệu quả cao; - Phân giải yếm khí: Ủ chất thải trong hầm là một quá trình vi sinh tự nhiên làm phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí (thiếu oxy). Điều này xảy ra ở các hệ thống không được kiểm soát như trong các đống phế thải, các bãi rác hoặc trong điều kiện có kiểm soát (như các lò khí sinh học, các bãi rác có kiểm soát v.v…). Mục đích chính của công nghệ yếm khí là tạo ra khí năng lượng cao (chứa đến 70% khí CH4); tạo ra phân và làm giảm ô nhiễm môi trường. Quá trình yếm khí được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải công nghiệp và các chất thải dạng bùn sệt, phân dùng trong nông nghiệp. Việc xử lý chất thải rắn (các chất hữu cơ đã được phân tách ra) là ứng dụng tương đối mới, nhưng được phổ cập nhanh vì có ưu điểm là tạo ra năng lượng. 1.1.3. Những ưu điểm và hạn chế của nhiên liệu sinh khối Ưu điểm: Có khả năng tái tạo; Được dự trữ trong nhiều nguồn; Có khả năng lưu trữ: có thể được biến đổi thành dạng năng lượng khác ; Hạn chế sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hoá thạch; Hạn chế sự gia tăng ô nhiễm môi trường từ các chất thải của năng lượng hoá thạch; Việc sử dụng NLSK giúp tận dụng được các chất thải SK góp phần làm sạch môi trường. Trong Bảng 1.2 đưa ra một số các chỉ tiêu so sánh NLSK với các nguồn NLTT khác. Bảng 1.2. Năng lượng sinh khối so với các nguồn năng lượng tái tạo khác [3] Chỉ tiêu so sánh Nguồn năng lượng Mặt trời Gió Sinh khối Tổng đầu tư (triệu USD) 1.830 12.700 6.300 Quy mô nhà máy (kW) 1.000.000 10.000.000 10.000.000 Tỷ lệ hoạt động hàng năm (%) 12 20 70 Công suất điện phát hàng năm (M kw/h) 1.100 17.500 61.300 Đơn vị đầu tư (USD/kW) 1,66 0,72 0,1 Hạn chế: Hiệu suất sinh năng lượng thấp (7 ÷ 11%) do công nghệ sản xuất cũng như bản thân khả năng sinh năng lượng của các phụ phẩm SK; Phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết, khí hậu; Việc thu gom tập trung và lưu trữ gặp khó khăn; Quá trình chuyển đổi năng lượng phức tạp; Chịu sức ép từ các nhu cầu sử dụng SK khác. 1.1.4. Hàm lượng nước và năng suất nhiệt của sinh khối 1.1.4.1. Hàm lượng nước của sinh khối và lựa chọn quá trình chuyển đổi sinh khối Hàm lượng nước trong SK được lấy từ polime tự nhiên. Giá trị hàm lượng nước khác nhau rất lớn phụ thuộc vào loại SK (giấy: 20%, chất thải động vật, chất cặn bã lên men rượu và bùn cống: 98 ¸ 99%). Mối quan hệ giữa hàm lượng nước và năng suất nhiệt của SK được thể hiện trên Hình 1.3. Hàm lượng nước trong gỗ tươi khoảng 50%, khi phơi khô còn khoảng 30% và đến mức tối đa lượng nước còn khoảng 20%. Hình 1.3. Hàm lượng nước và năng suất nhiệt của sinh khối [16] Các SK có hàm lượng nước khác nhau có các quá trình chuyển đổi năng lượng khác nhau (Hình 1.4). Đối với những SK khô (dưới 50%) có thể đốt trực tiếp bằng lò hơi tạo hơi nước nóng để phát điện. Những SK có chứa hàm lượng nước cao (trên 75%) như: chất thải động vật, chất cặn bã lên men rượu và bùn cống hiệu quả sinh nhiệt thấp, nên phương pháp phổ biến hiện nay là quá trình lên men êtanol và khí mêtan. Hình 1.4. Lựa chọn quá trình chuyển đổi SK theo hàm lượng nước [15] 1.1.4.2. Năng suất nhiệt của sinh khối Năng suất nhiệt của SK bằng khoảng một nửa năng suất nhiệt của nhiên liệu hoá thạch tuy nhiên hàm lượng lưu huỳnh trong SK và tro gỗ rất thấp (Hình 1.5). Do vậy, sử dụng nguyên liệu SK có lợi cho môi trường hơn. Hình1.5. So sánh một số thành phần trong nhiên liệu hoá thạch và SK [16] Trong Bảng 1.3 đưa ra giá trị sinh nhiệt của nhiên liệu SK và nhiên liệu hoá thạch. Bảng 1.3. Giá trị sinh nhiệt của nhiên liệu SK và nhiên liệu hoá thạch [3] TT Nguồn nhiên liệu Độ ẩm % Giá trị sinh nhiệt MJ/Kg Kcal/Kg Nhiên liệu sinh khối 1 Gỗ (ướt, cắt cành) 40 10,9 2.604 2 Gỗ (khô, để nơi ẩm thấp) 20 15,5 3.703 3 Gỗ khô 15 16,6 3.965 4 Gỗ thật khô 0 20,0 4.778 5 Bã mía (với độ ẩm cao) 50 8,2 1.960 6 Bã mía (khô) 13 16,2 3.870 7 Than củi 5 29,0 6.928 8 Vỏ cà phê (khô) 12 16,0 3.823 9 Vỏ trấu (khô) 9 14,4 3.440 10 Vỏ lúa mì 12 15,2 3.631 11 Thân cây ngô 12 14,7 3.512 12 Lõi, bẹ ngô 11 15,4 3.679 13 Thân, vỏ lạc (khô) 12 14,3 3.415 14 Vỏ dừa 40 9,8 2.341 15 Sọ dừa 13 17,9 4.276 16 Phân gia súc đóng thành bánh 12 12,0 2.867 17 Rơm rạ 12 ¸ 20 14,6 ¸ 15,0 3.488 ¸ 3.583 18 Mùn cưa (gỗ) 12 ¸ 20 18,5 ¸19,0 4.420 ¸ 4.778 19 Vỏ hạt điều 11 ¸12 24,0 ¸ 25,0 5.056 Nhiên liệu hoá thạch 1 Than antracie 5 ¸ 6 31,4 7.502 2 Than bitum 5 ¸ 6 29,3 7.000 3 Than nâu - 11,3 2.700 4 Than đá - 25 5.972 5 Khí đốt (gas) - 40 9.555 6 Dầu diezen - 35 8.361 Dưới đây là hình dạng và kích cỡ một số vật liệu sinh khối (Hình 1.6) Hình 1.6. Hình dạng và kích cỡ một vài vật liệu sinh khối 1.2.Tình hình nghiên cứu và sử dụng sinh khối trên thế giới Những nước phát triển trong nhiều năm qua đã và đang thực hiện những chương trình rộng lớn về lĩnh vực phát triển các nguồn NLTT. Theo dự báo của cơ quan năng lượng thế giới đến năm 2020 tỷ lệ các nguồn NLTT trong cân bằng năng lượng thế giới sẽ đạt khoảng 20%, trong đó tỷ lệ SK là trên một phần ba. Người ta thường áp dụng những phương pháp sau đây để biến đổi SK một cách kinh tế và hợp lý thành nhiên liệu và năng lượng thuận tiện. Biến đổi nhiệt hoá (đốt trực tiếp, nhiệt phân, khí hoá); Biến đổi theo công nghệ sinh học (thu được các loại cồn nguyên tử thấp); Chế biến nhiệt hoá và cơ học thành nhiên liệu đóng bánh. Phương pháp biến đổi nhiệt hoá đối với sinh khối là đốt trực tiếp Trong nông nghiệp để sấy khô và tăng cường quạt gió cho nông phẩm người ta sử dụng rộng rãi các máy cấp nhiệt công suất từ 0,25 ¸ 2,5MW. Chúng được sản xuất ra để chạy bằng dầu hoặc khí hợp bộ với các thiết bị sấy trong đó có các thiết bị sấy lúa năng suất từ 2,5 ¸ 50T/h, chúng còn được sử dụng để sưởi cho gia cầm, ấp trứng, cho nhà kính...  Song song với các công nghệ đốt trực tiếp người ta nghiên cứu triển khai các công nghệ đốt 2 giai đoạn, nhiên liệu rắn sơ bộ được khí hoá, còn khí thu được đốt trong lò. Việc đốt 2 giai đoạn càng ngày càng phổ biến rộng rãi bởi vì nó cho phép nghiên cứu triển khai các thiết bị hoạt động với hiệu suất cao, có tính linh hoạt hơn khi thay đổi các chế độ hoạt động của các thiết bị sử dụng nhiệt, ô nhiễm môi trường ít hơn và ít đòi hỏi về chất lượng nhiên liệu. Ở Liên Bang Nga: những công tác thử nghiệm chủ yếu về đốt các phế liệu thảo mộc đã được tiến hành trên thiết bị thí nghiệm công suất 0,3 ¸ 0,5MW với thiết bị buồng đốt thử nghiệm công nghiệp công suất gần 1,5MW tại công ty nông nghiệp “Kavkaz” thuộc vùng Krasnodar và tại trạm thử nghiệm thuộc Viện Cơ giới hoá nông nghiệp L.B.Nga ở thành phố Armavir. Thiết bị buồng đốt công suất 1,5MW đã được nghiên cứu triển khai làm mẫu thử đầu tiên cho các thiết bị công suất lớn hơn (tới 5MW) và đã cho phép thực hiện các chế độ đốt cháy khác nhau đối với hàng loạt nhiên liệu với các đặc tính cơ lý khác biệt nhau và nhiệt trị khác nhau. Tình hình sản xuất điện sinh học trên thế giới Do sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ điện năng đồng thời dần cạn kiệt các nguồn năng lượng như than, dầu mỏ ..., các nước trên thế giới đều hết sức quan tâm đến các nguồn NLTT. Tại Hội nghị quốc tế về các nguồn năng lượng mới tổ chức tại Bon (Đức), tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của LHQ (FAO) cho rằng nên sử dụng các nguồn năng lượng sinh học (than củi, bã mía, rơm rạ, vỏ trấu, các chất dư thừa không dùng đến của nông nghiệp và lâm nghiệp..) nhằm tạo ra nhiệt lượng, khí gas, dầu sinh học, điện sinh học và gas sinh học. Ước tính tới năm 2020, sản lượng điện sinh học của thế giới là hơn 30.000 MW. Hiện nay, trên thế giới có 3 phương pháp biến đổi thành điện sinh khối: 1. Sản xuất điện SK là việc sử dụng SK (biomass) để tạo ra điện năng. Phần lớn các nhà máy điện sinh học trên thế giới sử dụng hệ thống đốt SK trực tiếp để tạo hơi nước làm quay tuốc bin và sản sinh thành điện nhờ máy phát điện; 2. Loại sản xuất điện SK thứ hai cũng được quan tâm nhiều do có thể sử dụng các hệ thống đồng đốt cháy liên quan tới việc sử dụng SK như một nguồn năng lượng bổ sung trong các nồi hơi hiệu quả cao cho các nhà máy điện đốt than; 3. Loại thứ ba được quan tâm là hệ thống khí hoá sử dụng nhiệt độ cao và môi trường hiếm oxy để biến SK thành khí sinh học (hỗn hợp gồm hydro, CO và metan) để cung cấp nhiên liệu cho tuốc bin khí để sản xuất điện năng. Cũng có một số nhà máy điện sử dụng chu trình khác. Chẳng hạn, như nhiên liệu SK được biến thành các loại khí đốt điều áp, nóng với không khí trong buồng khí hoá và sau đó được đưa vào tuốc bin để sản xuất điện. Mỹ hiện đang là nước sản xuất điện từ SK lớn nhất thế giới. Hơn 350 nhà máy điện sinh học sử dụng chất thải từ nhà máy giấy, nhà máy cưa, sản phẩm phụ nông nghiệp, cành lá từ các vườn cây ăn quả, sản xuất trên 7.500MW điện mỗi năm, đủ để cung cấp cho hàng triệu hộ gia đình, đồng thời tạo ra 66.000 việc làm. Với các công nghệ tiên tiến hiện đang được phát triển hiện nay sẽ giúp ngành điện SK tại Mỹ sản xuất trên 13.000MW vào năm 2010 và tạo thêm 100.000 việc làm. Năng lượng SK chiếm 4% tổng năng lượng được tiêu thụ ở Mỹ và 45% năng lượng tái sinh. Ở Tây Ban Nha, nhà máy sản xuất điện sinh học từ cặn dầu ô-liu ở vùng Andalousie, có trị giá khoảng 20 triệu euro đã được đưa vào hoạt động. Tại đây cặn dầu ô-liu được xử lý thành nhiên liệu sinh học và nhiên liệu này được đốt để tạo điện năng. Các nhà máy điện sử dụng ô-liu tại Andalucia hiện sản xuất đủ điện cho khoảng 130.000 hộ gia đình. Ở châu Âu, các nhà khoa học đang nghiên cứu xây dựng các nhà máy sản xuất điện tương tự tại các vùng sản xuất nhiều dầu ôliu, như ở Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha và Pháp... Nước Nhật đã dự định tăng sản lượng điện năng SK từ 218.000 kW trong năm 2002 lên 330.000 kW tới năm 2010. Người ta đã ước tính rằng tác động kinh tế tổng thể như tạo ra công ăn việc làm và các phương tiện khác liên quan đến công nghiệp sinh khối có thể đạt đến 300 tỷ yên ở Nhật. Một số ứng dụng khác Cộng hoà Ấn độ: có diện tích đất canh tác là 99.972.000 ha, chiếm 57% diện tích đất tự nhiên, là một nước có sản lượng nông nghiệp tương đối cao nên phụ phẩm sau thu hoạch rất nhiều. Tuy nhiên, Ấn Độ có một số biện pháp tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp như: Rơm làm ván xây dựng, làm đệm lót bao bì đóng gói. Trấu được dùng làm nguyên liệu sản xuất axit pripionic, phenol, cresol, glucose, silicol carbie. Rơm, trấu cũng được sử dụng làm chất đốt sinh hoạt, làm thức ăn cho gia súc, sản xuất phân bón. Trung Quốc: hàng năm, ngành công nghiệp luyện kim Trung Quốc sử dụng 10.000 tấn rơm làm vật liệu cách nhiệt. Có tới 50% sản lượng rơm của Trung Quốc được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy. Có những thời kỳ, trấu cung cấp tới 80% năng lượng cho các hệ thống sấy nông sản của Trung Quốc (1 kg trấu tương đương với 0,23 lít dầu diesel), 50% sản lượng trấu được nghiền nhỏ dùng làm phối liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi ở Trung Quốc. 1.3.Tình hình nghiên cứu sử dụng sinh khối trong nước 1.3.1. Tiềm năng SK của Việt Nam Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi với khí hậu nhiệt đới gió mùa, đây là điều kiện tốt cho sự phát triển của các loài thực vật. Việt Nam cũng là một nước nông nghiệp nên nguồn SK từ phụ phẩm nông nghiệp phong phú, dồi dào (Bảng 1.4 và Bảng 1.5). Bảng 1.4. Tiềm năng năng lượng từ gỗ Nguồn cung cấp Tiềm năng (triệu tấn) Dầu tương đương (triệu toe) Tỷ lệ (%) Rừng tự nhiên 6,842 2,390 27,2 Rừng trồng 3,718 1,300 14,8 Đất không rừng 3,850 1,350 15,4 Cây trồng phân tán 6,050 2,120 24,1 Cây công nghiệp & ăn quả 2,400 0,840 9,6 Phế liệu gỗ 1,649 0,580 6,6 TỔNG 25,090 8,780 100,0 ( Nguồn: Viện năng lượng Việt Nam, 2005) Bảng 1.5. Tiềm năng năng lượng từ một số các phụ phẩm nông nghiệp Nguồn cung cấp Tiềm năng (triệu tấn) Dầu tương đương (triệu toe) Tỷ lệ (%) Rơm rạ 32,52 7,30 60,4 Trấu 6,50 2,16 17,9 Bã mía 4,45 0,82 6,8 Các loại khác 9,00 1,80 14,9 TỔNG 53,43 12,08 100,0 (Nguồn: Viện năng lượng Việt Nam, 2005) 1.3.2. Hiện trạng sử dụng sinh khối ở Việt Nam Hiện nay khoảng 3/4 SK được sử dụng phục vụ đun nấu gia đình với các bếp đun cổ truyền hiệu suất thấp. Bếp cải tiến tuy đã được nghiên cứu thành công nhưng chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ có một vài dự án nhỏ, lẻ tẻ ở một số địa phương. Trong tổng tiêu thụ năng lượng, NLSK chiếm vai trò rất lớn (Bảng 1.6). Việc sử dụng NLSK theo lĩnh vực và theo năng lượng cuối cùng được đưa ra trong Bảng 1.7 và Bảng 1.8. Bảng 1.6. Vai trò của năng lượng sinh khối trong tổng tiêu thụ năng lượng [3] Năm Tổng tiêu thụ năng lượng trong năm (koe) Tiêu thụ năng lượng (koe) Tỷ lệ trong tổng năng lượng (%) Gỗ củi Tổng SK Gỗ củi Tổng SK 1985 14.286 4.748 10.766 33 75 1986 14.976 5.086 11.069 34 74 1987 15.929 5.280 11.492 33 72 1988 15.683 5.355 11.655 34 74 1989 15.904 5.532 12.039 35 75 1990 16.879 5.693 12.390 34 73 1991 17.108 5.830 12.678 34 74 1992 18.026 6.339 12.938 35 71 1993 19.312 7.030 13.564 36 70 1994 19.088 7.700 13.600 40 71 1995 20.735 8.430 13.630 40 65 Bảng 1.7. Sử dụng sinh khối theo lĩnh vực [3] Lĩnh vực Tổng tiêu thụ (koe) Tỷ lệ (%) Gia đình 10667 76,2 Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp 3333 23,8 Tổng 14000 100,0 Bảng 1.8. Sử dụng sinh khối theo năng lượng cuối cùng [3] Năng lượng cuối cùng Tổng tiêu thụ (koe) Tỷ lệ (%) Nhiệt Bếp đun 10667 76,2 Lò nung 903 6,5 Lò đốt 2053 14,7 Điện Đồng phát 377 2,7 Tổng 14000 100,0 Việc sử dụng SK ở Việt Nam đang ngày càng được quan tâm và phát triển trong một số lĩnh vực như: Sản xuất vật liệu xây dựng, gốm sứ: hầu hết dùng các lò tự thiết kế theo kinh nghiệm, đốt bằng củi hoặc trấu, chủ yếu ở phía Nam; Sản xuất đường: tận dụng bã mía để đồng phát nhiệt và điện ở tất cả 43 nhà máy đường trong cả nước với trang thiết bị nhập từ nước ngoài. Mới đây Viện Cơ điện nông nghiệp đã nghiên cứu thành công dây chuyền sử dụng phụ phẩm SK đồng phát điện và nhiệt để sấy. Viện đã lắp đặt được 7 hệ thống và hiện đang triển khai ứng dụng ở các tỉnh; Sấy lúa và các nông sản: hiện ở Đồng bằng sông Cửu long có hàng vạn máy sấy đang hoạt động. Những máy sấy này do nhiều cơ sở trong nước sản xuất và có thể dùng trấu làm nhiên liệu. Riêng dự án Sau thu hoạch do Đan Mạch tài trợ triển khai từ 2001 đã có mục tiêu lắp đặt 7000 máy sấy; Công nghệ cacbon hoá SK sản xuất than củi được ứng dụng ở một số địa phương phía Nam nhưng theo công nghệ truyền thống, hiệu suất thấp; Một số công nghệ khác như đóng bánh SK, khí hoá trấu hiện ở giai đoạn nghiên cứu, thử nghiệm; Các nhà nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu công nghệ lọc hoá dầu (Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh) với đề tài: “Công nghệ Biomass - hướng đến một nền nông nghiệp không chất thải và phát triển bền vững” đã tinh chế phụ phẩm nông nghiệp thành nguồn năng lượng sinh học; Viện Thổ nhưỡng và Nông hóa: đã nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp trong cơ cấu cây trồng có lúa nhằm nâng cao độ phì nhiêu đất, giảm sử dụng phân khoáng khi mà giá phân bón ngày càng tăng. Các nghiên cứu được tiến hành trên các loại đất: bạc màu, cát biển, đất phù sa [Sông Hồng, sông Dinh (Khánh Hoà), sông Cửu Long (trên nền phèn-tại Cần Thơ)] đối với 2 cơ cấu trong hệ thống cây trồng có lúa: (1) Lúa xuân-Lúa mùa-Ngô đông (Bắc Giang, Hà Tây, Nghệ An) và (2) Lúa đông xuân-Lúa xuân hè-Lúa hè thu (Khánh Hoà, Cần Thơ). Vùi phụ phẩm nông nghiệp đã cải thiện độ phì nhiêu đất (hàm lượng chất hữu cơ, đạm, lân và kali dễ tiêu, dung tích hấp thu, thành phần cơ giới, độ xốp, độ ẩm, vi sinh vật tổng số, vi sinh vật phân giải xenlulô, vi sinh vật phân giải lân và vi sinh vật cố định đạm), đã tăng năng suất 6-12% so với không vùi. Vùi  phụ phẩm nông nghiệp có thể thay thế lượng phân chuồng cần bón cho cây trồng trong cơ cấu có lúa; giảm được 20%  lượng phân đạm, lân và 30% lượng phân kali mà năng suất vẫn không giảm so với không vùi phụ phẩm. Hiệu quả kinh tế tương đương với bón đầy đủ phân chuồng và phân khoáng NPK và cao hơn 5% so với chỉ bón phân khoáng NPK, lợi nhuận tăng 5-12% so với không vùi phụ phẩm. Trước khi vùi cho lúa xuân, thân lá ngô phải cho vào máy cắt dài 5 cm và truớc khi ủ cần bổ sung thêm 20 kg vôi và 1 kg  urê/tấn  thân lá ngô tươi. Thân lá ngô tươi được ủ với chế phẩm vi sinh trong thời gian 25 ngày sau đó mới đem vùi. Vùi  kỹ sau 20-25 ngày thì có thể cấy lúa. Cũng như phụ phẩm của cây ngô nếu vùi rơm rạ cho lúa thì cũng cần bón thêm 20 kg vôi + 1 kg urê/1 tấn rơm rạ tươi khi gặt. Vùi  kỹ sau 20-25 ngày có thể cấy. Vùi rơm rạ cho ngô đông cần thêm chế phẩm vi sinh vật +20 kg vôi + 1 kg  urê/1 tấn rơm rạ tươi khi gặt. Dự kiến, Việt Nam sẽ phấn đấu để tỷ lệ NLTT chiếm khoảng 3% tổng công suất điện năng tới năm 2010 và 6% vào năm 2030. Hiện cả nước có trên 250.000 cơ sở chế biến nông, lâm, thủy sản. Tuy nhiên, kinh phí cho đầu tư phát triển năng lượng dùng trong khâu làm khô, chế biến nông – lâm - thuỷ sản còn rất khan hiếm. Hàng năm ngành lâm nghiệp nước ta khai thác, chế biến 1,4 triệu m3 gỗ, 250.000 tấn tre, trúc, song, mây với khối lượng mùn cưa, vỏ dăm bào... khoảng 150.000 tấn. Khối lượng phụ phẩm trong ngành chế biến giấy cũng lên đến hàng triệu tấn. Khối lượng phụ phẩm nông nghiệp nhiều nhất nhưng được sử dụng lãng phí nhất là 3,5 triệu tấn trấu thu gom từ các cơ sở xay xát lúa trong cả nước cùng 1,7 triệu tấn rơm rạ... Ngoài ra, các nguồn phụ phẩm nông nghiệp khác như cây cao su, vỏ điều, xơ dừa, chất thải sinh khối từ cây mía... cũng có khả năng cung cấp khoảng 3,5 triệu tấn. Tổng hợp các nguồn phế thải SK, mỗi năm có thể thu được từ 8 ¸ 11 triệu tấn, nếu dùng để sản xuất điện bằng công nghệ nhiệt điện, sẽ tạo ra 3 ¸ 4 triệu kWh điện với chi phí chỉ bằng 10 ¸ 30% so với nhiên liệu hoá thạch. Tháng 2/2004, tại Trường Đại học Cần Thơ, đã khởi động đề tài “Năng lượng tái tạo từ sinh khối và chất thải”, tên gọi tắt là BiWaRE (Biomass and Waste for Renewable Energy). Đề tài do Trường ĐH Khoa học ứng dụng Bremen, Cộng hoà Liên bang Đức chủ trì. Trường ĐH Cần Thơ là một trong bốn thành viên tham gia đề tài: Trường ĐH Kỹ thuật Đresđen (Đức), Trường ĐH Wales Cardiff (Anh), Trường ĐH Chiang Mai (Thái Lan). Mục tiêu của đề tài BiWaRE là xây dựng một mô-đun đào tạo cho các trường đại học và lập một hệ thống thông tin nhằm hỗ trợ các quyết định để sử dụng NLTT từ các chất hữu cơ với những điển hình được áp dụng ở Việt Nam và Thái Lan. Ngoài ra, các kết quả sẽ được phổ biến rộng rãi làm tài liệu học tập, nghiên cứu.... Dự định năm 2008, Cần Thơ sẽ xây dựng nhà máy Nhiệt điện chạy Trấu tại Khu công nghiệp Trà Nóc trên diện tích 24.000 m2 đất, với tổng số vốn đầu từ là 70 tỷ đồng. Đây là nhà máy sử dụng nguyên liệu trấu để tạo hơi nước và điện thương phẩm đầu tiên ở ĐBSCL. Nhà máy được xây dựng theo 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 hoàn thành cuối tháng 1/2008 phát 20 tấn hơi/giờ để bán cho khách hàng trong khu công nghiệp theo hệ thống đường ống phi 300 dài 3.000m. Giai đoạn 2 hoàn thành cuối năm 2009, phát thêm 2 MW điện. Giai đoạn 3 hoàn thành năm 2010, nâng sản lượng điện lên 70 MW. Năm 2008, Công ty Topec BV thuộc Tập đoàn Pon của Hà Lan và Trung tâm Nghiên cứu – Phát triển về tiết kiệm năng lượng Thành phố Hồ Chí Minh vừa báo cáo về Dự án nghiên cứu khả thi xây dựng nhà máy đốt bằng trấu tại huyện Thốt Nôt. Theo đó, các đơn vị đề nghị Thành phố Cần Thơ chọn địa bàn huyện Thốt Nốt để xây dựng nhà máy điện từ trấu với công suất 10 MW, sau đó mới tiến hành xây dựng thêm một nhà máy khác ở Thái Lai, vì những khu vực này có nhiều trấu và cần nhiều điện năng để phát triển sản xuất. Dự kiến, việc đầu tư xây dựng nhà mày này cần từ 11 triệu đến 14 triệu euro và mặt bằng rộng khoảng 5 ha và sẽ hoàn vốn sau 6,5 năm đi vào hoạt động nhờ việc bán điện, bán tro trấu và bán chứng chỉ giảm phát thải khí nhà kính theo Nghị định thư Kyoto. Tuy nhiên, do bối cảnh nền kinh tế bị lạm phát nên dự định năm 2008 chưa được thực hiện. 1.4. Cơ hội và thách thức đối với việc phát triển nguồn NLSK ở Việt Nam 1.4.1. Cơ hội Tiềm năng lớn chưa được khai thác Việt Nam là một nước nhiệt đới nhiều nắng và mưa nên SK phát triển nhanh; Ba phần tư lãnh thổ là đất rừng nên tiềm năng phát triển gỗ lớn; Là một nước nông nghiệp nên nguồn phụ phẩm nông nghiệp phong phú. Nguồn này ngày càng tăng trưởng cùng với việc phát triển nông nghiệp và lâm nghiệp. Nhu cầu ngày càng phát triển Cùng với sự tăng trưởng kinh tế - xã hội của đất nước, nhu cầu ứng dụng các công nghệ NLSK ngày càng phát triển; Việc phát triển trồng lúa làm nảy sinh nhu cầu xử lý trấu ở các nhà máy xay xát, nhu cầu sấy thóc sau thu hoạch, làm kích thích việc phát triển các máy sấy và công nghệ đồng phát sử dụng SK. Các chính sách và thể chế đang từng bước hình thành Quyết định của Thủ tướng chính phủ số 176/2004/QĐ-TTg ban hành ngày 05 tháng 10 năm 2004 về việc phê duyệt chiến lược phát triển ngành Điện Việt Nam giai đoạn 2004 – 2010, định hướng đến năm 2020; Luật Điện lực được Quốc hội thông qua ngày 03 tháng 12 năm 2004; Luật Bảo vệ môi trường được Quốc hội thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005; Chỉ thị của Thủ tướng chính phủ số 35/2005/CT-TTg ban hành ngày 17 tháng 10 năm 2005 về việc tổ chức thực hiện nghị định thư Kyoto thuộc công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu. Môi trường quốc tế thuận lợi NLTT ngày càng phát triển: cuối 2005, ít nhất 43 nước có mục tiêu quốc gia về NLTT, 48 nước có chính sách khuyến khích phát triển điện tái tạo; Kế hoạch hành động năng lượng giai đoạn 2005 – 2010 của các nước ASEAN đề ra mục tiêu đạt ít nhất 10% điện tái tạo trong cơ cấu sản xuất điện; Nhiều tổ chức quốc tế quan tâm phát triển công nghệ NLSK ở Việt Nam: nhiều hội thảo, dự án phát triển NLSK ở nước ta; Nhiều công nghệ đã được hoàn thiện, ứng dụng thương mại nên Việt Nam có thể nhập và ứng dụng, tránh được rủi ro về công nghệ. 1.4.2. Thách thức Sự cạnh tranh về nhu cầu nguyên liệu SK Một trong những điều không biết chắc được khi phát triển NLSK là sự cạnh tranh về nguyên liệu. Thí dụ: Rơm rạ còn làm thức ăn cho trâu bò; Giấy phế liệu có thể tái chế; Gỗ phế liệu và mùn cưa có thể làm gỗ ép; Ngô khoai, sắn để sản xuất etanol, đậu tương, lạc, vừng, dừa... để sản xuất biođiezen còn dùng làm lương thực, thực phẩm cho người và gia súc. Sự cạnh tranh về chi phí của các công nghệ Hiện nay nhiều công nghệ SK còn đắt hơn công nghệ truyền thống sử dụng nhiên liệu hoá thạch cả về trang thiết bị lẫn nguyên liệu; Việt Nam còn là một nước nghèo nên thiếu kinh phí đầu tư phát triển công nghệ mới. Thí dụ bếp đun cổ truyền hiệu suất thấp nhưng đầu tư không đáng kể, đôi khi bằng không, trong khi đầu tư để có một bếp cải tiến phải tốn vài chục nghìn đồng. Trở ngại về môi trường NLSK có một số tác động môi trường: Khi đốt, các nguốn SK phát thải vào không khí bụi và khí sunfurơ (SO2). Mức độ phát thải tuỳ thuộc vào nguyên liệu SK, công nghệ và biện pháp kiểm soát ô nhiễm; Việc phát triển quy mô lớn các cây năng lượng để sản xuất nhiên liệu sinh học (biofue) có thể dẫn tới gia tăng sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón, gây tác hại đối với động vật hoang dã và môi trường sống; Sản xuất năng lượng từ gỗ có thể gây thêm áp lực cho rừng… Đây là tất cả những vấn đề cần xem xét kỹ lưỡng khi phát triển NLSK. Thiếu nhận thức của xã hội về NLSK Hiện nay khi nói tới năng lượng người ta chỉ nghĩ tới điện, than, dầu khí. Các nhà hoạch định chính sách thường không quan tâm tới NLSK. Một ví dụ điển hình là ngành điện có dự án năng lượng nông thôn nhưng thực ra đây chỉ là dự án điện khí hoá nông thôn. Do thiếu nhận thức nên hầu như không có các doanh nhân kinh doanh trong lĩnh vực NLSK. Người ứng dụng các công nghệ mới gặp rất nhiều khó khăn trong việc mua sắm trang thiết bị, tìm kiếm dịch vụ hậu mãi. Thí dụ khí sinh học xây dựng 18.000 công trình nhưng không có mạng lưới cung cấp các dụng cụ sử dụng khí như bếp, đèn… Thị trường mới phát triển phía nhu cầu, còn phía cung cấp chưa được quan tâm. Thiếu các chính sách và thể chế cụ thể của chính phủ Hiện nay Việt Nam chưa có chính sách và các mục tiêu cụ thể trong kế hoạch phát triển của nhà nước, trung ương và địa phương về NLTT. Hiện cũng chưa có một cơ quan nhà nước nào chịu trách nhiệm quản lý lĩnh vực này (Ấn Độ có hẳn một bộ riêng). 1.5. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Hải Dương 1.5.1. Vị trí địa lý Hải Dương nằm ở Trung Tâm đồng bằng Bắc Bộ, tiếp giáp với 6 tỉnh là Bắc Ninh, Bắc Giang, Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Hưng Yên; Vị trí địa lý trong khoảng từ 20043’ đến 21014’ độ vĩ Bắc, 106003’ đến 106038’ độ kinh Đông. Hình 1.7. Bản đồ hành chính tỉnh Hải Dương 1.5.2. Điều kiện tự nhiên Hải Dương là một tỉnh nằm trong vùng trọng điểm kinh tế phía Bắc với tổng diện tích tự nhiên 165.185 ha, được chia làm 2 vùng: vùng đồi núi và vùng đồng bằng. Vùng đồi núi chiếm 11% diện tích, gồm 13 xã thuộc huyện Chí Linh và 18 xã thuộc huyện Kinh Môn; đây là vùng đồi núi thấp phù hợp với việc trồng cây ăn quả, cây lấy gỗ và cây công nghiệp ngắn ngày. Vùng đồng bằng còn lại chiếm 89% diện tích (trong đó diện tích đất nông nghiệp chiếm 63,1%); đất đai ở đây màu mỡ thích hợp với nhiều loại cây trồng. Hải Dương nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ, lượng mưa, số giờ nắng và độ ẩm tương đối trung bình hàng năm tương ứng là: 230C; 1.500 ÷ 1.700 mm; 1.524 giờ và 85 ÷ 87%. Khí hậu thời tiết của Hải Dương thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp. Tài nguyên khoáng sản của Hải Dương không đa dạng về chủng loại, nhưng có một số loại trữ lượng tương đối lớn, chất lượng tốt đáp ứng nhu cầu phát triển công nghiệp như: đá vôi ở huyện Kinh Môn (trữ lượng 200 triệu tấn, hàm lượng CaCO3 đạt 90 ÷ 97%); cao lanh ở huyện Kinh Môn, Chí Linh (trữ lượng 40 vạn tấn, tỷ lệ Fe2O3 từ 0,8 ÷ 1,7%, Al2O3 từ 17 ÷ 19%); sét chịu lửa ở huyện Chí Linh (trữ lượng 8 triệu tấn, tỷ lệ Al2O3 từ 23,5 ÷ 28%, Fe2O3 từ 1,2 ÷ 1,9%); bô xít ở huyện Kinh Môn (trữ lượng 200.000 tấn, hàm lượng Al2O3 từ 46,9 ÷ 52,4%, Fe2O3 từ 21 ÷ 26,6%) , SiO2 từ 6,4 ÷ 8,9%). 1.5.3. Đặc điểm kinh tế - x ã hội của tỉnh Hải Dương 1.5.3.1. Dân số, lao động Bảng 1.9. Dân số trung bình tỉnh Hải Dương giai đoạn 1998 ¸ 2007 [22] Năm 1998 1999 2000 2001 2002 Dân số (nghìn người) 1.641,3 1.651,0 1.663,1 1.670,8 1.684,2 Năm 2003 2004 2005 2006 2007 Dân số (nghìn người) 1.689,2 1.698,3 1.710,6 1.722,2 1.732,8 Do có nhiều khu công nghiệp được xây dựng, nên nhu cầu nhân lực ở Hải Dương ngày càng tăng. 1.5.3.2. Thực trạng chung về kinh tế, xã hội Tăng trưởng kinh tế của Hải Dương luôn duy trì ổn định ở mức cao, đạt bình quân cả giai đoạn 1996 – 2000 là 9,2%, giai đoạn 2001 – 2005 là 10,5%. Trong đó nông nghiệp, lâm, thuỷ sản tăng 4,8%; công nghiêp – xây dựng tăng 21,30%/năm và dịch vụ tăng 11,80%/năm (Bảng 1.10). Bảng 1.10. Tăng trưởng GDP giai đoạn 1996 ¸ 2005 Đơn vị: % Chỉ tiêu 1996 – 2000 2001 – 2005 Cả nước Hải Dương Cả nước Hải Dương Tổng GDP 6,95 9,20 7,40 10,50 Nông, lâm, thuỷ sản 4,42 5,70 3,50 4,80 Công nghiệp và xây dựng 10,60 10,60 10,10 21,30 Dịch vụ 5,69 12,40 6,40 11,80 (Nguồn: Báo cáo tại Đại hội Đại biểu Đảng bộ tỉnh HảiDương lần thứ XIV) Giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thuỷ sản tăng 3,9% (kế hoạch năm tăng 3 - 3,5%); Giá trị sản xuất công nghiệp, xây dựng tăng 13 % trong đó công nghiệp tăng 16,3% (kế hoạch năm tăng 16% trở lên). Giá trị sản xuất các ngành dịch vụ tăng 13,5% (kế hoạch năm tăng 13%.- 13,5%); Tổng giá trị hàng hoá xuất khẩu đạt 149,7 triệu USD, tăng 73,6% (kế hoạch năm tăng 25% trở lên); Tổng thu ngân sách trên toàn tỉnh ước tính đạt 2.788,6 tỷ đồng. Lĩnh vực kinh tế 1. Sản xuất nông nghiệp Tổng diện tích gieo trồng hàng năm đạt 166.813 ha bằng 94,4% kế hoạch năm giảm 2,1% so với năm 2007. Diện tích lúa cả năm đạt 126.875 ha (giảm 1.773 ha so với năm trước). Năng suất lúa vụ chiêm xuân đạt 64,9 tạ/1ha. Tổng diện tích nuôi trồng thuỷ sản ước đạt 9.765 ha, tăng 1,2%; sản lượng thuỷ sản nuôi trồng ước tính tăng trên l0% so với cùng kỳ năm trước. 2. Sản xuất công nghiệp Giá trị sản xuất công nghiệp 9 tháng đầu năm 2008 ước đạt 12.625 tỷ đồng, bằng 69% kế hoạch năm, tăng 16,3% so với cùng kỳ năm 2007, trong đó kinh tế nhà nước giảm 2,9%; kinh tể ngoài nhà nước tăng 17,5%; kinh tê có vốn đầu tư nước ngoài tăng 44,3%. Công nghiệp khai thác giảm 6,9%, công nghiệp chế biến tăng 20,9%; sản xuất điện và phân phối điện nước tăng 1,5%. 3. Hoạt động dịch vụ, giá cả thị trường Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ 9 tháng ước đạt 6.258,3 tỷ đồng, tăng 22,4% so với cùng kỳ năm trước. Giá trị hàng hoá xuất khẩu ước đạt 419 triệu 658 ngàn USD, tăng 73,6% so với cùng kỳ năm trước, trong đó, chủ yếu tăng do các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài (tăng 85,7%). Một số mặt hàng xuất khẩu đạt khá như: thực phẩm chế biến tăng 166,5%; hàng rau quả tăng 79,4%; hàng dệt may tăng 62,6%; giầy dép các loại tăng 61,5%, … Tổng giá trị nhập khẩu ước đạt 439 triệu 658 ngàn USD, tăng 47,9% so với cùng kỳ năm trước. Mạng lưới dịch vụ viễn thông phát triển khá. 9 tháng đầu năm phát triển thêm 6096 thuê bao cố định có dây, tăng 24,2%; 12378 thuê bao di động, tăng 88,3% so với cùng kỳ năm trước. Hoạt động du lịch phát triển khá, chín tháng đầu năm toàn tỉnh đón và phục vụ gần 1,5 triệu lượt khách, trong đó có 249.150 lượt khách lưu trú, tăng 9,8%, 59.200 lượt khách quốc tế, giảm 2,5%, doanh thu hoạt động du lịch ước đạt 413,5 tỷ đồng, tăng 21,9% so với cùng kỳ năm 2007. Hoạt động vận tải tuy gặp khó khăn do biến động giá xăng dầu, song vẫn duy trì mức tăng khá. So với 9 tháng đầu năm 2007 khối lượng hàng hoá luân chuyển tăng 32%, khối lượng hành khách luân chuyển tăng 36,1%; doanh thu vận tải tăng 44,3%. 4.Tài chính, tín dụng, ngân hàng Tổng thu ngân sách nhà nước trên địa bàn ước đạt 2.788,6 tỷ đồng (thu nội địa đạt 2.319,5 tỷ đồng) tăng 60,6% so với cùng kỳ năm trước. Tổng nguồn vốn huy động tại chỗ ước đạt 15.895 tỷ, tăng 43,8% so với cùng kỳ năm trước. Tổng dư nợ ước đạt 16.863 tỷ, tăng 31,6%, trong đó dư nợ cho vay ngắn hạn 7.753 tỷ tăng 12,8%, dư nợ cho vay trung và dài hạn 9.110 tỷ, tăng 53,4%; cho vay hộ nghèo 484 tỷ, tăng 18,9%. 5. Lĩnh vực đầu tư Vốn đầu tư XDCB tập trung do tỉnh quản lý ước thực hiện 417 tỷ 341 triệu đồng, bằng 95,1% KH. Vốn Chương trình mục tiêu Quốc gia và hỗ trợ có mục tiêu của Chính phủ ước đạt 23,59 tỷ đồng, bằng 32,5% KH. Khối lượng vốn ODA ước thực hiện 3,55 tỷ đồng, đạt 11,8% KH. 6.Hoạt động Khoa học công nghệ Triển khai thực hiện 47/47 đề án, đề tài và nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2008 (đạt 100% KH) với kinh phí thực hiện 12 tỷ đồng, bằng 75,5% KH vốn. Lĩnh vực văn hoá, xã hội 1. Giáo dục, Y tế Toàn tỉnh có 249 trường đạt chuẩn quốc gia, tăng l5,27% so với cùng kỳ năm trước, tỷ lệ phòng học kiên cố cao tầng đạt 79,5%, trong đó bậc mầm non đạt tỷ lệ 60%, bậc tiểu học đạt 85% bậc THCS đạt 90%, bậc THPT đạt 90%. Triển khai thực hiện Đề án kiên cố hoá trường lớp học và nhà công vụ cho giáo viên bằng nguồn vốn trái phiếu Chính phủ năm 2008 với sồ tiền 82,1 tỷ đồng. 2. Văn hoá thông tin và thể dục thể thao Toàn tỉnh có 661 làng khu dân cư (đạt tỷ lệ 46,4%). Hoàn chỉnh Quy hoạch lễ hội trên địa bàn tỉnh giai đoạn 2008 -2015, định hướng đến năm 2020. Hoạt động TDTT quần chúng phát triến mạnh. Tổ chức thành công Hội khoẻ Phù Đổng các cấp. 3. Đời sống - xã hội, giải quyết việc làm Tỉnh đã hỗ trợ đào tạo nghề ngắn hạn cho 9.819 người, đã giải quyết việc làm cho 23.600 lao động, trong đó lao động xuất khẩu là 2.400 người. Các cơ sở dạy nghề đã tuyển sinh đào tạo cho 28.019 người trong đó hệ trung cấp 884 người, hệ sơ cấp 27.315 người (trong đó có 306 người tàn tật, 84 đối tượng đặc biệt khó khăn, 677 đối tượng thuộc hộ nghèo). An ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội, công tác quân sự địa phương và công tác phòng chống tham nhũng Tăng cường công tác phòng ngừa đấu tranh chống tội phạm hình sự và tệ nạn xã hội. Ban Chỉ đạo phòng chống tham nhũng của tỉnh đã có nhiều biện pháp đổi mới công tác, kịp thời nắm bắt tình hình, duy trì tốt nề nếp hoạt động, chủ động kiểm tra, đôn đốc, nghe và cho ý kiến chỉ đạo một số vụ việc cụ thể. 1.5.3.3. Phương hướng mục tiêu phát triển kinh tế- xã hội năm 2009 Năm 2009, Hải Dương phấn đấu tổng sản phẩm (GDP) trong tỉnh tăng hơn 11%. Giá trị sản xuất nông, lâm, thuỷ sản tăng 3,5% trở lên; giá trị công nghiệp tăng hơn 147,5%; giá trị sản xuất các ngành dịch vụ tăng trên 13,5%. Tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu tăng 20%. Tổng thu ngân sách nội địa vượt 5% dự toán năm. Giảm tỷ lệ sinh 0,2%; tỷ lệ hộ nghèo 6,9%; tỷ lệ trẻ em dưới 5 tuổi suy dinh dưỡng 19%. Tạo việc làm mới cho khoảng 3,4 vạn lao động. Tỷ lệ dân cư nông thôn được dùng nước hợp vệ sinh 87%. 5 nhóm giải pháp phát triển kinh tế-xã hội năm 2009 của tỉnh Hải Dương UBND tỉnh Hải Dương đã đề ra 5 nhóm giải pháp về phát triển kinh tế; văn hoá, xã hội; tài nguyên, môi trường; nội chính và cải cách hành chính trong năm 2009. Trong phát triển nông nghiệp và kinh tế nông thôn, tỉnh tiếp thu, ứng dụng  tiến bộ khoa học, kỹ thuật, nhất là tiến bộ về giống cây con vào sản xuất; Về phát triển công nghiệp, tỉnh tập trung tháo gỡ khó khăn, vướng mắc để đưa nhanh các dự án đang xây dựng vào hoạt động đã hoàn thành và đưa vào sử dụng trạm biến áp 110 KV Phú Thứ và triển khai xây dựng trạm 220 KV Long Xuyên; đôn đốc, tạo điều kiện thuận lợi để dự án xây dựng Nhà máy nhiệt điện công suất 1.200 MW, nhà máy sản xuất thép của Công ty Hoà Phát và Dự án xây dựng dây chuyền 2 của Công ty Xi măng Phúc Sơn sớm xây dựng và đi vào hoạt động. CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng thời gian, địa điểm nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu Các phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch (rơm, rạ, trấu từ canh tác lúa; thân lá và lõi ngô; thân và vỏ lạc) trên địa bàn tỉnh Hải Dương. 2.1.2. Thời gian, địa điểm, phạm vi nghiên cứu Quá trình thực địa để thực hiện luận văn được tiến hành theo các đợt thực tế khác nhau tại tỉnh Hải Dương. Từ ngày 14/05/2009 đến ngày 18/05/2009: liên hệ với Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn để thu thập số liệu và lên kế hoạch thực địa tại một số địa bàn trong tỉnh; Từ ngày 21/10/2009 đến ngày 25/10/2009: liên hệ với Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Tài nguyên và Môi trường để thu thập số liệu; Từ ngày 14/05/2009 đến ngày 25/11/2009: tiến hành phỏng vấn, điều tra và lấy mẫu thực tế một số các chỉ tiêu quan trắc môi trường (CH4, CO2, CO) theo các giai đoạn phát triển của cây lúa tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu thứ cấp Tài liệu thứ cấp là những tài liệu có sẵn hoặc các số liệu thống kê của địa phương về các vấn đề có liên quan đến nội dung nghiên cứu. Các tài liệu thứ cấp được thu thập từ các nguồn sau đây: Các báo cáo tổng kết, quy hoạch phát triển, các số liệu được thu thập từ sở Tài nguyên Môi trường và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; Từ các nguồn tài liệu nghiên cứu khác liên quan: báo chí, tài liệu hội nghị, hội thảo, sách, tạp chí, internet,... 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa Đây là phương pháp quan trọng nhất nhằm kiểm tra các thông tin đã thu thập được qua tài liệu và thu thập những thông tin từ thực tế để củng cố giả định nghiên cứu. Trong thời gian làm luận văn, đã tới địa phương để thu thập tất cả những thông tin cần thiết liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Phỏng vấn người dân về tình hình canh tác, thu gom và sử dụng các phụ phẩm cây lúa tại địa phương từ đó giúp cho việc đánh giá sơ bộ về hiện trạng canh tác, thu gom và sử dụng các phụ phẩm này; Đồng thời đã tìm hiểu thực tế các cơ sở xay xát tại địa phương về việc thu gom và sử dụng trấu. Đo đạc lấy mẫu tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách đánh giá ảnh hưởng của phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch đến chất lượng môi trường không khí. 2.2.3. Điều tra phỏng vấn qua phiếu câu hỏi Đây là phương pháp cung cấp những thông tin cập nhật, sát thực với địa bàn nghiên cứu và phản ánh được nhiều vấn đề liên quan như hiện trang canh tác cây lúa, ngô, lạc cũng như hiện trạng thu gom và sử dụng các phụ phẩm từ các loại cây nông nghiệp này. Phiếu phỏng vấn gồm các câu hỏi được chia làm 4 phần: Phần 1: thông tin về hộ gia đình phỏng vấn; Phần 2: Hiện trạng canh tác cây nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) tại địa phương; Phần 3: Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm từ các loại cây nông nghiệp này; Phần 4: Nhu cầu năng lượng của gia đình. Tiến hành phát 40 phiếu điều tra thông qua cộng đồng dân cư tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách - Hải Dương. Ngoài ra, có kết hợp với phỏng vấn không chính thức các lãnh đạo chính quyền và các cơ quan địa phương. 2.2.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích Mẫu khí (CH4, CO2, CO) được lấy trên ruộng canh tác lúa tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách - Tỉnh Hải Dương theo vụ canh tác và theo các giai đoạn khác nhau như: + Giai đoạn để nhánh làm đòng; + Giai đoạn lúa đang chín (hạt đang chuyển sang màu vàng); + Giai đoạn lúa vừa mới được thu hoạch xong; Các số liệu được so sánh và nhận xét. Dụng cụ lấy mẫu: Sử dụng thiết bị lấy mẫu khí DESAGA - 212 (Đức) để hấp thụ khí CO2, CH4, và CO. + Phân tích khí CH4 Mẫu khí sau khi đã được hấp thụ được mang về phòng thí nghiệm và phân tích bằng máy sắc ký khí GC 2010 (Gas Chromatography – GC) với detecto FID. + Phân tích CO2: Sử dụng Na2CO3 để hấp thụ khí CO2, xác định CO2 bằng phương pháp chuẩn độ. + Phân tích CO: Sử dụng dung dịch paladi clorua để hấp thu CO và xác định CO theo phương pháp sắc ký khí theo TCVN 5972 – 1995. Các kết quả phân tích được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Phân tích môi trường Trung tâm – Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. 2.2.5. Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm Đề tài đã gửi mẫu đi phân tích tại Phòng đo lường nhiệt- Trung tâm kĩ thuật tiêu chuẩn - đo lường - chất lượng 1. Phân tích nhiệt trị bằng Bom nhiệt lượng theo quy trình phân tích như sơ đồ (hình 2.1). Trên cơ sở các số liệu thu được từ thực địa về việc xác định khối lượng thực tế các phụ phẩm trên một đơn vị diện tích; từ kết quả điều tra bằng phiếu điều tra và từ các nguồn thông tin số liệu thu thập được, đã tính được tổng khối lượng của từng loại phụ phẩm ứng với một số cây nông nghiệp trong toàn tỉnh, nhằm đánh giá tiềm năng NLSK của tỉnh Hải Dương và đưa ra các kết luận, khuyến nghị về sử dụng hiệu quả các nguồn SK này. Mẫu không cháy hay có cặn Mẫu cháy Đạt độ lệch chuẩn Không đạt độ lệch chuẩn Đánh giá kết quả Kiểm tra sản phẩm cháy Kiểm tra sản phẩm cháy Kết thúc Tính toán giá trị nhiệt lượng Tiến hành đốt mẫu trong bom nhiệt lượng Sấy đến khối lượng không đổi Đưa 1 gam mẫu vào bom, nạp oxy ở áp suất cao Chuẩn bị mẫu Thực hiện với 3 lần đốt Hình 2.1. Quy trình phân tích nhiệt trị các phụ phẩm nông nghiệp CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng sản xuất một số cây nông nghiệp (lúa, ngô. lạc) trên địa bàn tỉnh Hải Dương 3.1.1. Hiện trạng sử dụng đất tại tỉnh Hải Dương Hải Dương có diện tích hành chính 165.185 ha, trong đó đất canh tác hàng năm trên 100.000 ha. Số liệu về diện tích đất và hiện trạng sử dụng đất trong nông nghiệp trên địa bàn tỉnh được đưa ra trong Bảng 3.1 và Bảng 3.2. Bảng 3.1. Diện tích đất của tỉnh Hải Dương Đơn vị tính: ha Năm Diện tích 2006 2007 2008 Đất nông nghiệp 107.889 106.032 104.359 Đất phi nông nghiệp 56.587 58.589 60.417 Đất chưa sử dụng 709 564 409 (Nguồn: Nghị quyết về việc điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm (2006-2010) Số 15/2007/NQ-CP) Bảng 3.2. Diện tích đất sử dụng trong nông nghiệp của tỉnh Hải Dương Đơn vị tính: ha Năm Đất nông nghiệp 2006 2007 2008 A, Đất sản xuất nông nghiệp 89.854 87.506 85.241 - Đất trồng cây hàng năm 71.664 69.482 67.394 trong đó: đất trồng lúa 68.393 66.695 65.055 - Đất trồng cây lâu năm 18.190 18.024 17.847 b, Đất lâm nghiệp 8.856 8.884 8.921 - Đất rừng sản xuất 30 70 - Đất rừng phòng hộ 7.502 7.500 7.497 - Đất rừng đặc dụng 1.354 1.354 1.354 c, Đất nuôi trồng thuỷ sản 9.108 9.363 9.746 d, Đất nông nghiệp khác 71 279 451 (Nguồn:Nghị quyết về việc điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm (2006-2010) Số 15/2007/NQ-CP) Như vậy, do chuyển đổi mục đích đất sử dụng. Nên từ năm 2006 đến nay, diện tích đất nông nghiệp trên toàn tỉnh nhìn chung có giảm. Để thực hiện tốt công tác chuyển dịch cơ cấu cây trồng và đề cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất nông nghiệp cần có biện pháp tăng năng suất cây trồng để đảm bảo an ninh lương thực. Phương án quy hoạch sử dụng đất tỉnh Hải Dương đến năm 2010 Căn cứ vào phương hướng, mục tiêu phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010 đã nêu ở phần trên, căn cứ vào hiện trạng quỹ đất, tiềm năng đất và diện tích các loại đất theo phân loại của luật đất đai. Sự phân bố diện tích và cơ cấu mục đích sử dụng đất trên địa bàn tỉnh Hải Dương được đưa ra trong Bảng 3.3. Bảng 3.3. Diện tích, cơ cấu đất đai năm 2010 Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Tổng diện tích tự nhiên 165.185 100,00 - Đất sản xuất nông nghiệp 81.039 49,06 - Đất lâm nghiệp 9.089 5,50 - Đất nuôi trồng thuỷ sản 10.829 6,56 - Đất nông nghiệp khác 710 0,42 - Đất ở 14.568 8,82 - Đất chuyên dùng 34.384 20,82 - Đất tôn giáo, tín ngưỡng 232 0,14 - Đất nghĩa trang, nghĩa địa 1.573 0,95 - Đất sông suỗi và mặt nước chuyên dùng 12.617 7,64 - Đất phi nông nghiệp khác 97 0,06 - Đất chưa sử dụng 47 0,03 (Nguồn: Nghị quyết về việc điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm (2006-2010) Số 15/2007/NQ-CP) Như vậy, đến năm 2010, diện tích đất đai đã đưa vào sử dụng cho các mục đích là 99,97% còn đất chưa sử dụng chỉ còn 0,03%. Trong đó, đất cho sản xuất nông nghiệp chiếm 49,06% (81.039 ha) giảm trên 4.000 ha so với năm 2008. 3.1.2. Hiện trạng canh tác một số cây nông nghiệp tại tỉnh Hải Dương Hiện trạng canh tác cây lúa Lúa là cây lương thực chiếm tỷ lệ lớn (76%) trong cơ cấu cây trồng nông nghiệp của toàn tỉnh. Diện tích trồng lúa tập trung chủ yếu ở các huyện khu vực đồng bằng như Tứ Kỳ, Ninh Giang, Thanh Miện, Bình Giang, Nam Sách, Kinh Môn,.... Số liệu thống kê về hiện trạng sản xuất lúa trên toàn tỉnh được thể hiện trong các Bảng 3.4 – 3.7. Bảng 3.4. Diện tích lúa qua các năm 1995 ¸ 2008 [23] Đơn vị tính: nghìn ha Diện tích Năm Lúa cả năm Lúa Đông Xuân Lúa Mùa 1995 148,5 74,2 74,3 1996 148,3 73,9 74,4 1997 148,5 74,8 73,7 1998 147,5 74,4 73,1 1999 146,9 74,0 72,9 2000 147,5 74,2 73,3 2001 145 73 72,0 2002 142,4 71,8 70,6 2003 139,9 70,8 69,1 2004 135,9 69,1 66,8 2005 133,3 67, 66,0 2006 130.9 66,4 64,5 2007 128,6 64,9 63,7 2008 126,9 63,7 63,2 Bảng 3.5. Năng suất, sản lượng lúa qua các năm 1995 ¸ 2008 [23] Năm Năng suất (tạ/ ha) Sản lượng (nghìn tấn) Cả năm Đông xuân Lùa mùa Cả năm Đông xuân Lúa mùa 1995 44,65 45,1 44,2 663,3 334,8 328,5 1996 48,7 56,5 40,9 721,9 417,8 304,1 1997 51,3 58,1 44,5 762,3 434,6 327,7 1998 52,75 56,5 49,0 778,5 420,5 358,0 1999 55,15 57,7 53,6 810,6 420,0 390,6 2000 55,85 59,1 52,6 823,5 438,3 385,2 2001 54,9 58,5 51,3 796,5 427,1 36,4 2002 57,9 60,8 55,0 825,1 436,5 388,6 2003 58,5 62,8 54,2 818,6 444,3 374,3 2004 58,65 63,7 53,6 798,5 440,2 358,3 2005 58,05 63,8 52,3 774,1 429,2 344,9 2006 58,8 64,4 53,2 770,5 427,5 343,0 2007 57,65 58,4 56,9 741,6 379,1 362,5 2008 59,0 64,9 53,1 748,8 413,3 335,5 Do chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp, diện tích lúa trong toàn tỉnh liên tục giảm qua các năm, một phần chủ yếu do các địa phương chủ động chuyển diện tích cấy lúa kém hiệu quả sang nuôi trồng cây, con khác có giá trị kinh tế cao hơn, một phần do xây dựng các khu công nghiệp, cụm công nghiệp và các công trình công cộng khác. Tuy nhiên, do coi trọng việc áp dụng tiến bộ kỹ thuật về giống và thâm canh mới vào sản xuất nên năng suất lúa tăng dần. Bảng 3.6. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa vụ Đông Xuân ở một số địa phương trong tỉnh năm 2008 [12] Huyện,thành phố Tổng diên tích nông nghiệp (ha) Canh tác lúa Diện tích (ha) Năng suất (ha) Sản lượng (ha) Toàn tỉnh 71.779 63.659 64,93 413.326 TP Hải Dương 347 237 60,14 1.425 Chí Linh 6.083 4.576 54,1 24.756 Nam Sách 6.228 5.388 66,7 35.938 Kinh Môn 6.521 6.054 59,42 35.955 Kim Thành 5.438 4.865 65,18 31.710 Thanh Hà 4.953 3.836 65,54 25.141 Cẩm Giàng 5.289 4.719 67,81 32.000 Bình Giang 6.517 6.403 67,3 43.092 Gia Lộc 7.216 5.636 67,92 38.280 Tứ Kỳ 8.522 7.883 65,57 1.689 Ninh Giang 7.243 6.971 65,37 45.569 Thanh Miện 7.422 7.094 67,34 47.771 Bảng 3.7. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa vụ Mùa ở một số địa phương trong tỉnh năm 2008 [13] Huyện,thành phố Tổng diên tích nông nghiệp (ha) Canh tác lúa Diện tích (ha) Năng suất (ha) Sản lượng (ha) Toàn tỉnh 70.714 63.198 53,09 353.496 TP Hải Dương 1.569 1.305 56,16 7.328 Chí Linh 5.458 4.736 46,8 22.165 Nam Sách 4.926 4.599 54,9 25.249 Kinh Môn 7.100 6.175 49,3 30.440 Kim Thành 5.981 4.267 45,1 1.223 Thanh Hà 4.581 3.830 52 19.916 Cẩm Giàng 4.946 4.615 57,06 26.333 Bình Giang 6.527 6.447 57,25 36.908 Gia Lộc 6.526 5.122 57,2 29.298 Tứ Kỳ 8.499 7.989 51,12 40.840 Ninh Giang 7.145 7.003 52,64 36.864 Thanh Miện 7.456 7.115 57,53 40.933 Mặc dù diện tích sản xuất nông nghiệp giảm (từ năm 2006, năm 2007, năm 2008 so với những năm trước) nhưng áp dụng khoa học kỹ thuật vào canh tác lúa nên năng suất lúa vẫn tăng, đảm bảo được nhu cầu lương thực. * Cơ cấu giống Tập trung mở rộng diện tích trồng các giống lúa thuần có năng suất và chất lượng cao, khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết và sâu bệnh như: Q5, Khang Dân (KD18), NX30, X21, lúa chất lượng cao, ... Đất trũng khó tiêu nước bố trí giống Nếp Hoa Vàng, Nếp Xoắn, ... (Bảng 3.8 và 3.9). Bảng 3.8. Cơ cấu giống, lúa giống vụ Đông Xuân 2008 [12] Tổng diện tích gieo trồng: 69.659 ha a, Trà sớm Diện tích gieo trồng các giống (ha) (%) 13/2 X21 Xi23 NX30 Giống khác 8.239 12,9 1.277 1.832 3.824 632,5 673,5 b, Trà trung Diện tích gieo trồng các giống (ha) (%) Nếp (DN20, DT22) P6 1.250,5 2,0 266 984,5 c, Trà muộn Diện tích gieo trồng các giống (ha) (%) Q5 KD18 Lúa chất lượng Lúa lai Lúa khác 54.169,5 85,1 25.319,7 13.508 8.987,6 5.435,9 918,3 Bảng 3.9. Cơ cấu giống, lúa giống vụ Mùa 2008 [13] Tổng diện tích gieo trồng: 69.198 ha a, Trà sớm Diện tích gieo trồng các giống (ha) (%) Q5 KD18 BT7 RT1 Nếp 352, N415 Thực hương Giống khác 19.783,8 31,3 8.709,5 7.033,5 1.151,1 1.022 967,8 3.9 896 b, Trà trung Diện tích gieo trồng các giống (ha) % X21,Xi23, NX30, 13/2 Q5 KD18 Lúa thuần BT7 HT1 P6 PC6 40.109,8 63,5 4.224,3 18.764,1 6.554,4 1.151,0 2.449,9 1.998 506,3 b (tiếp), Diện tích gieo trồng các giống Tẻ chất lượng khác Lai khác Nếp97 N352, N415 Nếp khác Thục Hưng Bưu 253 903KBL BTE1 242 617,9 147 2.176,0 161,4 131 61,5 108,5 816,5 c, Trà muộn Diện tích gieo trồng các giống (ha) % Nếp xoắn Nếp hòa vàng Mộc Tuyền C15 Mộc Hương U20,21 Giống khác 30304,4 5,2 804,5 871,9 376,9 375,4 40,5 303,9 531,3 * Thời vụ Thời vụ gieo cấy lúa vụ Đông Xuân + Trà sớm: là các giống lúa có thời gian sinh trưởng dài, cần gieo mạ dược. Gieo mạ: từ 25/11 ÷ 05/12; cấy từ 20/1 ÷ 5/2; + Trà trung: là các giống lúa có thời gian sinh trưởng trung bình. Gieo mạ: từ 28/11 ÷ 04/12; cấy từ 23/1 ÷ 3/2; + Trà muộn: thực hiện một trong hai phương thức: Gieo mạ sân, mạ dược có che phủ ni lông từ 25/1 ÷ 10/2; cấy từ 10/2 ÷ 20/2; Gieo thẳng xung quanh lập xuân từ 5/2 ÷ 20/2; Thời vụ gieo cấy lúa vụ Mùa + Trà sớm: Gieo mạ dược: từ 5/6 ÷ 10/6, cấy 23/6 ÷ 28/6; Gieo mạ sân: từ 10/6 ÷ 15/6, cấy 18/6 ÷ 25/6; Gieo thẳng: từ 15/6 ÷ 20/6. + Trà trung: Các giống có thời gian sinh trưởng từ 95 ÷ 115 ngày: Q5, KD18, Nếp 352, Nếp 415... gieo mạ từ 10/6 ÷ 25/6; cấy 25/6 ÷ 10/7; Các giống có thời gian sinh trưởng từ 120 ÷ 125 ngày: lúa lai 3 dòng Bắc Ưu 903, Bắc Ưu 253,... gieo mạ dược từ 10/6 ÷ 20/6, cấy 30/6 ÷ 5/7; Các giống có thời gian sinh trưởng từ 125 ÷ 130 ngày gồm X21, Xi23, ... gieo mạ dược từ 5/6 ÷ 30/6; + Trà muộn: Mộc Tuyền, Nếp hoa vàng, Nếp xoắn... gieo mạ từ 25/5 ÷ 15/6, cấy kết thúc 20/7, thu hoạch khoảng 10/11. * Giống và chất lượng giống Các công ty giống cây trồng tỉnh như công ty giống cây trồng Kiên Giang, công ty Phương Lam,... đã ký kết hợp đồng bảo hành chất lượng giống với hộ nông dân đến khi thu hoạch. Vì vậy, nông dân chủ động đăng ký mua giống với các đơn vị có chức năng cung ứng giống, tránh tình trạng bị động, mua phải giống kém chất lượng, giá thành cao. * Các biện pháp kỹ thuật thâm canh - Thâm canh mạ: Sau khi thu hoạch xong tranh thủ dọn gốc rạ, cày bừa sớm cho đất ngấu. Bón lót từ 300 ÷ 400 kg phân chuồng ủ mục kết hợp 15 ÷ 20 kg lân và 1 ÷ 2kg urê cho một sào. - Làm đất, cấy lúa và điều tiết nước: Sau khi gặt tiến hành cày, cuốc ngay sau đó, và đưa phân chuồng ra bón lót. - Bón phân và phòng trừ sâu bệnh: Việc bón phân cho cây lúa đóng vai trò rất quan trọng, để cây lúa có năng suất cao phải chú ý bón phân cân đối, bón lót là chính, bón thúc sớm tập trung, không bón quá lượng đạm quy định cho từng giống. - Mở rộng áp dụng biện pháp 3 giảm, 3 tăng “giảm lượng giống, lượng phân bón, lượng thuốc bảo vệ thực vật, tăng năng suất, chất lượng và giá trị sản phẩm” bón phân cân đối, bón thúc sớm để lúa đẻ tập trung, tăng cường sử dụng phân bón kết hợp NPK, tăng lượng phân kali đối với lúa lai. Theo định hướng phát triển trồng trọt thì diện tích, năng suất, sản lượng lúa toàn tỉnh đến năm 2010 như sau (Bảng 3.10): Bảng 3.10. Định hướng phát triển cây lúa đến năm 2010 [13] Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn) 120,5 67,2 810,0 Hiện trạng canh tác cây ngô Ngô là cây màu lương thực chủ yếu trong địa phương. Theo các số liệu thống kê thì diện tích, năng suất, và sản lượng ngô trong những năm qua không ngừng được mở rộng, nâng cao. Tỉnh đã đem vào sản xuất nhiều loại giống ngô cho năng suất cao. Ngô được trồng chủ yếu tại các khu vực Chí Linh, Nam Sách, Cẩm Giàng, Gia Lộc.... Vụ Xuân Hè ngô thường được gieo vào đầu tháng 2 và thu hoạch vào tháng 5, thời gian đến khi thu hoạch khoảng 110 ngày; vụ Hè Thu thường gieo vào tháng 6 và thu hoạch vào tháng 9; vụ Đông Xuân thường gieo vào tháng 10 và thu hoạch vào tháng 1 năm sau. Hiện trạng canh tác ngô được thể hiện qua các Bảng 3.11 – 3.13. Bảng 3.11. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô qua các năm 1995 ÷ 2008 [23] Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn) 1995 10,7 30,0 32,1 1996 12,8 32,6 41,7 1997 10,9 32,9 35,9 1998 8,8 33,2 29,2 1999 9,0 37,0 33,3 2000 5,2 37,3 19,4 2001 1,9 36,8 7,0 2002 4,0 39,8 15,9 2003 6,5 43,5 28,3 2004 5,6 44,1 24,7 2005 5,1 44,9 22,9 2006 4,3 44,2 19,0 2007 4,5 45,6 20,5 2008 1,2 53,3 6,4 Hiện nay, do hiệu quả kinh tế nên giống ngô nếp được trồng thay thế phần lớn các giống ngô lai trước kia. Các giống chủ yếu được trồng hiện nay là ngô nếp địa phương, LVN4,... Đồng thời để tăng năng suất, người nông dân đã áp dụng những biện pháp kỹ thuật mới như ủ nilông; làm bầu trước khi đưa xuống ruộng để tận dụng quỹ đất trồng lúa vụ sau. Bảng 3.12. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô vụ Đông Xuân phân bố theo huyện và thành phố Hải Dương năm 2008 [12] Huyện,thành phố Tổng diên tích nông nghiệp (ha) Canh tác ngô Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) Toàn tỉnh 71.779 1.087 55,30 6.012 Chí Linh 6.083 146 39,93 583 Nam Sách 6.228 294 47,00 1382 Kinh Môn 6.521 26 45,77 119 Kim Thành 5.438 11 46,00 506 Thanh Hà 4.953 4 42,50 17 Cẩm Giàng 5.289 240 43,30 1.039 Gia Lộc 7.216 215 78,00 1.677 Tứ Kỳ 8.522 3 50,00 15 Ninh Giang 7.243 112 46,51 521 Thanh Miện 7.422 36 45,50 153 Bảng 3.13. Diện tích, năng suất, sản lượng canh tác ngô vụ Mùa phân bố theo huyện và thành phố Hải Dương năm 2008 [13] Huyện,thành phố Tổng diên tích nông nghiệp (ha) Canh tác ngô Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) Toàn tỉnh 70.714 79 47,59 376 TP Hải Dương 1.569 39 47,69 186 Chí Linh 5.458 6 55,00 33 Nam Sách 4.926 17 48,53 82 Kinh Môn 7.100 9 45,55 41 Gia Lộc 6.526 2 40,00 8 Tứ Kỳ 8.499 2 45,00 9 Thanh Miện 7.456 4 42,50 17 Theo số liệu thống kê thì diện tích, năng suất và sản lượng ngô tăng dần, chỉ có năm 2008 diện tích sản lượng có giảm do ảnh hưởng của thời tiết. Kế hoạch phát triển sản xuất cây ngô trong toàn tỉnh đến năm 2010 được đưa ra trong Bảng 3.14. Bảng 3.14. Định hướng phát triển sản xuất ngô đến năm 2010 Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn) 1,5 60,1 9,0 Hiện trạng canh tác lạc Cây lạc là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế cao và ổn định trên các ruộng chân cao, nhu cầu sử dụng lạc ngày càng lớn. Cây lạc được gieo trồng chủ yếu là lạc xuân và lạc đông. Diện tích gieo trồng chủ yếu tập trung ở các huyện có điều kiên đất tự nhiên thích hợp cho phát triển cây lạc như huyện Chí Linh, Kinh Môn… Hiện trạng về canh tác lạc trong tỉnh thời gian qua được thể hiện trong Bảng 3.15. Bảng 3.15. Diện tích, sản lượng lạc qua các năm 1995 ¸ 2008 [23] Năm Diện tích (nghìn ha) Sản lượng (nghìn tấn) 1995 1,0 0,9 1996 1,1 1,0 1997 1,2 1,3 1998 1,3 1,7 1999 1,4 1,1 2000 1,6 2,2 2001 1,5 1,2 2002 1,3 1,7 2003 1,3 1,8 2004 1,4 2,2 2005 1,5 2,2 2006 1,3 1,9 2007 1,3 2,0 2008 1,3 2,9 Cây lạc được trồng theo hướng thâm canh. Các giống lạc được trồng chủ yếu là các giống mới có nguồn gốc từ Trung Quốc như L116, L9. Đây là các giống mới nên cũng áp dụng những biện pháp kỹ thuật mới như che phủ nilong để hạn chế cỏ dại, giữ ẩm cho đất, giảm chi phí cho tưới bổ sung. Và với 1 Sào Bắc Bộ thường bón 4 ÷ 6 kg đạm; 5 ÷ 7 kg K; 20 kg supe lân; 200 ÷ 300 kg phân chuồng. Cây lạc thường được trồng từ 120 ÷ 130 ngày bắt đầu gieo trồng từ đầu tháng 2 và thu hoạch thường từ ngày 10 tháng 06 đến ngày 25 tháng 06. Bảng 3.16 và Bảng 3.17 dưới đây thể hiện diện tích canh tác lạc phân bố theo các địa phương, và sản lượng thu hoạch trong năm 2008. Bảng 3.16. Diện tích canh tác lạc vụ Đông Xuân phân bố theo huyện, thành phố Hải Dương năm 2008 [12] Huyệnthành phố Tổng diên tích gieo trồng (ha) Canh tác lạc Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) Toàn tỉnh 71.779 1.065 24 2.568 Chí Linh 6.083 885 24 2.134 Nam Sách 6.228 43 25 108 Kinh Môn 6.521 52 22 114 Thanh Hà 4.953 33 25 82 Cẩm Giàng 5.289 20 24 48 Gia Lộc 7.216 10 27 27 Tứ Kỳ 8.522 22 25 55 Bảng 3.17. Diện tích, năng suất, sản lượng canh tác lạc vụ Mùa phân bố theo huyện và thành phố Hải Dương năm 2008 [13] Huyệnthành phố Tổng diên tích gieo trồng (ha) Canh tác lạc Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) Toàn tỉnh 70.714 221 15 288 TP Hải Dương 1.569 3 13 4 Chí Linh 5.458 115 13 196 Nam Sách 4.926 3 17 5 Kinh Môn 7.100 52 13 65 Thanh Hà 4.581 2 15 3 Cẩm Giàng 4.946 4 15 6 Gia Lộc 6.526 1 10 1 Ninh Giang 7.145 3 17 5 Thanh Miện 7.456 2 15 3 Lựa chọn giống lạc chất lượng cao đồng thời áp dụng biện pháp kỹ thuật nên các địa phương đều tăng năng suất thu hoạc lạc so với các năm trước, tuy nhiên mức tăng chưa được cao do điều kiện khí hậu ảnh hưởng đến sản lượng lạc thu hoạch được. Kế hoạch phát triển sản xuất lạc trong toàn tỉnh đến năm 2010 được đưa ra trong Bảng 3.18: Bảng 3.18. Định hướng phát triển sản xuất lạc đến năm 2010 Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn) 1,3 24,7 3,2 3.2. Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm sau thu hoạch từ canh tác (lúa, ngô, lạc) trên địa bàn tỉnh Hải Dương 3.2.1. Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm từ cây lúa Các phụ phẩm cây lúa sau khi thu hoạch là: rơm, rạ, trấu (Hình 3.1). Khi thu hoạch lúa người ta gặt lấy bông lúa. Bông lúa sau khi được tuốt bằng máy thu được sản phẩm lúa hạt (thóc) và rơm phụ phẩm. Thóc sau khi phơi khô đem cất hoặc xay xát sẽ tạo ra gạo thành phẩm và trấu phụ phẩm. Rạ là phần thân cây lúa còn lại (sau khi đã gặt lấy bông lúa) tới sát gốc lúa (phía trên mặt đất). Như vậy, nếu cắt rạ tận gốc thì chỉ còn phần gốc và rễ (dưới mặt đất) nằm lại trên ruộng sau thu hoạch. Các kết quả từ phiếu điều tra thực tế bà con nông dân tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách cho thấy trung bình cứ 1 tấn thóc sản phẩm thu hoạch được sẽ có khoảng 1 tấn phụ phẩm rơm, rạ tương ứng. Tuỳ loại lúa, tỷ lệ trấu trong thóc chiếm từ 15 ÷ 26% (trung bình tương ứng khoảng 20% tổng trọng lượng). Như vậy, trung bình 1 tấn thóc sau khi xay xát, thu được khoảng 200 kg trấu phụ phẩm. Các số liệu này không sai khác gì với các kết quả ở trong tài liệu tham khảo [2]. Như vậy, trên cơ sở các sô liệu về năng suất lúa các năm 1995 – 2008 và 2010 (Bảng 3.5 và 3.10) có thể tính toán lượng các phụ phẩm (trấu, rơm, rạ) từ canh tác lúa cho các năm và dự báo đến năm 2010. Các kết quả tính toán được đưa ra trong Bảng 3.19. Bảng 3.19. Khối lượng các phụ phẩm cây lúa ở tỉnh Hải Dương diễn biến qua các năm và dự báo đến năm 2010 Năm Khối lượng phụ phẩm cây lúa (nghìn tấn) Rơm, rạ Trấu Tổng phụ phẩm 1995 663,3 132,7 796,0 1996 721,9 144,4 866,3 1997 762,3 152,5 914,8 1998 778,5 155,7 934,2 1999 810,6 162,1 972,7 2000 823,5 164,7 988,2 2001 796,5 159,3 955,8 2002 825,1 165,0 990,1 2003 818,6 163,7 982,3 2004 798,5 159,7 958,2 2005 774,1 154,8 928,9 2006 770,5 154,1 924,6 2007 741,6 148,3 889,9 2008 748,8 149,8 898,6 2010 810,0 162,0 972,0 Từ đó, có thể ước tính được tổng khối lượng các phụ phẩm cây lúa trung bình hàng năm khoảng 933.000 tấn. Như vây, đến năm 2010 lượng các phụ phẩm (trấu, rơm, rạ) từ canh tác lúa không giảm so với giá trị trung bình trên. Hiện trạng sử dụng các phụ phẩm cây lúa Sử dụng rơm, rạ Sử dụng để đốt và làm thức ăn cho gia súc: Trước đây rơm rạ thường làm nguyên liệu để đun nấu. Nhưng hiện nay, do người dân sử dụng nhiều chất đốt khác như gas, than nên rơm rạ sau khi thu hoạch phần lớn được đem đốt lấy tro làm phân bón hay vứt bỏ. Đặc biệt là sau khi thu hoạch vụ Chiêm, do cần thời gian chuẩn bị gấp cho vụ Mùa cho nên phần lớn rạ được thu hoạch để lên bờ ruộng để khi khô sẽ đốt. Rơm được thu gom đánh đống và sử dụng vào mục đích chính là đun nấu, ủ cùng với phân chuồng để làm phân bón, tro dùng để bón ruộng, rơm của lúa nếp dùng làm chổi, một số nơi làm thức ăn cho trâu bò... Như vậy, cách sử dụng rơm rạ như trên có những bất cập lớn ảnh hưởng tới môi trường, an toàn và sức khoẻ của người dân: khi đốt tạo ra lượng lớn khói và bụi, từ đó gây ra nhiều tác hại khác cho sức khoẻ con người và tác động đến an toàn cho người tham gia giao thông trên đường; ảnh hưởng đến các loại thực vật khác. Làm nấm: Theo kế hoạch của tỉnh, hiện nay và các năm tới cần triển khai dự án sản xuất giống và xây dựng mô hình trồng nấm thí điếm ở các địa phương, và tiến tới sẽ phát triển đưa sản xuất nấm thành chương trình kinh tế của tỉnh. Nấm đang được trồng chủ yếu ở tại xã Cẩm Đoài, huyện Cẩm Giàng; tại xã Hồng Quang, huyện Thanh Miện; Bình Giang; Gia Lộc; Nam Sách; Kinh Môn. Các loại nấm đang được sản xuất chủ yếu là: nấm mỡ, nấm rơm, nấm sò, mộc nhĩ. Tuy nhiên, mô hình trồng nấm cũng có những thuận lợi và khó khăn riêng. Thuận lợi: Nguồn nguyên liệu rơm rạ dồi dào; Tận dụng được nguồn lao động địa phương nhàn rỗi; Thị trường tiêu thụ lớn; Tăng thêm thu nhập cho người nông dân: giá bán nấm tươi là 10.000 đồng/ 1kg; nấm muối là 15.000 đồng/ 1kg. Giá trị một ngày công trung bình là 20.000 đồng/ 1 ngày. Khó khăn: Thiếu vốn, thiếu kỹ thuật, thiếu mặt bằng sản xuất,... Sử dụng vào một số mục đích khác: - Rơm còn được sử dụng để trộn với phân gia súc làm phân hữu cơ bón cho ruộng; - Một số địa phương dùng rơm rạ để phủ lên đất khi trồng các loại rau, nhằm mục đích tránh nhiệt độ quá cao hay mưa lớn, giữ ẩm cho đất, chống xói mòn rửa trôi đất,... Sử dụng trấu Trấu thu được từ các cơ sở xay xát thóc, lượng này rất lớn. Một phần không nhiều trong số đó được bán cho người dân để đun nấu, bón ruộng...; còn phần lớn được chất ra bãi chứa. Hiện chưa có biện pháp tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu này, gây ra ô nhiễm môi trường. 3.2.2. Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm từ canh tác ngô Cây ngô Thân, lá Bắp ngô Lõi và bẹ ngô Hạt ngô Phụ phẩm sau thu hoạch từ canh tác ngô bao gồm: thân, lá, bẹ và lõi ngô (Hình 3.2). Hình 3.2. Các phụ phẩm cây ngô sau thu hoạch Thân và lá ngô Vào mùa thu hoạch người dân thường bẻ bắp ngô riêng, còn thân và lá hầu hết được chặt và phơi ngay tại ruộng (khoảng 90%), cho đến khi khô mới đem về nhà, sau đó được chất đống ở những nơi khô ráo. Thân và lá ngô khô được dùng cho mục đích đun nấu. Thân, lá ngô được dùng làm thức ăn xanh cho gia súc là rất tốt vì thân cây ngô hàm lượng chất xơ chiếm 31,5%, protein thô chiếm 7,6%, hàm lượng đường tinh bột cao hơn so với rơm . Lõi và bẹ ngô Bắp ngô sau khi thu hoạch về, lá bẹ được bóc ra. Khi còn tươi bẹ dùng một phần làm thức ăn cho gia súc còn phần lớn được phơi khô để đun nấu. Bắp ngô sau khi tách hạt còn lại lõi ngô. Lõi ngô được phơi khô và dùng cho đun nấu hoặc vứt bỏ. Các kết quả từ phiếu điều tra thực tế bà con nông dân tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách cho thấy, trung bình cứ 1 tấn ngô sản phẩm thu hoạch được sẽ có khoảng 5,7 tấn phụ phẩm thân và lá ngô và khoảng 0,4 tấn phụ phẩm lõi ngô và bẹ ngô. Các số liệu này không sai khác gì với các kết quả ở trong tài liệu tham khảo [2]. Như vậy, trên cơ sở các sô liệu về năng suất ngô các năm 1995 – 2008 và 2010 (Bảng 3.11 và 3.14) có thể tính toán lượng các phụ phẩm (thân, lá, lõi và bẹ) từ canh tác ngô cho các năm và dự báo đến năm 2010. Các kết quả tính toán được đưa ra trong Bảng 3.20. Bảng 3.20. Khối lượng các phụ phẩm cây ngô ở tỉnh Hải Dương diễn biến qua các năm và dự báo đến năm 2010 Năm Khối lượng phụ phẩm cây ngô (nghìn tấn) Thân, lá Lõi, bẹ Tổng phụ phẩm 1995 25,7 1,9 27,6 1996 33,4 2,5 35,9 1997 28,7 2,2 30,9 1998 23,4 1,8 25,2 1999 26,6 2,0 28,6 2000 15,5 1,2 16,7 2001 5,6 0,4 6,0 2002 12,7 1,0 13,7 2003 22,6 1,7 24,3 2004 19,8 1,5 21,3 2005 18,3 1,4 19,7 2006 15,2 1,1 16,3 2007 16,4 1,2 17,6 2008 5,1 0,4 5,5 2010 7,2 0.5 7,7 Từ các kết quả trong Bảng 3.20, có thể ước tính được tổng khối lượng các phụ phẩm cây ngô trung bình hàng năm khoảng 19.800 tấn. Như vậy, so với giá trị trung bình này, tổng khối lượng các phụ phẩm từ canh tác ngô bị giảm nhiều. 3.2.3. Hiện trạng thu gom và sử dụng phụ phẩm từ cây lạc Các phụ phẩm sau thu hoạch từ canh tác lạc gồm thân, lá và vỏ củ lạc (Hình 3.3). Khi thu hoạch, lạc được nhổ một cách nhẹ nhàng, sau đó tách củ. Sản phẩm (củ lạc) được phơi khô cất giữ. Khi sử dụng sẽ được bóc bằng máy hay thủ công để tách nhân lạc riêng và vỏ lạc riêng. Thân, lá lạc Cây lạc Vỏ lạc Củ lạc Nhân lạc Hình 3.3. Các phụ phẩm cây lạc sau thu hoạch Thân, lá: một phần được sử dụng làm phân xanh bón ruộng bằng cách cắt ngắn khoảng 10 ÷ 15 cm, sau đó cày vùi xuống ruộng. Một phần thân lạc được phơi khô để làm chất đốt cho sinh hoạt hàng ngày. Ngoài ra, do thân lá lạc tươi có hàm lượng đạm cao nên được đem ủ chua làm thức ăn dự trữ cho gia súc. Vỏ củ lạc: Sau khi tách hạt (nhân), vỏ lạc thường được dùng để đun nấu. Các kết quả điều tra thực tế bà con nông dân tại xã Hồng Phong - huyện Nam Sách cho thấy, trung bình cứ 1 tấn lạc sản phẩm thu hoạch được sẽ có khoảng 2 tấn phụ phẩm thân và lá lạc và khoảng 0,3 tấn phụ phẩm vỏ lạc. Các số liệu này không sai khác gì với các kết quả ở trong tài liệu tham khảo [2]. Trên cơ sở các sô liệu về năng suất lạc các năm 1995 – 2008 và 2010 (Bảng 3.15 và 3.18) có thể tính toán lượng các phụ phẩm từ canh tác lạc cho các năm và dự báo đến năm 2010. Các kết quả tính toán được đưa ra trong Bảng 3.21. Bảng 3.21. Khối lượng các phụ phẩm từ canh tác lạc ở tỉnh Hải Dương diễn biến qua các năm và dự báo đến năm 2010 Năm Khối lượng phụ phẩm (nghìn tấn) Thân và lá lạc Vỏ lạc Tổng phụ phẩm 1995 0,5 0,1 0,6 1996 0,6 0,1 0,7 1997 0,8 0,1 0,9 1998 1,0 0,2 1,2 1999 0,7 0,1 0,8 2000 1,3 0,2 1,5 2001 0,7 0,1 0,8 2002 1,0 0,2 1,2 2003 1,1 0,2 1,3 2004 1,3 0,2 1,5 2005 1,3 0,2 1,5 2006 1,1 0,2 1,3 2007 1,2 0,2 1,4 2008 1,7 0,3 2,0 2010 1,9 0,3 2,2 Từ các kết quả trong Bảng trên, có thể ước tính được tổng khối lượng các phụ phẩm sau thu hoạch lạc trung bình hàng năm khoảng 1.300 tấn. 3.3. Quan trắc chất lượng môi trường canh tác lúa Để đánh giá ảnh hưởng của nền canh tác lúa nước đến chất lượng môi trường không khí chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu và đo kiểm tra một số các thông số: CH4, CO và CO2 tại cùng một vị trí lấy mẫu trên cánh đồng trồng lúa trong các giai đoạn khác nhau như: giai đoạn đẻ nhánh làm đòng; giai đoạn lúa đang chín (hạt đang chuyển sang màu vàng); giai đoạn lúa vừa được thu hoạch xong. Đồng thời so sánh hàm lượng các khí này trong cùng một giai đoạn nhưng ở các thời vụ khác nhau trong năm. Kết quả phân tích hàm lượng các khí này được thể hiện ở Bảng 3.22 và Bảng 3.23. Bảng 3.22. Kết quả phân tích hàm lượng khí CH4, CO, CO2 theo các giai đoạn canh tác lúa tại cánh đồng lúa vụ Đông Xuân năm 2009 TT Thời điểm lấy mẫu Hàm lượng (mg/m3 không khí) CH4 CO CO2 1 Giai đoạn đẻ nhánh làm đòng 4,354 2,098 313 2 Giai đoạn lúa đang chin 4,107 2,102 319 3 Giai đoạn lúa vừa thu hoạch 3,881 2,317 357 Bảng 3.23. Kết quả phân tích hàm lượng khí CH4, CO, CO2 theo các giai đoạn tại cánh đồng lúa vụ Mùa năm 2009 TT Thời điểm lấy mẫu Hàm lượng (mg/m3 không khí) CH4 CO CO2 1 Giai đoạn đẻ nhánh làm đòng 4,341 2,104 320 2 Giai đoạn lúa đang chin 3,120 2,110 328 3 Giai đoạn lúa vừa thu hoạch 2,287 2,321 382 * Khí mê tan (CH4) Từ các số liệu thu được trong các Bảng 3.22 và Bảng 3.23 có thể mô tả kết quả trên Biểu đồ 3.1. Từ các số liệu trong các Bảng 3.20 và Bảng 3.21 và trên các Biểu đồ 3.1 và Biểu đồ 3.2 khi so sánh theo thời vụ, thấy rằng hàm lượng khí mêtan đạt giá trị cao nhất tại giai đoạn đẻ nhánh, làm đòng đối với cả hai vụ Đông Xuân và Mùa. Nguyên nhân có thể do trong giai đoạn này nhu cầu nước của lúa cao nên đất trồng luôn luôn được ngâm nước tạo điều kiện môi trường kỵ khí, làm cho cường độ phát thải khí mêtan trong các giai đoạn này là lớn nhất. Tuy nhiên, ở giai đoạn lúa đang chín và sau thu hoạch thì nồng độ khí CH4 ở vụ Đông Xuân lớn hơn nhiều so với vụ Mùa do sau khi thu hoạch vụ Mùa, bà con nông dân thường tháo nước hết khỏi ruộng để phơi ải trong các tháng 11 và 12. Ngược lại, sau khi thu hoạch vụ Đông Xuân, bà con nông dân thường tiến hành làm đất ngay đề tiếp tục cấy vụ Mùa nên lượng nước trong ruộng vẫn còn do đó tạo điều kiện cho sự phát thải CH4 cao hơn. Biểu đồ 3.1. So sánh hàm lượng khí CH4 trong không khí ở các giai đoạn phát triển của cây lúa Biểu đồ 3.2. So sánh nồng độ khí CH4 trong không khí theo vụ canh tác So sánh theo giai đoạn phát triển của cây lúa, thấy rằng ở giai đoạn lúa vừa thu hoạch xong, nồng độ khí mê tan đạt giá trị nhỏ nhất. Lý do có thể là trong giai đoạn lúa chín gần thu hoạch nông dân thường tháo nước để ruộng khô tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hoạch sau này. Hơn nữa trong giai đoạn lúa chín nhu cầu nước của lúa cũng nhỏ. Kết quả đo được cũng phù hợp với nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Văn Tỉnh – Phó giám đốc Sở nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Ninh Thuận và các cộng sự về ảnh hưởng của chế độ nước mặt ruộng đến phát thải khí mêtan trên ruộng lúa vùng Đồng bằng sông Hồng. Theo nghiên cứu này [4], chế độ nước mặt ruộng là một trong các nhân tố chính tác động đến quá trình phát thải khí mêtan ruộng lúa. Các tác giả đã nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của chế độ nước mặt ruộng đến phát thải khí mêtan trên ruộng lúa từ năm 2004 ÷ 2006 tại Trạm Khí tượng Nông nghiệp Hoài Đức. Số liệu đo đạc cho thấy, cường độ phát thải khí Mê tan trong các giai đoạn phơi ruộng đa số đều nhỏ hơn so với trường hợp tưới ngập thường xuyên, nhưng giảm rõ rệt nhất ở thời kỳ có lượng phát thải lớn nhất (giai đoạn đẻ nhánh và làm đòng). Tổng lượng phát thải khí Mê tan trong trường hợp tưới ngập nông thường xuyên từ 369,1 ÷ 457,2 kg CH4/ha/vụ, còn trường hợp tưới nông lộ phơi từ 340,3 ÷ 401,5 kg CH4/ha/vụ, tỷ lệ giảm phát thải trung bình từ 7,8 ÷ 14,9 %. Ngoài ra, trong một số kết quả nghiên cứu liên quan của tác giả đã chỉ rõ, áp dụng tưới nông lộ phơi có thể tiết kiệm nước tưới và tăng năng suất lúa so với phương pháp tưới ngập truyền thống. *Khí CO Từ các số liệu thu được trong các Bảng 3.20 và Bảng 3.21 có thể mô tả kết quả trên Biểu đồ 3.3 và Biểu đồ 3.4. Biểu đồ 3.3. So sánh hàm lượng khí CO trong không khí ở các giai đoạn khác nhau Biểu đồ 3.4. So sánh hàm lượng khí CO trong không khí theo vụ canh tác Từ các kết quả đưa ra trong Bảng 3.22 và Bảng 3.23 và trên các Biểu đồ 3.3 và Biểu đồ 3.4 cho thấy hàm lượng khí CO đạt giá trị cao nhất tại giai đoạn thu hoạch đối với cả hai vụ Đông Xuân và Mùa do trong giai đoạn này phụ phẩm (rơm, rạ) thường được phơi khô ngay ở đồng ruộng sau đó được chất thành các đống và đem đốt. Việc đốt rơm rạ tại đồng ruộng đã làm cho nồng độ khí CO trong giai đoạn này cao hơn giai đoạn lúa đẻ nhánh, làm đòng và giai đoạn lúa chín. Hàm lượng khí CO ở giai đoạn lúa đẻ nhánh, làm đòng và giai đoạn lúa chín là rất nhỏ do địa điểm lấy mẫu hoàn toàn là những cánh đồng, xa khu dân cư cũng như các khu công nghiệp nên ít có những nguồn tác động làm phát thải khí CO. Hàm lượng khí CO ở cùng một giai đoạn ít bị biến đổi trong cả hai vụ Đông Xuân và Mùa. Khí CO2: Từ các số liệu thu được trong các Bảng 3.22 và Bảng 3.23 có thể mô tả kết quả trên Biểu đồ 3.5 và Biểu đồ 3.6. Biểu đồ 3.5. So sánh hàm lượng khí CO2 trong không khí ở các giai đoạn khác nhau Biểu đồ 3.6. So sánh hàm lượng khí CO2 trong không khí theo vụ canh tác Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng khí CO2 đạt giá trị cao nhất tại giai đoạn sau thu hoạch đối với cả hai vụ Đông Xuân và Mùa. Tuy nhiên, lượng CO2 ở giai đoạn sau thu hoạch trong vụ Mùa cao hơn vụ Đông Xuân do khi thu hoạch vụ Mùa thời tiết thường hanh khô và ruộng thường được phơi ải, bà con nông dân hầu như không lấy rơm rạ mà thường phơi khô ngay tại đồng ruộng sau đó chất thành các đống khác nhau và đem đốt. Việc đốt rơm rạ thành đống, ngoài phát thải khí CO đã làm phát thải đáng kể khí CO2 trong giai đoạn này và góp phần vào việc làm tăng hàm lượng khí CO2 trong khí quyển. Hàm lượng khí CO2 ở giai đoạn lúa đẻ nhánh, làm đòng và giai đoạn lúa chín là rất nhỏ do địa điểm lấy mẫu hoàn toàn là những cánh đồng, xa khu dân cư cũng như các khu công nghiệp nên ít có những nguồn tác động làm phát thải khí CO2. Hàm lượng khí CO2 ở cùng một giai đoạn ít bị biến đổi trong cả 2 vụ Đông Xuân và Mùa. Trong khuôn khổ luận văn, tuy chưa khảo sát được các chỉ tiêu phát thải các khí CH4, CO, CO2 trong giai đoạn từ sau thu hoạch đến khi làm đất để trồng vụ mới, nhưng trong phạm vi nghiên cứu của đề tài tại tỉnh Hải Dương, trên điều tra, khảo sát thực tế thì hầu như toàn bộ rơm rạ được gom đống và đốt, không có hiện tượng cày dập rạ (rạ được cắt sát gốc) nên có thể kết luận rằng, trong giai đoạn này, đóng góp lượng khí phát thải vào môi trường từ đồng ruộng chủ yếu do sự phân hủy yếm khí các phế phẩm gốc rạ nằm dưới ruộng từ canh tác lúa. Theo kết quả nghiên cứu đưa ra trong Bảng 3.24 dưới đây về năng suất sinh khí mêtan của một số phụ phẩm nông nghiệp thì rơm rạ là nguồn phát thải ra khí mêtan khá lớn. Bảng 3.24. Năng suất phát thải CH4 đối với các loại phụ phẩm khác nhau Loại phụ phẩm Năng suất phát thải (Cm3 CH4/kg phụ phẩm) Tỷ lệ CH4 (%) Phân bò 180 -250 60 - 70 Phân heo 210 – 300 58 - 60 Phân gia cầm 350 – 400 58 - 65 Cây, cỏ xanh 250 – 450 55 - 62 Rơm 150 – 180 60 - 62 Xác trái cây ép 300 – 450 60 - 65 (Nguồn: Renjie Dong, Energy supply and environment protection in countryside development, 2007) Như vậy, rơm rạ là nguồn phát sinh khí mêtan khá lớn. Nếu vùng hay địa phương nào không thu gom rơm rạ để sử dụng mà cày dập và ủ tại ruộng thì vấn đề phát thải các khí trên vào môi trường trong giai đoạn làm đất để trồng vụ mới cần phải được quan tâm. Đây là đối tượng có thể sẽ được quan tâm khảo sát ở nội dung của đề tài nghiên cứu khác. 3.4. Đề xuất phương án công nghệ sử dụng năng lượng sinh khối 3.4.1. Giá trị sinh nhiệt của các phụ phẩm cây lúa, ngô, lạc Khi chọn dạng sinh khối cho quá trình đốt, nhiệt trị là một trong những thông số quan trọng cho việc thiết kế công nghệ để tính toán kích thước lò cũng như lựa chọn dây chuyền đốt tạo năng lượng. Nhiệt trị được phân tích bằng bom nhiệt lượng với 4 mẫu như sau : - Ngô: 25% lõi bắp và vỏ bắp + 75% thân cây và lá. - Lạc: 15% vỏ củ + 85% thân cây. - Trấu: 100% trấu . - Rơm và rạ: 35% Rơm + 65% Rạ Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.25. Bảng 3.25. Gía trị sinh nhiệt của các phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc Tên mẫu Ngô Lạc Trấu Rơm và Rạ Khối lượng mẫu trước khi đốt (g) Lần 1 1,0224 1,0034 1,0211 1,0233 Lần 2 1,0213 1,0042 1,0223 1,0211 Lần 3 1,0226 1,0038 1,0216 1,0228 Áp suất đốt (kPa) Lần 1 3000 3000 3000 3000 Lần 2 3000 3000 3000 3000 Lần 3 3000 3000 3000 3000 Nhiệt lượng (Cal/g) Lần 1 4023,4135 3775,2456 3679,7622 3703,7254 Lần 2 4001,5624 3698,9783 3723,2765 3692,7852 Lần 3 3998,7928 3782,5425 3755,1651 3721,6531 Trung bình 4007,9229 3752,2555 3719,4013 3706,0546 So sánh kết quả phân tích thực tế giá trị nhiệt trên bảng 3.25 với số liệu theo tài liệu tham khảo (bảng 1.3) thì giá trị nhiệt trị có cao hơn như trấu: 3719,4013 cal/g (3719,4013 kcal/ kg) và trên tài liệu tham khảo là 3440 kcal/kg; rơm rạ là 3706,0546 kcal/kg và theo tài liêu là 3488 ÷ 3583 kcal/kg; lạc là 3752,2555 kcal/kg và theo tài liệu là 3415 kcal/kg; với ngô là 4007,9229 kcal/kg và theo tài liệu là 3595 kcal/kg. Nói chung, sai số không đáng kể và có thể chấp nhận được các số liệu này cho các tính toán cần thiết. 3.4.2. Đề xuất phương án công nghệ sử dụng năng lượng sinh khối 3.4.2.1. Sơ đồ công nghệ đồng phát nhiệt - điện Các phụ phẩm trấu, rơm, rạ có thể được sử dụng làm nhiên liệu đốt đồng phát nhiệt – điện theo sơ đồ nguyên lý được đề xuất như trên hình 3.3 gồm các thiết bị chính sau: lò đốt, nồi hơi, tuốcbin, máy phát điện, bộ phận trao đổi nhiệt, máy sấy và các bộ phận phụ trợ khác. Tuốcbin Nhiên liệu Lò đốt Máy phát điện Nồi hơi Thiết bị trao đổi nhiệt Sấy các sản phẩm NN cần sạch Không khí Nước ngưng tụ Hình 3.4. Sơ đồ hệ thống lò đốt tấng sôi đồng phát nhiệt - điện Nguyên lý làm việc Hệ thống bơm sẽ cấp nước cho nồi hơi, nhiên liệu (trấu, rơm rạ) được cung cấp cho lò đốt. Lượng nhiệt phát sinh từ quá trình cháy tại lò đốt đựợc cung cấp cho nồi hơi để hóa hơi nước. Hơi quá nhiệt tạo thành kéo tuốcbin làm quay máy phát điện, phát ra điện. Nguồn điện này có thể cung cấp tại chỗ cho nhà máy sấy (hoặc xay xát). Nguồn nhiệt từ hơi ra khỏi tuốcbin (hơi thứ) và được dùng để sấy nông sản. 3.4.2.2. Ước tính khả năng cung cấp điện từ tiềm năng sinh khối các phụ phẩm cây lúa, ngô, lạc tỉnh Hải Dương Hiệu suất của dây chuyền và các thiết bị đốt trấu, rơm rạ đồng phát nhiệt - điện như đã mô tả trên Hình 3.4 thực tế là: Hiệu suất của dây chuyền đốt trấu: η1 = 0,8 Hiệu suất lò đốt: η2 = 0,8 Hiệu suất nồi hơi: η3 = 0,8 Hiệu suất của động cơ hoặc tuốcbin: η4 = 0,75 ÷ 0,85 Hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt: η5 = 0,3 Hiệu suất máy phát điện: η6 = 0,9 ÷ 0,95 Hiệu suất toàn phần từ đầu dây chuyền đốt trấu đến công đoạn cuối của đồng phát nhiệt - điện là: η = 0,8 × 0,8× 0,8× 0,8× 0,3× 0,92 = 0,11 Trên cơ sở các số liệu từ bảng 3.25 nếu tính mỗi kg trấu khô tạo ra lượng nhiệt 3719,4013 kcal. Mặt khác, nếu quy đổi 1kWh tương ứng 860 kcal, ta có: 3719,4013 kcal/kg trấu = 4,32 kWh/kg trấu 860 kcal/kWh Với kết quả tính hiệu suất toàn phần 11% từ đầu dây chuyền đốt trấu đến công đoạn cuối của đồng phát nhiệt - điện (theo sơ đồ nguyên lý công nghệ đã đề xuất ở Hình 3.3), nếu sử dụng 1 tấn trấu làm nhiên liệu để sản xuất điện có thể tạo ra lượng điện với công suất tương ứng: 1000 × 4,32 x 0,11 = 475,2 (kWh) Tương tự cách tính trên, cứ 1 tấn rơm rạ nếu sử dụng làm nhiên liệu cho sản xuất điện - nhiệt có thể tạo ra lượng điện tương ứng với công suất 474,1 kWh. Theo tính toán mỗi năm ở Hải Dương có thể thu gom khoảng 155.300 tấn trầu và 776.300 tấn rơm rạ. Nếu được sử dụng làm nhiên liệu cho mục đích cung cấp năng lượng sẽ thu được khoảng: 475,2 × 155.300 + 474,1 × 776.300 = 441.842.390 kWh/năm ≈ 442×106 kWh/năm Tính tương tự với phụ phẩm cây ngô, nếu được sử dụng làm năng lượng cho mục đích cung cấp năng lượng sẽ thu được: 1000×(4007,9229:860)×19.800×0,11 = 10.150.297 kWh/năm ≈ 10×106 kWh/năm Tính toán tương tự với phụ phẩm cây lạc. Nếu được sử dụng làm năng lượng cho mục đích cung cấp năng lượng sẽ thu được: [1000×(3752,2555:860)×1.300] ×0,11 ≈ 0,6×106 kWh/năm Như vậy, nếu toàn bộ lượng phụ phẩm lúa, ngô, lạc được thu gom và sử dụng để phát điện thì tổng năng lượng điện từ phụ phẩm có trên địa bàn toàn tỉnh Hải Dương trung bình khoảng 452,6×106 kWh/năm. 3.4.2.3. Lựa chọn lò đốt Trên thực tế, trong dây chuyền sản xuất điện năng vấn đề lựa chọn lò đốt là khâu rất quan trọng, hiện nay có 4 loại lò đốt cơ bản: lò cố định, lò chuyển động, lò tầng sôi và lò quay. Đốt tầng sôi nền cát (gọi tắt là FBC: Fludized bed combustion) là tên của một quá trình mà tại đó lớp cát nền được tạo thành dạng lơ lửng phía trên luồng khí và sự cháy của các nhiên liệu rắn được diễn ra tại khu vực bên trong của lớp cát. Mục đích chính của lớp nền là làm tăng bề mặt tiếp xúc pha, tăng thời gian cháy của nhiên liệu. Cát ở trạng thái sôi làm cho nhiệt độ trong không gian lò đồng đều, nhiên liệu bắt cháy ngay khi mới rơi vào lò. Nhờ quá trình cháy được duy trì trong lớp cát sôi có nhiệt độ ổn định, nên FBC có ưu điểm hơn hẳn so với các lò đốt khác là: - Tăng cường sự trộn lẫn giữa nhiên liệu và chất nền làm cho cường độ cháy cao, ổn định, lượng Cacbon còn lại trong tro thấp; - Đốt được các loại nhiên liệu có độ ẩm và độ tro cao, nhiệt trị thấp; - Tro ở dạng vô định hình nên sử dụng làm chất phụ gia trong công nghiệp sản xuất xi măng, composit, gạch chịu lửa, gạch xây nhà cao tầng … - Nhiệt độ cháy thấp (7500C ÷ 8500C) nên lượng NOx trong khí thải nhỏ; - Khả năng cơ giới hoá, tự động hoá cao và có thể chế tạo được lò đốt có năng suất cao và rất cao. Tuỳ theo quy mô sử dụng mà có thể sử dụng lò đốt tầng sôi kết hợp nhiệt - điện hoặc sử dụng lò đốt tầng sôi nền cát để sấy các nông sản. Sơ đồ nguyên lý của dây chuyền thiết bị có sử dụng lò đốt FBC được đưa ra trên Hình 3.5. 1. Sicl« chøa liÖu 2. VÝt t¶i cÊp liÖu 3. Qu¹t lß 4. Van ®iÒu chØnh 5. Buång ®èt 6. Buång l¾ng bôi 7. Bé phËn trao ®æi nhiÖt 8. Cyclon l¾ng bôi 9. Qu¹t hót Hinh 3.5. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thiết bị sử dụng lò đốt FBC Nguyên lý hoạt động của lò FBC Nhiên liệu được đốt trong buồng đốt 5. Sử dụng quạt cao áp 3 và quạt hút 9 tạo nên sự thay đổi áp suất trong lò và đảm bảo cát sôi đúng yêu cầu. Việc cung cấp không khí để thực hiện quá trình cháy do quạt cao áp 3 được chia thành hai dòng, dòng sơ cấp và dòng thứ cấp. Dòng sơ cấp được cung cấp qua các vòi phun. Dòng thứ cấp được cấp phía trên lớp cát nhằm cung cấp thêm oxy giúp cho việc cháy nhiên liệu được tốt hơn. Tại buồng lắng 6, tro sẽ lắng lại đó còn khí lò sẽ được đi vào thiết bị trao đổi nhiệt, truyền nhiệt cho không khí tạo thành tác nhân sấy hoặc cung cấp nhiệt cho nồi hơi. 3.4.2.4. Lợi ích kinh tế Hiệu quả thu được từ điện - nhiệt Từ số liệu trong Bảng 1.3, có thể tính được tỷ lệ giá trị nhiệt tương đương giữa 1 tấn than đá với khối lượng các phụ phẩm như sau: Giá trị nhiệt 1 tấn than đá tương đương giá trị nhiệt của 1,74 tấn trấu; Giá trị nhiệt 1 tấn than đá tương đương giá trị nhiệt của 1,55 tấn rơm rạ; Giá trị nhiệt 1 tấn than đá tương đương giá trị nhiệt của 1,66 tấn thân và lõi ngô; Giá trị nhiệt 1 tấn than đá tương đương giá trị nhiệt của 1,75 tấn thân và vỏ lạc. Theo kết quả điều tra phỏng vấn bà con nông dân và thực tế giá cả thu mua của các cơ sở sản xuất nấm, thì giá bán trung bình các phụ phẩm này như sau: Rơm rạ : 180.000 đồng /tấn; Trấu : 120.000 đồng/tấn; Thân và lõi ngô : 80.000 đồng/ tấn; Thân và vỏ lạc : 75.000 đồng/ tấn. Còn giá mua than trên thị trường thời điểm nghiên cứu là: 700.000 đồng/tấn. Như vậy để cùng đạt một nhiệt lượng như nhau, nếu so sánh giá của 1 tấn than đá với giá của 1,55 tấn rơm rạ, giá của 1,74 tấn trấu, giá của 1,66 tấn thân và lõi ngô, giá của 1,75 tấn thân và vỏ lạc, có thể thấy rằng việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp có hiệu quả kinh tế cao hơn so với sử dụng than đá. Hiệu quả thu được từ tro trấu Bảng 3.26 đưa ra số liệu so sánh một vài thành phần của trấu trong quá trình đốt theo công nghệ truyền thống và công nghệ FBC. Sau khi đốt bằng lò FBC, SiO2 trong tro chiếm hơn 90% đây là thành phần rất quan trọng có thể sử dụng làm chất phụ gia cho công nghiệp sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng, với giá bán hiện nay khoảng 240.000 ÷ 250.000 đồng/tấn. Cứ 1 tấn trấu sau khi đốt bằng FBC tạo ra 36 kg tro trấu với giá bán tro 8.500 ÷ 9.000 đồng/1 tấn trấu. Bảng 3.26. Thành phần tro trấu trong quá trình đốt theo công nghệ truyền thống và công nghệ FBC [5 ] Thành phần Công nghệ truyền thống (%) Công nghệ FBC (%) SiO2 51,55 96 C 30,82 - Fe2O3 1,95 - K2O 1,34 0,90 MgO 0,20 0,22 CaO 0,14 0,14 MnO 0,1 - Cu 2,61 ppm - Na2O - 0,26 MaO2 - 0,19 TiO2 - 0,04 Al2O3 - 0,04 P2O3 - 0,02 Hao hụt trong quá trình cháy - 0,95 Hiệu quả thu được từ giảm khí thải Phụ phẩm được đốt hoàn toàn trong lò FBC, khí ra ngoài chủ yếu là CO2, chỉ có một hàm lượng rất nhỏ khí SO2 (Bảng 3.27). Bảng 3.27. Lượng khí thải khi đốt phụ phẩm cây lúa và than đá [5] Khí thải (kg/tấn) Trấu Rơm rạ Than đá CO2 40 ÷ 82 30 ÷ 77 200 ÷ 220 SO2 0,5 ÷ 1,5 0,3 ÷ 1,8 28 ÷ 30 NOx - - 9 ÷ 11 So với sử dụng lò than, sử dụng phụ phẩm trấu, rơm rạ làm nhiên liệu cho lò đốt FBC có thể giảm lượng CO2 xuống 3 ÷ 6 lần và SO2 xuống 18 ÷ 20 lần. Đây là khả năng lớn để sử dụng hệ thống Cơ chế phát triển sạch (CDM) theo Nghị định thư Kyôtô. 3.4.2.5. Lợi ích môi trường – xã hội - Góp phần giải quyết lãng phí nguồn nhiên liệu sinh khối gây ô nhiễm môi trường hiện nay ở Hải Dương; - Tạo thêm một dạng năng lượng mới ở nông thôn bổ sung vào nguồn năng lượng truyền thống đã có nhưng chưa đủ; - Tăng thu nhập cho nông dân và các cơ sở xay xát từ việc bán phụ phẩm. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua kết quả tìm hiểu hiện trạng canh tác lúa, ngô, lạc và hiện trang thu gom và sử dụng các phụ phẩm sau thu hoạch (rơm, rạ, trấu; thân, lá, bẹ lõi ngô; thân cây và vỏ lạc), đồng thời phân tích đánh giá tiềm năng NLSK và đánh giá hiệu quả môi trường ở tỉnh Hải Dương đã rút ra một số kết luận như sau: Hải Dương là một tỉnh có vị trí địa lý và điều kiện khí hậu rất thuận lợi cho phát triển nông nghiệp. Trên toàn tỉnh diện tích đất canh tác đang ngày càng bị thu hẹp do quá trình công nghiệp hóa, tuy vậy nông nghiệp vẫn có vai trò quan trọng đối với nền kinh tế của tỉnh, và nông nghiệp thu hút nhiều lao động hơn so với các ngành khác. Đã tính được tổng SK trung bình các phụ phẩm sau thu hoạch một số cây trồng những năm gần đây là: 933.000 tấn từ canh tác lúa; 19.800 tấn từ canh tác ngô; 1.300 tấn từ canh tác lạc; Nguồn nhiên liệu SK từ phụ phẩm các cây lúa, ngô, lạc chủ yếu được thu gom tự phát và được sử dụng cho mục đích khác nhau ở quy mô hộ gia đình như: đun nấu, làm thức ăn chăn nuôi gia súc, làm phân bón,... Cho đến nay chưa có phương án thu gom tập trung nguồn SK này và chưa có các dự án nghiên cứu để có thể sử dụng hợp lý và hiệu quả chúng cả về phương diện kinh tế và môi trường; Về lý thuyết, đã tính được cứ 1 tấn phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc sử dụng làm nhiên liệu để sản xuất điện có thể tạo ra lượng điện với công suất tương ứng khoảng: 475,2 kWh/1 tấn trấu; 474,1 kWh/1 tấn rơm rạ; 512,6 kWh/1 tấn phụ phẩm từ cây ngô; 479,6 kWh/1 tấn thân vỏ lạc. Vì vậy, nếu nguồn nhiên liệu này được tận thu sử dụng sẽ là tiềm năng cung cấp năng lượng đáng kể cho toàn tỉnh; Nếu toàn bộ lượng phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc được thu gom và sử dụng để phát điện thì tổng năng lượng điện từ phụ phẩm có trên địa bàn toàn tỉnh Hải Dương trung bình khoảng 452,6×106 kWh/năm. Nguồn nguyên liệu SK nếu được sử dụng cho mục đích phát điện sẽ có tiềm năng đáng kể bổ sung vào nguồn năng lượng truyền thống chưa đủ, góp phần giải quyết lãng phí, giảm ô nhiễm môi trường, và tạo thu nhập cho người nông dân; Để cùng đạt được một năng lượng nhiệt đầu ra như nhau, có thể thấy rằng việc sử dụng vỏ trấu, rơm rạ sẽ thu được hiệu quả kinh tế cao hơn so với sử dụng than đá làm nhiên liệu cho lò đốt; Đã đề xuất sơ đồ công nghệ đồng phát nhiệt - điện với lò đốt tầng sôi nền cát dùng nhiên liệu SK từ các phụ phẩm cây lúa, cây ngô và cây lạc; Sau khi đốt trấu bằng lò FBC thu được SiO2 trong tro chiếm hơn 90% là thành phần rất quan trọng có thể sử dụng làm chất phụ gia cho công nghiệp sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng; Việc sử dụng các phụ phẩm SK này làm nhiên liệu đồng phát nhiệt - điện có ý nghĩa rất tích cực và hiệu quả không chỉ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng mà còn làm giảm sức ép đến nguồn nhiên liệu hóa thạch, đồng thời góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường (giá nhiên liệu SK chỉ bằng 10 – 30% so với than, lượng phát thải khí CO2 sinh ra ít hơn 3 ÷ 6 lần và SO2 ít hơn 18 ÷ 20 lần so với sử dụng nhiên liệu than; Các số liệu quan trắc môi trường không khí theo thời vụ và theo giai đoạn phát triển của cây lúa nước cho thấy việc thu gom triệt để các phụ phẩm sau thu hoạch là rất cần thiêt để hạn chế tối đa phát thải CO, CO2 hay CH4 vào môi trường. KHUYẾN NGHỊ Cần có chính sách khuyến khích và trợ giúp vốn cho một vài cơ sở chế biến lương thực của tỉnh xây dựng dây chuyền đồng phát nhiệt - điện với quy mô vừa và nhỏ để tận thu tại chỗ nguồn nhiên liệu SK từ các phụ phẩm cây lúa; Cần nghiên cứu phương án quy hoạch, thu gom, vận chuyển… các phụ phẩm cây lúa cũng như các phụ phẩm nông nghiệp khác đế sớm triển khai xây dựng nhà máy đồng phát nhiệt - điện trên địa bàn tỉnh Hải Dương; Cần đầu tư nghiên cứu sâu về khả năng chế tạo nhiên liệu rắn từ các nguồn SK này để có thể sử dụng hiệu quả chúng về cả giá trị kinh tế và môi trường; Cần sớm có cơ chế nhằm thúc đẩy sử dụng năng lượng sinh khối phục vụ tốt hơn cho phát triển nông nghiệp và nâng cao đời sống cho bà con nông dân; Để quản lý tốt phụ phẩm nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Hải Dương, các cấp chính quyền cần quan tâm hơn nữa, cần xây dựng và thực thi hiệu quả chính sách khuyến khích nông dân phát triển sản xuất đạt hiệu quả về kinh tế, đảm bảo an toàn về môi trường. Áp dụng các công cụ kinh tế khuyến khích nông dân tái chế tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, đảm bảo thị trường tiêu thụ sản phẩm đầu ra. Tăng cường hợp tác giữa các doanh nghiệp đầu tư, chính quyền địa phương và người dân tiến tới xây dựng hiệu quả các nhà máy đồng phát nhiệt - điện quy mô vừa và nhỏ. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn (2007), Một số chính sách về phát triển ngành nghề nông thôn, NXB Nông nghiệp. Hoàng Thị Huê (2008), Đánh giá tiềm năng năng lượng sinh khối các phụ phẩm nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) ở tỉnh Nam Định, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội. Nguyễn Quang Khải, Những vấn đề phát triển năng lượng sinh khối của Việtnam, Nguyễn Văn Tỉnh và các cộng sự, Ảnh hưởng của chế độ nước mặt ruộng đến phát thải khí mêtan trên ruộng lúa vùng Đồng bằng sông Hồng, Phạm Văn Lang (12/2006), Sử dụng chất thải sinh khối trong sản xuất nông – lâm nghiệp bằng công nghệ đốt tầng sôi để phát nhiệt - điện, Hà Nội. Phạm Văn Lang (2003), Báo cáo kết quả nghiên cứu đánh giá thực trạng, xác định công nghệ đốt tầng sôi bằng các chất thải sinh khối dùng trong phát nhiệt điện, Hà Nội. Phạm Văn Lang (10/2000), Báo cáo kết quả thực hiện dây chuyền công nghệ phát điện và nhiệt kết hợp theo phương pháp đốt tầng sôi dùng trấu và phế thải sinh khối trong nông nghiệp ở Đồng Bằng sông Cửu Long, Long An. Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Báo cáo kết quả sản xuất vụ mùa năm 2008, kế hoạch sản xuất vụ chiêm xuân 2008 – 2009, Hải Dương. Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn tỉnh Hải Dương, Báo cáo kết quả sản xuất vụ chiêm xuân năm 2008, kế hoạch chủ trương và biện pháp sản xuất vụ mùa 2008 , Hải Dương. Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn tỉnh Hải Dương (2006), Quy hoạch đất đai đến năm 2010 tỉnh Hải Dương, Hải Dương. Sở khoa học công nghệ tỉnh Hải Dương (2006), Báo cáo tóm tắt điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm 2006 – 2010 tỉnh Hải Dương, Hải Dương. Sở khoa học công nghệ tỉnh Hải Dương (3/2003), Báo cáo điều tra nguồn phát thải furan và dioxin trên địa bàn tỉnh Hải Dương năm 2002, Hải Dương. Sở khoa học công nghệ tỉnh Hải Dương (5/2005), Báo cáo tổng hợp quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Hải Dương giai đoạn 2006 – 2020, Hải Dương. Woranuch Jangsawang, Ashwani K.Gupta, Kuniyuki Kitagawa, Sang C.Lee, High Temperature Steam and Air Gasification of non-woody biomass Wastes, Suatainable Energy and Environment, Volum 1 of proceedings 2006, Thailand, 8/2006. Trần Văn Quy, Hồ Thị Phương, “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng và phương án công nghệ sử dụng năng lượng sinh khối các phụ phẩm cây lúa tỉnh Thái Bình”, Tạp chí khoa học, tập 24 (số 1S), 151 – 155,2008. _dowdoads/training-manual/BiomassBoiler-Manual-Viet.pdf.