Biện pháp Biochar cho nông nghiệp vững chắc ở Việt Nam

1/ Giới thiệu

Việt Nam vẫn là một nước nông nghiệp với các thành tựu có được theo bảng thống kê sản xuất hai loại lương thực chính ở Việt Nam 2005, sản lượng lúa là 35,8 triệu tấn và cây ngô đạt 3,76 triệu tấn [11]. Còn về chăn nuôi thì theo kết quả điều tra chăn nuôi của tổng cục thống kê, tại thời gian 10/2012, nước ta có hơn 5 triệu con bò, 2,6 triệu con trâu, 26,5 triệu con lợn cùng hơn 308,5 triệu con gia cầm. Sự phát triển về sản lượng lương thực và số lượng đàn gia súc cũng cũng nghĩa với sự tăng của phế phẩm và chất thải. Theo Báo Nông Nghiệp Việt Nam ngày  05/03/2012, hoạt động sản xuất nông nghiệp phát thải trên 84,5 triệu tấn chất thải từ canh tác, 82,5 triệu tấn chất thải từ chăn nuôi trong đó chiếm 80% chất thải chăn nuôi và 90% chất thải canh tác chưa qua xử lý. Kỹ thuật xử lý phế phụ phẩm sau khi thu hoạch của bà con nông dân thường là đốt tại ruộng phát thải ra một lượng lớn khí nhà kính gây ô nhiễm môi trường không khí nặng nề, đối với những chất thải như phân gia súc thường hay được xả thẳng xuống sao hồ kênh rạch dẫn tới gây ô nhiễm môi trường nước cực kỳ rất nghiêm trọng.

Biochar được biết tới là sản phẩm từ quá trình đốt cháy sinh khối hữu cơ trong hoàn cảnh hiếm khí. Biochar được dùng rộng rãi trong vai trò là một trong các loại phân bón, một chất nâng cấp cấu trúc đất tạo điều kiện phù hợp cho cây trồng phát triển và gia nâng cao năng suất. Từ quá trình sản xuất đến quá trình ứng dụng biochar vào trong đất cũng khá giản đơn và dễ làm đối với bà con nông dân. Ngày nay trên toàn cầu có cực kỳ nhiều phương pháp và thiết bị để sản xuất biochar khác nhau, nhưng trong mô hình lời khuyên này tác giả đưa ra một mô hình lò sản xuất biochar với mục tiêu vừa sinh ra biochar vừa thu được một nguồn năng lượng sạch cho hoạt động sinh hoạt đun nấu hằng ngày của người dân.

2/ Miêu tả ý tưởng

 

Hình 2/1 Mô hình ứng dụng sản biochar từ phế phụ phẩm nông nghiệp

2/1/ Nguyên vật liệu đầu vào

Bên cạnh các sản lượng lớn thu được sẽ là một lượng lớn chất thải từ nông nghiệp, có thể nói đến như phế phụ phẩm nông nghiệp, chất thải rắn ngành chăn nuôi. Theo báo cáo của Cục Chăn nuôi, mỗi năm đàn vật nuôi thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất thải khí và lượng chất thải từ phế phụ phẩm nông nghiệp đạt mức 84,5 triệu tấn, đó vừa là mối nguy hại cho môi trường vừa là nguồn sinh khối hữu cơ dồi dào có thể dùng để sản xuất Biochar.

2/2/  Mô hình lò sản xuất biochar

Do có sự thiếu tốn về tài chính và thiếu thốn về điều kiện sản xuất nên tác giả đành phải tạm thời dừng lại ở việc thiết kế lò sản xuất biochar. Thiết kế lò của tác giả căn cứ vào các sản phẩm bếp gần gũi môi trường hiện giờ và tác giả đã cải tiến cho thích hợp với mục đích sản xuất biochar.

Hình 2/2/ Mô hình lò sản xuất Biochar

Chú thích:

1 Buồng đốt chứa nguyên vật liệu đã được sấy khô

2 Buồng sấy chứa nguyên vật liệu vẫn còn ẩm lúc lúc đầu

3 Sản phẩm biochar ở dạng ướt

4 Luồng khí gas cháy được

5 Quạt gió

6 Van điều khí

7 Cửa lò

8 Cửa lấy biochar

9 Cửa lấy nguyên vật liệu đã sấy khô

10 Vỏ làm mát chứa nước

*Các vạch màu đen biểu thị cho những cửa có thể chuyển động được

2/2/1/ Miêu tả sơ bộ

Lò sản xuất biochar có hình trụ tròn kích cỡ có thể thay đổi tuỳ thuộc vào đòi hỏi người sử dụng. Lò có 2 buồng bao gồm buồng đốt và buồng sấy, có một lớp vỏ có chứa nước. Lò có một quạt gió nhỏ phía bên ngoài. Về cơ bản lò sản xuất biochar có hình dạng và cấu trúc tương đương như các bếp gần gũi với môi trường có trên thị trường, nhưng do mục đích sản xuất biochar và đặc tính của quá trình sản xuất biochar nên tác giả đã đưa ra các thiết kế đặc biệt hơn so sánh với các bếp thông thường để thích hợp với mục đich và quá trình sản xuất. Do những khu vực nông thôn thường có môi trường ẩm do những hoạt động nông nghiệp thường ngày nên để giữ nguyên vật liệu ở trạng thái khô là tương đối khó khăn trong khi để sinh ra sản phẩm biochar có đạt chất lượng tốt thì nguyên vật liệu càng khô càng tốt do đó thiết kế của tác giả có buồng sấy nơi có chứa những nguyên vật liệu lúc đầu, những nguyên vật liệu lúc đầu có thể là những phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ, vỏ trấu, lõi ngô… và có thể là cả chất thải chăn nuôi như chất thải rắn của trâu, bò…hoặc là hỗn hợp của cả hai nguồn trên. Sản phẩm biochar được thu lại hằng ngày nên tác giả có thiết kế hệ cửa lò lấy biochar thuận lợi dễ dàng. Vì biochar nếu ở dạng khô và có kích cỡ nhỏ sẽ có tiềm ẩn nguy cơ có thể gây hại đến hệ thống hô hấp của người dùng nên vỏ lò chứa nước vừa có công dụng hạ nhiệt thoát ra phía bên ngoài lò và vừa cung ứng một lượng nước làm ướt sản phẩm biochar khô ở phía dưới, chuyển sản phẩm biochar từ dạng khô sang dạng ẩm và ướt, an toàn hơn cho người dùng. Giá cả sản phẩm tác giả dự tính khoảng 2-3 triệu đồng/chiếc, thời gian dùng từ 10-20 năm.

2/2/2/ Nguyên lý hoạt động

Bỏ nguyên vật liệu khô vào trong buồng cháy, tiếp đến bật quạt gió và mở van cung ứng không khí cho vùng cửa lò, mồi lửa ở cửa lò cung ứng nhiệt cho buồng đốt. Sau khoảng 5 phút mồi lửa, khi buồng đốt đã cháy thì vặn hạ van cấp khi cho buồng đốt để tạo điều kiện cháy hiếm khí. Từ quá trình cháy hiếm khí, nhiều khí cháy được và không cháy được được dẫn qua 1 ống khí hoà cùng với không khí được cấp từ quạt gió, luồng khí hỗn hợp này được đốt cháy hoàn toàn bằng đầu đốt hồng ngoại gần gũi với môi trường. Nhiệt toả ra từ buồng đốt sẽ được hấp thu bởi buồng sấy, các nguyên vật liệu ở trạng thái ẩm lúc đầu sẽ nhận nguồn nhiệt hấp thu, nóng lên dẫn tới bay hơi nước từ nguyên vật liệu ẩm lúc đầu. Hơi nước mau chóng bị ngưng tụ ở vỏ lò và chảy xuống bên dưới, hơi nước có kèm theo một lượng nhiệt nhỏ, lượng nhiệt này được hấp thu ở vỏ lò chứa nước, lượng nhiệt nhỏ đó khiến cho nước nở ra và chảy xuống dưới nơi đó đã có một lượng biochar khô ở phía dưới từ lần cháy trước vậy nên sẽ sinh ra sản phẩm biochar ở dạng ướt. Nhiệt từ quá trình đốt sẽ đạt được tầm từ 400-6000C, thời gian đun nấu của bà con nông dân thường ngày từ 2 – 4 giờ đó cũng là khoảng nhiệt độ và thời gian cho ra sản phẩm biochar với đạt chất lượng tốt.

2/2/3/ Hướng dẫn sử dụng

Ngày giai đoạn đầu dùng: người dùng chỉ mất công phơi khô nguyên vật liệu lần đầu dùng lò, nguyên vật liệu tại đây là nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp, chất thải chăn nuôi hoặc là hỗn hợp của cả hai loại trên. Tiếp đến bỏ nguyên vật liệu đã phơi khô vào buồng đốt và nguyên vật liệu ẩm sử dụng để làm biochar lần sau vào buồng sấy khô. Ban đầu ta cần cung lượng nhiệt nhỏ ở cửa lò và cung ứng không khí từ quạt cho sự cháy ở cửa lò tạo nhiệt cho nguyên vật liệu khô phía trên để cháy. Tiếp đến 10 phút, ta sẽ hạ dần lượng không khí cấp vào cửa lò khi nguyên vật liệu khô đã bắt đầu cháy để tạo điều kiện cháy hiếm khí, vậy nên một lượng khí gas gồm những khí cháy được và không cháy được. Khí gas đó sẽ được hoà cùng với một lượng lớn không khí được cung ứng từ quạt gió để sinh ra nguồn khí cháy được ổn định và thường xuyên. Để sự đốt cháy luồng khí đó được triệt để tác giả lời khuyên dùng đầu đốt hồng ngoại sẽ không có phát thải khói, muội và không ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ người dùng. Sau một ngày dùng người nông dân sẽ gạt van cho biochar rơi xuống vùng cửa lò và chỉ cần gạt sang 2 bên về phía đáy lò.

Những ngày dùng sau: người dùng những lần sau chỉ cần lấy nguyên vật liệu ở buồng sấy khô từ những cửa lấy nguyên vật liệu khô ở dưới và bỏ vào buồng đốt để làm nguyên vật liệu sản xuất biochar và cho nguyên vật liệu còn ẩm vào buồng sấy và dùng như lần đầu. Sản phẩm biochar thu được ở phía dưới có dạng ẩm và ướt nên người dùng sẽ thu lấy và có thể mang bón trực tiếp vào ruộng đồng hoặc cất giữ trong bao tải. Lượng biochar trên buồng đốt sẽ được xả xuống cửa lò và gạt sang hai bên, tiếp đến ta sẽ mồi lửa vào cửa lò như quá trình đốt cháy ở lần đầu.

Khi không muốn dùng nữa: người sử dụng chỉ cần đóng van cấp khí và tắt quạt gió, sự cháy sẽ hạ dần tốc độ và lượng khí thoát ra ngoài sẽ hạ dần, sau quá trình cháy âm ỉ trong một không bao lâu sau chúng sẽ hạ dần nhiệt độ và nguội đi.

Lượng nguyên vật liệu khô dùng để sản xuất biochar hằng ngày nên trong khoảng từ 5-8 kilogam, lượng đó sẽ đủ cho một gia đình đun nấu trong thời gian từ 3-4 giờ/ngày.

Chú ý nhỏ: khi mực nước trên miệng lò gần như không còn thì ta cho thêm một ít nước vào bên trên miệng lò. Việc cung ứng một lượng nước cho vỏ bình có công dụng vừa tránh khí thoát ra ngoài và cung ứng một lượng nước để làm ẩm sản phẩm biochar khô.

2/2/4/ Ích lợi thu được từ lò sản xuất biochar

• Gần như không có nhiệt toả ra ngoài, an toàn cho người sử dụng.
• Thu được biochar ở dạng ướt có thể dùng bón trực tiếp vào ruộng và không hề gây bệnh cho người dùng.
• Nguồn khí gas thu được sẽ sinh ra năng lượng nhiệt sử dụng cho đun nấu thay thế cho nguồn năng lượng hoá thạch và khí gas hằng ngày phải sử dụng.
• Buồng sấy sử dụng để sấy khô một số loại nguyên vật liệu sử dụng làm nguyên vật liệu sinh ra biochar, người dân không tốn công sức phải phơi khô nguyên vật liệu.
• Hệ thống giản đơn, tiện lợi dễ dùng.

Từ đấy thu được đông đảo ích lợi về mặt kinh tế và môi trường cho người dùng

2/3/ Biochar thu được

 

Hình 2/3 Sản phẩm biochar từ một số loại phế phụ phẩm nông nghiệp và chất thải chăn nuôi.

Như trên hình bên trái là sản phẩm biochar từ một số loại phế phụ phẩm nông nghiệp khác nhau và chất thải chăn nuôi từ đàn bò ở hình bên phải. Biochar về mặt vật lý là một chất rắn màu đen, nhẹ và xốp, tuỳ theo nguyên vật liệu đầu vào mà biochar thu được sẽ có hình dáng và kích cỡ khác nhau. Một số loại nguyên vật liệu đầu vào đóng một vai trò rất rộng lớn trong việc ảnh hưởng nhiều đến tính chất và đặc tính của biochar. Biochar từ lò ra sẽ ở dạng ẩm có thể sủ dụng trực tiếp để bón vào ruộng đồng. Biochar có rất nhiều đặc điểm tốt cho đất có thể nói đến như khả năng dưỡng ẩm vậy nên người nông dân cũng đỡ tốn công và một lượng nước sử dụng để tưới cho ruộng đồng, biochar có thể làm tăng pH, thêm vào vì nguyên vật liệu có tính xốp nên chúng góp thêm phần khiến cho đất tơi xốp, với cấu trúc về mặt vật lý cùng với những gốc hoá học có trong biochar khiến cho chúng có thể giữ dưỡng chất tránh bị thất thoát từ quá trình bón phân ngoài ra chính là khả năng hấp phụ những kim loại nặng (thành phần có trong tàn tích thuốc trừ sâu). Chính trong thành phần hoá học của biochar cũng chứa những dưỡng chất như P, K, N,Ca và Mg… nên khi bón biochar vào trong đất cũng như bón phân vào trong đất.  Đó chính là các điểm mạnh ở biochar mà một số loại phân bón như NPK, phân hữu cơ, tro bếp và phân chuồng khó có khả năng làm được.

2/4/ Dùng biochar cho ruộng đồng

Biochar theo rất nhiều nghiên cứu trong nước và trên toàn cầu đó là một sản phẩm gần gũi với môi trường được dùng như một trong các loại phân bón cho đất. Tuỳ theo một số loại đất khác nhau mà sự thể hiện mức độ nâng cấp cấu trúc lý hoá của đất sẽ khác nhau. Ở khu vực đất Amazon, có một trong các loại đất đen tên là Terra-Petra, đó là một trong các loại đất cực kỳ tốt cho cây trồng được tạo ra từ sự bổ sung của tàn dư các loại thực vật bị cháy sau quá trình dùng đun nấu của người Amazon cổ và từ các vụ cháy rừng từ xưa. Theo rất nhiều phân tích của đa số nhà khoa thì các tàn tích bị cháy đó có cấu trúc tương đương như biochar.

Hình 2/4/ Cây trồng trên loại đất đen Terra-petra và loại đất feralit gần đó

Loại đất được bổ sung tàn dư các loại thực vật cháy (có tính chất và đặc điểm tương đương như loại biochar) ở hình bên phải và loại đất ở khu vực lân cận mà dường như không được bổ sung loại tàn tích đó.Loại đất đen đó có cấu trúc tốt cũng như chứa cực nhiều dưỡng chất cho cây trồng nên khi tiến hành trồng cây trên loại đất này thường có sản lượng cao nên loại đất này có giá cực kỳ cao trên thị trường. Ở trên toàn cầu có rất nhiều công thức và kỹ thuật bón khác nhau, thường thường biochar được vận dụng với lượng 30-150 tấn/ hecta và được vùi vào trong chất đất. Vậy nên khi bổ sung biochar vào trong đất sẽ tạo điều kiện phù hợp cho cây trồng phát triển cho năng suất cao.

Hình 2/5/ Bón biochar vào trong đất

2/5/ Nâng cao năng suất cây trồng

Biochar nâng cấp cấu trúc và tính chất của đất tạo điều kiện phù hợp cho nhiều loại cây trồng phát triển, từ đấy nâng cao năng suất cây trồng tạo tăng cường thêm nguồn thu cho người nông dân. Tuỳ theo một số loại đất khác nhau mà sự thể hiện tác động về năng suất của biochar là khác nhau, với mọi loại đất thì năm giai đoạn đầu sự tác động này sẽ không rõ rệt nhưng sự tác động đó sẽ được thể hiện rõ rệt năm sau 1 và những năm về sau. Các thử nghiệm trên toàn cầu đều cho kết quả cực kỳ khả quan cả vể nâng cấp cấu trúc đất cũng như nâng cao năng suất cây trồng.

Hình 2/6/ Thí nghiệm trồng cây rau diếp trên đất có bón biochar

Hình 2/7/ Thí nghiệm cây ngô trồng trên đất không và đất có bổ sung biochar

3/ Kết quả ứng dụng sáng kiến/kinh nghiệm

Ứng dụng của biochar đã được dùng rỗng rãi ở nhiều nước trên toàn cầu, kết quả cho biết đều cực kỳ khả quan. Quá trình ứng dụng biochar căn cứ vào các nghiên cứu về cách tính chất vật lý, hoá học và sinh học ngoài ra đã có sự nhận xét về ảnh hưởng của biochar đến người dùng. Dưới đây chính là các mô tả chi tiết về tính chất của biochar

3/1/   Tổng quan về Biochar

3/1/1/  Khái niệm về biochar

Hiện tại có cực kỳ nhiều định nghĩa khác nhau về biochar được đưa ra:

Biochar là sản phẩm của quá trình phân hủy nhiệt những nguyên vật liệu hữu cơ trong hoàn cảnh không có hoặc có cực kỳ ít oxi (sự nhiệt phân). Mục đích dùng như một chất bổ sung để cải tạo đất, đa phần để nâng cấp cách tính chất cơ bản của đất, gia tăng độ xốp, khả năng thấm và giữ nước, lưu giữ dưỡng chất và cacbon đất, đồng thời tạo điều kiện môi trường sống thuận lợi cho những sinh vật đất tồn tại và phát triển (Lehmann và Joseph, 2009) [5].

Theo tổ chức IBI (International Biochar Initiative) thì Biochar là một chất rắn thu được từ quá trình cacbon hóa sinh khối. Biochar có thể được bổ sung vào trong đất với mục đích nâng cấp những vai trò của đất và hạ sự phát thải những khí nhà kính. Biochar cũng có giá trị đáng kể trong chiến lược cố định cacbon toàn thế giới [10].

3/1/2/  Tính chất vật lý

Biochar bao gồm 4 phần chính: cacbon bền, cacbon không bền và những thành phần bay hơi khác, phần tro khoáng và ẩm độ (Bảng 3/1).

Bảng 3/1/ Tỷ lệ tương đối những thành phần chính trong biochar

Bảng 3/1 cho biết những thành phần bên trong biochar cực kỳ khác nhau dựa vào nguồn gốc sinh khối, những điều kiện nhiệt phân, nhiệt độ nhiệt phân, tốc độ lên nhiệt, áp suất, những điều kiện trước và sau xử lý. Tính chất vật lý của biochar phụ thuộc đa phần vào nguyên vật liệu lúc đầu và những điều kiện nhiệt phân (Downie và nnk, 2009) [2].

Trong suốt quá trình nhiệt phân, ở những nhiệt độ thấp, xenlulozơ và hemi-xenlulozơ bị mất ở dạng chất hữu cơ bay hơi dẫn đến sự hạ về khối lượng. Chất khoáng và bộ khung cacbon vẫn giữ được hình dáng cấu trúc của nguyên vật liệu lúc đầu. Cấu trúc phân tử của biochar có trạng thái xốp và diện tích bề mặt lớn. Những khoảng hổng đường kính cực kỳ nhỏ (50 nm) lại quan trọng cho sự thông khí, thủy học, hoạt động của các rễ và cấu trúc của đất. Bổ sung biochar vào trong đất cũng làm thay đổi tính chất vật lý tự nhiên của đất, nâng cao tổng diện tích bề mặt riêng, nâng cấp cấu trúc và sự thoáng khí của đất (Kolb, 2007) [3].

3/1/3/ Tính chất hoá học

Một dãy những nhóm chức năng khác nhau tồn đọng trên những bề mặt của những tấm graphen. H, N, O, P và S được phối hợp chặt chẽ trong những vòng thơm và xác định ái lực điện tử của sản phẩm biochar, ảnh hưởng nhiều đến khả năng trao đổi cation (CEC). Điện tích bề mặt xác định bản chất tương tác giữa biochar và những hạt đất, chất hữu cơ hòa tan, khí, vi sinh vật và nước. Theo thời gian, biochar trở lên mất dần hoạt tính do những khoảng hổng của chính nó bị bít kín và vậy nên khả năng hấp phụ của chính nó sẽ hạ. Những khoảng hổng phía bên trong trở thành không tiếp cận được dẫn đến hạ diện tích bề mặt (Warnock và nnk, 2007) [8]. Sự tái tạo lại hoạt tính là điều có thể khi vi khuẩn, nấm và giun tròn định cư trong những khoảng hổng và những hạt biochar.

3/1/4/ Tính chất sinh học

Không giống một số loại chất hữu cơ khác được bổ sung vào trong đất, biochar thay đổi môi trường vật lý và hóa học của đất, lần lượt tác động tới cách tính chất và sự tồn tại, phát triển của sinh vật đất. Cộng đồng sinh vật đất là tập hợp phức tạp của những vi khuẩn, vi khuẩn cổ, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, giun tròn, động vật chân đốt và sự đa dạng của những loài động vật không xương sống (Thies và Rillig, 2009) [6]. Sự tương tác giữa những cá thể trong quần thể và giữa những quần thể trong quần xã với cách tính chất vật lý, hóa học đất khi đất được bổ sung biochar sẽ xác định tất cả năng suất và vai trò của hệ sinh thái, chẳng hạn như năng suất và sự phát triển của cây trồng.

3/1/5/ Hàm lượng dinh dưỡng

Thuộc tính tích cực của biochar là giá trị dinh dưỡng của chính nó khi được bổ sung vào trong đất. Cho dù, biochar thường không có hàm lượng N dễ tiêu cao, nhưng giá trị dinh dưỡng gián tiếp có được là do khả năng lưu lại những dưỡng chất trong đất và hạn chế sự rửa trôi, dẫn tới tăng sự hút thu dinh dưỡng của cây trồng và năng suất vụ mùa cao hơn (Chan và Xu, 2009) [1].

3/2/  Công dụng của biochar

3/2/1/ Hạ hiệu ứng nhà kính

Bổ sung biochar vào trong đất được miêu tả như một biện pháp để cô lập cacbon có trong khí quyển. Sinh khối thực vật được tạo thành trên những cây chỉ sống một mùa hoặc 1 năm thường bị phân hủy mau chóng. Sinh khối của các giống cây này phân hủy giải phóng CO2 (được cố định trong sinh khối) trở lại bầu khí quyển. Trái lại, chuyển hóa sinh khối này thành biochar sẽ cho sự phân hủy chậm hơn cực kỳ nhiều, hướng C từ vòng tuần hoàn sinh học nhanh vào trong một vòng tuần hoàn C chậm (có thể lên tới hàng chục năm, hàng trăm năm) [4]. Do có thể làm tăng pH đất nên biochar cũng góp thêm phần hạ đi sự phát thải khí CH4 và N2O vào khí quyển.

3/2/2/ Làm phân bón cho đất

Với các tính chất của biochar nói trên thì chúng có thể nâng cấp cấu trúc đất và gia nâng cao năng suất cây trồng. Ngoài ra với cấu trúc về mặt vật lý chúng có thể hấp phụ các kim loại nặng như chì, cadimi, sắt, đồng và những chất độc hữu cơ khác, đó là các chất thường có trong thuốc trừ sâu của Zheng W và nnk (2010)[9]. Nên khi dùng biochar, chúng đóng góp một phần vào việc hấp phụ những chất độc chánh phát thải lại môi trường gây bệnh đến sử khoẻ người dân.

3/3/  Điểm yếu của biochar

Do biochar nhẹ có rất nhiều kích cỡ khác nhau có cả các kích cỡ cực kỳ nhỏ nên khi tiếp xúc với biochar nhiều trong suốt quá trình sản xuất có thể gây ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ cho người dùng thông qua con đường hô hấp. Nhưng trong mô hình lời khuyên của tác giả các vấn đề đó đã được xử lý khi dùng lò sản xuất biochar, sản phẩm biochar thu được luôn ở dạng ẩm có chứa nước nên sẽ không gây bệnh đến người dùng và khi ứng dụng vào ruộng đồng thì luôn ở dạng vùi trong đất nên hạ đi cực kỳ nhiều nguy cơ biochar có thể bay vào trong không khí.

3/4/ Kết quả ứng dụng biochar trên toàn cầu và ở Việt Nam

3/4/1/  Thành quả nghiên cứu áp dụng trên thế giới

Những nghiên cứu về biochar trên toàn cầu đã được triển khai cách đây tương đối lâu và từ năm 2007 bắt đầu có các bài báo công bố về loại than này. Định nghĩa về biochar ngày càng được lưu ý trên cả trường chính trị và học thuật, với một vài nước (ví dụ: Anh, New Zealand, Mỹ) thiết lập những “Trung tâm nghiên cứu biochar’”. Các phân tích tổng hợp những hiệu quả để ý được từ sự ứng dụng biochar vào trong đất của Verheijen và nnk (2009) [7] cho biết sự nâng cao của năng suất mùa vụ: trung bình tăng 12% năng suất cây trồng/năm. Các nguyên do chính được đưa ra là đẩy mạnh khả năng giữ phân bón, giữ nước, tăng trao đổi cation và hạ độ chặt đất. Thêm vào đó, ích lợi môi trường từ việc ứng dụng biochar vào trong đất bao gồm hạ sự mất nitơ vào nước và không khí, và hạ nhu cầu phân bón.

3/4/2/ Các nghiên cứu và ứng dụng của Việt Nam

Biochar vẫn còn là một “từ” mới ở Việt Nam, những công trình nghiên cứu về biochar còn ở mức khởi đầu, quy mô nhỏ hẹp và chưa có các ứng dụng rộng trên thực tế. Một vài công trình nghiên cứu, dự án điển hình về biochar đã công bố ở Việt Nam như: “Nghiên cứu cách sản xuất than sinh hoc từ rơm rạ và trấu để phục vụ gia tăng độ phì đất, năng suất cây trồng và hạ phát thải khí nhà kính” của nhóm tác giả Mai Văn Trịnh, Trần Viết Cường, Vũ Dương Quỳnh, Nguyễn Thị Hoài Thu; “ Nghiên cứu ứng dụng than sinh học gia tăng sức sản xuất của đất – tác động loại và lượng bón than sinh học đến sinh trưởng và năng suất lúa” của tác giả Vũ Thắng, Nguyễn Hồng Sơn; “Nghiên cứu cách sản xuất biochar từ chất thải chăn nuôi” của tác giả Trần Thị Tuyết Thu, Phạm Văn Quang, Hoàng Đức Thắng, Phan Lâm Tùng; …

4/ Khả năng ứng dụng và nhân rộng

Với các tính chất và ích lợi của biochar thu được, thì khi được phổ biến rộng rãi với người nông dân thì khả năng ứng dụng sẽ là cực kỳ lớn. Một lượng lớn chất thải chăn nuôi và phế phẩm nông nghiệp sẽ được tận dụng. Việc ứng dụng sản xuất biochar bằng lò thiết kế của tác giả sẽ thích hợp với những hoạt động nông nghiệp có thể nói đến như:

Vào sau khi tiến hành thu hoạch thì sản phẩm nông nghiệp có thể sấy khô 1 cách dễ dàng trong lò, tránh sự vất vả cho người dân. Khi thời tiết mưa nắng thất thường do sự thay đổi khí hậu và diện tích phơi phóng dần bị thu nhỏ.

Hoạt động say sát là việc gắn liền với những hộ gia đình sau những mùa vụ, khi đó phế phẩm từ quá trình say xát là vỏ trấu, vỏ trấu sẽ được sử dụng làm nguyên vật liệu để sinh ra biochar, nhiệt đầu đốt hồng ngoại có thể chuyển thành năng lượng điện sử dụng cho máy say sát. Do đó người nông dân sẽ thu được cả gạo và biochar trong khi không tốn quá nhiều tiền cho công việc say sát này.

Biochar từ chất thải chăn nuôi thu được hằng ngày đem đi bón vào trong đất nâng cao năng suất cây trồng, tăng nguồn thức ăn cho gia súc. Từ đấy người nông dân có thể tăng số lượng về đàn gia súc và thu được lợi nhuận từ việc nâng cao năng suất cây trồng. Lợi nhuận có thể nhìn rõ ở quá trình ứng dụng sản xuất biochar so sánh với việc dùng những biện pháp thông thường đối với chất thải chăn nuôi bón trực tiếp vào trong đất là nguồn năng lượng thu được cho đun nấu hằng ngày và chất lượng đất trồng sẽ dần được nâng cấp hơn so sánh với khi dùng chất thải chăn nuôi trực tiếp vào trong đất, thêm vào đó về mặt môi trường một lượng lớn khí nhà kính CH4 sẽ không bị phát thải vào môi trường. Theo tính toán của tác giả đối với một hộ gia đình chăn nuôi có 2 con bò, hằng ngày sẽ thải ra 20-30 kilogam chất thải rắn, sau khi được sấy khô chúng sẽ có khối lượng khoảng 15 kilogam và sản phẩm từ lò sản xuất cho ra 8 kilogam biochar ở dạng khô. Căn cứ vào hàm lượng những dưỡng chất N,P,K có trong sản phẩm biochar thu được và hàm lượng những dưỡng chất nbsp; N,P,K có trong phân bón hoá học NPK, tính toán so sánh cho biết sau một tuần lượng biochar thu được sẽ là 55 kilogam khô, chúng tương tự với 110 ngàn đồng tiền phân bón hoá học NPK trên thị trường.

Từ những ý trên chúng ta nhận ra rằng, biochar có thể ứng dụng lớn vào việc xử lý những phế phụ phẩm nông nghiệp và chất thải rắn của ngành chăn nuôi, biochar đóng góp một vai trò lớn lớn vào việc hạ phát thải khí nhà kính và gia nâng cao năng suất cây trồng thông qua việc cải tạo đất vậy nên biochar có thể coi là một giải pháp mới cho nông nghiệp vững chắc ở Việt Nam.

Tài liệu tham khảo

[1]. Chan, K. Y., Xu, Z., 2009/ Biochar: Nutrient Properties and Their Enhancement. In: Biochar for Environmental Management: Science and Technology (Eds. Lehmann, J. & Joseph, S.), Earthscan.

[2]. Downie, A., Crosky, A., Munroe, P. (2009). Physical properties of biochar. IN Lehmann J. and Joseph, S. (Eds.) Biochar for environmental management: Science and Technology. London, Earthscan.

[3]. Kolb, S. (2007) Understanding the mechanisms by which a manure-based charcoal product affects microbial biomass and activity (doctoral dissertation). University of Wisconsin

[4]. Lehmann, J. (2007b) ‘A handful of carbon’, Nature, vol 447, pp143–144/

[5]. Lehmann, J. and Joseph, S. (Eds.) (2009) Biochar for environmental management, Science and technology. London: Earthscan.

[6]. Thies, J. and Rilling, M. (2009) Characteristics of Biochar: Biological properties. IN Lehmann J. and Joseph, S. (Eds.) Biochar for environmental management: Science and Technology. London, Earthscan.

[7]. Verheijen, F.G.A., Jeffery, S., Bastos, A.C., van der Velde, M., and Diafas, I. (2009). Biochar Application lớn Soils – A Critical Scientific Nhận xét of Effects on Soil Properties, Processes and Functions. EUR 24099 EN, Office for the Official Publications of the European Communities, Luxembourg, 149pp.

[8]. Warnock, D.D., Lehmann, J., Kuyper, T.W. and Rilling, M.C. (2007) Mycorrhyzal responses lớn biochar in soil – concepts and mechanisms. Plant and Soil 300, pp 9-20.

[9]. Zheng W, Guo M, Chow T, Bennett DN, Rajagopalan N. ( 2010) Sorption properties of greenwaste biochar for two triazine pesticides.

[10]. http://www.biochar-international.org/biochar  (truy cập ngày 10/8/2012)

[11]. http://www.vaas.org.vn/images/caylua/01/08_thongkesxlt.htm  (truy cập ngày 28/6/2013)