TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 11 năm 2024

Livestream công nghệ và phát lại tại chuyên mục “VIDEO CÔNG NGHỆ” trên: www.techport.vn

HỘI THẢO GIỚI THIỆU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

TP. HỒ CHÍ MINH

Quy trình sản xuất than sinh học từ phế phẩm nông nghiệp - chăn nuôi

TS. Võ Thành Công

2

Học Vấn:

• ĐH: Kỹ Thuật Hóa Học (ĐHBK, 2000)
• ThS: Kỹ Thuật Hóa Học (ĐHBK, 2007)
• TS: Kỹ Thuật Hóa Học (NTUST, TW, 2013)

Kinh Nghiệm:

• Cộng tác nghiên cứu trong nước: đại học Bách Khoa, Nông Lâm, Huế, Duy Tân.
• Cộng tác nghiên cứu ngoài nước: Đài Loan.
• Tham gia hội đồng sở KHCN Tỉnh: Đồng Nai, Tây Ninh, Đaknong.
• Giảng Viên: khoa CNHH, IUH (2001-nay).

Lĩnh vực nghiên cứu:

• Tính toán động học - nhiệt động học của quá trình hấp phụ-xúc tác.

​

• Tổng hợp than sinh học (biochar), ứng dụng than trong: xử lý

môi trường, quá trình hấp phụ-xúc tác, phân bón sinh học.

​

• Tổng hợp các hợp chất vô cơ bằng phương pháp điện hóa.

​

Phone: +84.909.958.725 Email: vothanhcong@iuh.edu.vn or vothanhcong_vn@yahoo.com

□ Hóa học lý thuyết tính toán mô phỏng □ Hóa học ứng dụng

� NỘI DUNG BÁO CÁO��1. NGUỒN PHẾ PHẨM NÔNG-CHĂN NUÔI Ở VIỆT NAM��2. CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG CHUYỂN HOÁ PHẾ PHẨM� �3. ỨNG DỤNG SẢN PHẨM VÀ MỤC TIÊU BÁO CÁO ��4. QUY TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG THAN HOÁ PHẾ PHẨM��5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG ỨNG DỤNG SẢN PHẨM ��6. KẾT LUẬN��

3

1. Phế phẩm (Chất thải rắn) / Chăn nuôi-Nông nghiệp

4

Cơ cấu sản xuất nông nghiệp thống kê năm 2010

Tỷ lệ phế phẩm phát sinh thống kê năm 2007

Lượng phế phẩm phát sinh thống kê năm 2008, 2010

[1] Chất Thải Rắn Nông Nghiệp Và Nông Thôn, Báo cáo môi trường quốc gia 2011.

1. Phế phẩm / Chăn nuôi

5

[1] B.C.T. Nguyễn Minh Quang, Hoàng Dương Tùng, Báo cáo môi trường Quốc Gia 2014 môi trường Nông thôn, Bộ Tài Nguyên Và Môi Trường, (2014).

Bùn thủy sản

Xương động vật

Phân động vật

Xác động vật

1. Phế phẩm / Chăn nuôi

6

[1] Sức Ép Môi Trường Nông Thôn, Chương 2, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Nghệ An, (10/2014).

1. Phế phẩm / Lò mổ trong chăn nuôi

7

Nội tạng ăn được

Thịt

Lòng

Mỡ

Xương

Máu

Ruột và bụng

Da

50 % ăn được

50 % phế phẩm

[1] D. O. Omole, A. S. Ogbiye, An evaluation of slaughterhouse wastes in south-west Nigeria , American Journal of Environmental Protection 2013; 2(3): 85-89

1. Phế phẩm / Chăn nuôi

8

[1] Sức Ép Môi Trường Nông Thôn, Chương 2, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Nghệ An, (10/2014).

1. Phế phẩm / Chế biến thuỷ sản

9

Phát thải trong nuôi trồng và

chế biến thuỷ sản

Phát thải bùn từ nuôi tôm

Phát thải nito và photpho trong nuôi tôm

[1] Nguyễn Thanh Lâm, Cao Trường Sơn. Kỷ yếu hội nghị quốc gia, môi trường Nông Nghiệp Và Nông Thôn bền vững, 2024.

1. Phế phẩm / Chăn nuôi ảnh hưởng tới môi trường

10

[1] Sức Ép Môi Trường Nông Thôn, Chương 2, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Nghệ An, (10/2014).

Động vật bệnh tật, 2013

Động vật thiêu huỷ, 2013

Khí thải phát sinh từ chăn nuôi, 2013

GÂY ẢNH HƯỠNG ĐẾN NGUỒN NƯỚC VÀ KHÍ THẢI

1. Phế phẩm / Trồng trọt

11

[1] Nguyễn Thanh Lâm, Cao Trường Sơn. Kỷ yếu hội nghị quốc gia, môi trường Nông Nghiệp Và Nông Thôn bền vững, 2024.

Lượng phế phẩm nông nghiệp và mức sử dụng

Tái sử phụ phẩm nông nghiệp-Chăn nuôi

1. Phế phẩm/ Trồng trọt tại Tỉnh Phú Yên

12

[1] Solid Waste Management in Vietnam, An Industrial Ecology Study by Thao Nguyen School of International and Public Affairs, Columbia University.

[2] Vietnam greenhouse gas mitigation waste sector (2010).

[3] P.K.a.R.D.P. Shrikant B. Katole, Environmental pollutants and livestock health: a review, Environmental pollutants and livestock health: a review, 1 (2013) 1-13

PHẾ PHẨM GÂY RA Ô NHIỄM: KHÔNG KHÍ, NƯỚC, ĐẤT

1. Phế phẩm / Trồng trọt ảnh hưởng tới môi trường

1. Phế phẩm/ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰC KHOẺ CON NGƯỜI

GIẢI PHÁP NÀO ĐỂ XỬ LÝ VẤN ĐỀ…?

1. Phế phẩm/ Trồng trọt-chăn nuôi

15

[1] Solid Waste Management in Vietnam, An Industrial Ecology Study by Thao Nguyen School of International and Public Affairs, Columbia University.

[2] Vietnam greenhouse gas mitigation waste sector (2010).

[3] P.K.a.R.D.P. Shrikant B. Katole, Environmental pollutants and livestock health: a review, Environmental pollutants and livestock health: a review, 1 (2013) 1-13

Các ô nhiểm từ phế phẩm:

• Ô nhiểm đất, nước khi canh tác.
• Gây hiệu ứng nhà kín
• Gây bệnh tật đến động vật và con người…

Trước thực trạng gây ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường và con người.

Làm thế nào để giải quyết thực trạng này?

Phương pháp nhiệt hoá các phế phẩm thành dạng than sinh học.

Bùn bia

Bùn mía

2. Cơ sở khoa học/Nguyên liệu nông nghiệp-chăn nuôi

16

[1] Yun-Nen Chen, Li-Yuan Chai, Yu-De Shu. The Study of Modified. Study of arsenic(V) adsorption on bone char from aqueous solution, Journal of Hazardous Materials 160 (2008) 168–172

Thành phần

Khối lượng riêng: 655 kg/m³

Bề mặt riêng: 150 m²/g

Độ ẩm: 5%

Canxi carbonat: 7 – 9 %

Canxi photphat: 0,1– 0,2 %

Canxi hydroxyl apatit: 70–76 %

Thành phần

hoá - lý của

nguyên liệu

Phế phẩm

thực vật

Phế phẩm

Động vật

2. Cơ sở khoa học/Nguyên liệu nông nghiệp-chăn nuôi

17

Than sinh học

(biochar)

Than xương

(bone char)

Phế phẩm động vật

Phế phẩm thực vật

Nhiệt hóa yếm khí

c

c

[1] Vo Thanh Cong, Thanh Khue Van, Nguyen Van Son, The Study of Modified Bonechar Synthesis to Apply in the Treating Alum Water in KienGiang Province, Test Enginerring and Management, 82 (2020) 13450 - 13459

Sản phẩm

màu đen, không mùi

Thành phần�- Carbon tự do�- Thành phần khoáng �- Nhóm chức chứa ái lực ion�- Các nguyên tố vi lượng �

18

Ứng dụng

• Phân bón sinh học, phân bón nhã chậm.
• Chất xử lý môi trường (nước thải, khí thải).
• Chất hấp phụ, chất xúc tác
• Chất cải tạo đất

[1] C.E. Brewer, Biochar characterization and engineering, Graduate Theses and Dissertations, Iowa State University, 12284 (2012).

[2] C.-W.C. Cheng-Di Dong, Chang-Mao Hung, Synthesis of magnetic biochar from bamboo biomass to activate persulfate for the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in marine sediments, Bioresource Technology 245 (2017) 188–195.

Cấu trúc khoáng có nhiều

kích cở mao quảng

2. Cơ sở khoa học/Nguyên liệu nông nghiệp-chăn nuôi

Thành phần�- Carbon tự do�- Thành phần carbonat hydroxyl apatit �- Các nguyên tố vi lượng (K, Na, Mg…) �

19

[1] C.E. Brewer, Biochar characterization and engineering, Graduate Theses and Dissertations, Iowa State University, 12284 (2012).

[2] C.-W.C. Cheng-Di Dong, Chang-Mao Hung, Synthesis of magnetic biochar from bamboo biomass to activate persulfate for the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in marine sediments, Bioresource Technology 245 (2017) 188–195.

Ứng dụng

• Làm điện cực trong các quá trình điện hoá.
• Chất xử lý môi trường (nước thải, khí thải).
• Chất hấp phụ, chất xúc tác
• Phân bón sinh học

Cấu trúc mạng tinh thể

2. Cơ sở khoa học/Nguyên liệu nông nghiệp-chăn nuôi

20

Giữ ẩm,

dinh dưỡng

Hấp phụ độc chất trong đất

Cải tạo đất (phân bón hữu cơ)

Ngôi nhà của vi sinh trong đất

[2] B.E.D.a.U. Latacz-Lohmann, Organic fertilizer use by smallholder farmers: typology of management approaches in northern Ghana, Renewable Agriculture and Food Systems, (2020).

[1] Vo Thanh Cong, Do Quy Diem, van Thanh Khue, Nguyen Van Son. Biochar Synthesis From Waste Coffee Peel For Applications As A Soil Improver In VietNam. Journal Of Science And Technology - IUH. 12 (2024).

3. Ứng dụng của sản phẩm-Mục tiêu/Trong cải tạo đất

21

[2] A.B. Radia Selaimia, Rabah Oumeddour, The synthesis of biodiesel from vegetable oil, Procedia - Social and Behavioral Sciences 195 (2015) 1633 – 1638.

[1] Vo Thanh Cong, Do Quy Diem, Bui Duy Tuyen, Nguyen Van Son. The Studied Manufacture Of Biochar From Waste Orange Peel To Apply As A Catalyst For The Synthesis Reaction Of Biodiesel Production. Journal Of Science And Technology - IUH. 12 (2022).

Dầu đốt (biodiesel)

Phản ứng Transesterification

Dầu thực vật (dầu ăn)

Biochar, bonechar

3. Ứng dụng của sản phẩm-Mục tiêu/Trong làm chất xúc tác

22

[1] Vo Thanh Cong, T.T. Nhat, D.Q. Diem, N.V. Son, The Study of Vietnamese Bonechar Synthesis and its Applications in Removal Organic Color, Asian Journal of Applied Sciences, 07 (2019)

[2] Vo Thanh Cong, P.T. Tam, T.K. Van, N.V. Son, The Study of Modified Bonechar Synthesis to Apply in the Treating Alum Water in KienGiang Province, Test Enginerring and Management, 82 (2020) 13450 - 13459

Nước thải Công nghiệp:

• nước thải dệt nhuộm
• Nước thải chứa kim loại nặng
• Nước thải sinh hoạt chứa asen

3. Ứng dụng của sản phẩm-Mục tiêu/Trong xử lý nước thải

23

[1] Chia-Hsing Lee, Chung-Chi Wang, Huan-Hsuan Lin, Sang Soo Lee, Daniel C.W. Tsange, Shih-Hao Jien , Yong Sik O, In-situ biochar application conserves nutrients while simultaneously mitigating runoff and erosion of an Fe-oxide-enriched tropical soil, Science of the Total Environment 619–620 (2018) 665–671.

3. Ứng dụng của sản phẩm-Mục tiêu/Sản xuất phân bón sinh học

Nền than sinh học, than xương

Bổ sung dinh dưỡng hữu cơ,

• Đa lượng,
• Trung lượng,
• Vi lượng
• Vi sinh vật

Phân bón sinh học,

• Hữu cơ khoáng
• Hữu cơ vi sinh
• Hữu cơ Đa-Trung- Vi lượng

24

[1] Chia-Hsing Lee, Chung-Chi Wang, Huan-Hsuan Lin, Sang Soo Lee, Daniel C.W. Tsange, Shih-Hao Jien , Yong Sik O, In-situ biochar application conserves nutrients while simultaneously mitigating runoff and erosion of an Fe-oxide-enriched tropical soil, Science of the Total Environment 619–620 (2018) 665–671.

3. Ứng dụng của sản phẩm-Mục tiêu/Sản xuất phân bón sinh học

Nền than sinh học,

than xương

Điện cực

- Anot

- Catot

Ứng dụng,

- Nguồn điện

- Điện phân

3. Mục tiêu của báo cáo nhằm,

• Hướng dẫn đào tạo chuyển giao công nghệ than hoá và ứng dụng sản phẩm than sinh học cho các địa phương có nguồn phế phẩm trong nông nghiệp và chăn nuôi.
• Hợp tác đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp có nhu cầu sản xuất và kinh doanh than sinh học từ nguồn phế phẩm.
• Hợp tác nghiên cứu khoa học ứng dụng vật liệu than sinh học trong lĩnh vực hoá học.
• Hợp tác đào tạo giảng dạy kiến thực nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu ở các địa phương có nhu cầu.

25

4. Quy trình và thiết bị than hóa/ Quy trình tổng quát

26

4. Quy trình và thiết bị than hóa/ Quy trình chi tiết

27

Phế phẩm

(thực vật)

Phế phẩm

(động vật)

Than sinh học

Than xương

Điều kiện nung

(Nhiệt độ, thời gian, môi trường)

Điều kiện nung

(Nhiệt độ, thời gian, môi trường)

Điều kiện sấy

(Nhiệt độ, thời gian)

Điều kiện sấy

(Nhiệt độ, thời gian)

Nhiệt phân tự cấp nhiệt

Nhiệt phân cấp nhiệt

4. Quy trình và thiết bị than hóa/ Nhiệt phân tự cấp nhiệt

28

4. Quy trình và thiết bị than hóa/ Nhiệt phân cấp nhiệt

29

Lớp cách nhiệt

Ống khói

Gạch chịu nhiệt

Vỏ thép ngoài

Vỏ bọc trong

Buồng đốt

Buồng chứa phế phẩm

Bộ phận đốt

Ống dẫn khí

Dây kim loại

Buồng chứa than

Buồng chứa không khí

Lưới phân phối khí

Van phối khí

Lớp nền gạch chịu nhiệt

4. Quy trình và thiết bị than hóa/ Thiết bị

30

5. Kết quả/Định tính than sinh học

31

Phân tích SEM và BET của than sinh học sản xuất từ phế phẩm vỏ thanh long (BCC1, (a)) và vỏ mì (BCC2, (b)).

• BCC1 và BCC2 thì soft, nhiều hỏng hóc, dễ dàng hấp phụ (đo SEM)
• Hấp phụ vật lý thấp, chủ yếu hấp phụ hóa học (đo BET)

5. Kết quả/Định tính than xương

32

Phân tích SEM và BET của than xương sản xuất từ phế phẩm xương bò.

• Than xương thì soft, nhiều hỏng hóc, tồn tại các tinh thể nano (250 nm) xếp chồng lên nhau (đo SEM)
• Hấp phụ cả vật lý và hóa học đều tốt hơn biochar (đo BET)

5. Kết quả/Định tính than sinh học

33

Phân tích FTIR của BCC1 và BCC2

Chứa nhiều nhóm ion mang ái lực

5. Kết quả/Định tính than xương

34

Phân tích FTIR của than xương

• Tồn tại nhóm mang ái lực hydroxylapatit carbonate

5. Kết quả/Định tính than sinh học

35

Phân tích XRD của BCC1 (a) và BCC2 (b)

Chỉ tồn tại carbon graphit

Tồn tại cấu trúc của carbon graphit

Và các nhóm oxit kim loại

5. Kết quả/Định tính than xương

36

Phân tích XRD của than xương

• Tồn tại cấu trúc tinh thể của khoáng hydroxyl apatite carbonate canxi

Kết quả nghiên cứu hấp phụ ion kim loại trong nước thải

Vỏ trái cây

Vỏ thông

Thân đậu phụng

Thân cải

Xơ dừa

Vỏ hạnh

5. Kết quả/Ứng dụng làm chất hấp phụ

Thiết bị hấp phụ

(2) M.A. Franciski et al. / Waste Management 78 (2018) 630–638

Hệ thống phân tích

5. Kết quả/Ứng dụng làm chất hấp phụ-Quy trình hấp phụ

39

Thời gian (t), giá trị pH và khả năng hấp phụ (q_e) của than sinh học BCC2 trên chất màu metylen xanh

[1] Do Quy Diem, Bui Duy Tuyen, Nguyen Van Son, and Vo Thanh Cong. Fibrication Of Biochar From Waste Cassava Peel For Application As Methylene Blue Adsorbent In Wastewater. Journal Of Science And Technology - IUH. 12 (2023).

[2] Vo Thanh Cong, Pham Thanh Tam, Thanh Khue Van, Nguyen Van Son, The Study of Modified Bonechar Synthesis to Apply in the Treating Alum Water in KienGiang Province, Test Engineering and Management, 82 (2020) 13450 – 13459.

[3] Vo.Thanh Cong, Tran Tan Nhat, Do Quy Diem, Nguyen Van Son, The Study of Vietnamese Bonechar Synthesis and its Applications in Removal Organic Color, Asian Journal of Applied Sciences, 07 (2019).

t_max = 15 minutes

q_e = 12 mg MB/g BCC2

pH_max = 9

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm chất hấp phụ

40

Thời gian (t), giá trị pH và khả năng hấp phụ (q_e) của than xương trên chất màu metylen xanh và thuốc tím

5. Kết quả/Ứng dụng than xương làm chất hấp phụ

41

S- trộn, M- hổn hợp phản ứng, P- Bơm áp suất, F1- Lò phản ứng, F2- Lò phản ứng lại, B- Bể nước, C- Nơi nhận sản phẩm.

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm chất xúc tác-Quy trình

42

Phân tích SEM, BET, và EDX định tính than sinh học từ vỏ cam biến tính (BCO, (a)), BCO bằng dung dịch KOH – K₂CO₃ (BCO-K, (b)), ứng dụng làm chất xúc tác .

Tồn tại kim loại sau biến tính

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm chất xúc tác-Định tính

43

Phân tích FTIR, XRD của xúc tác (BCO, (a)), và (BCO-K, (b)).

It is an observation the FTIR and XRD analysis that BCO-K existed more active site of metal compound on BCO, which it presented as an alkali catalyst. Thus, BCO-K was used to catalyze for the synthesis of biodiesel production

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm chất xúc tác-Định tính

44

​

Hexa-decanoic acid, methyl ester (FAME ) 33.27 %

Octadecenoic acid, methyl ester (FAME) 39.23 %

Nồng độ (%) của sản phẩm biodiesel (FAME) thu được bằng phâmn tích GC-MS

[1] Do Quy Diem, Bui Duy Tuyen, Nguyen Van Son, and Vo Thanh Cong. The Studied Manufacture Of Biochar From Waste Orange Peel To Apply As A Catalyst For The Synthesis Reaction Of Biodiesel Production. Journal Of Science And Technology - IUH. 12 (2022).

​

Số liệu thu được của phù hợp với sản phẩm thương mại.

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm chất xúc tác-Định tính

45

8µm

Phân tích SEM và BET than sinh học (BCC) sản xuất từ vỏ càfe, ứng dụng làm chất cải tạo đất.

Than sinh học soft, nhiều lỗ rỗng, hỏng hốc

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm phân bón hữu cơ-Định tính

46

Than sinh học BCC (a) và phân hữu cơ (BCOF, (b)) được định tính bằng phân tích FTIR và XRD.

​

Thông qua phân tích FTIR và XRD thấy rằng BCOF chứa nhiều carbon và hàm lượng dinh dưỡng hữu cơ

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm phân bón hữu cơ-Định tính

47

​

Phân tích chỉ tiêu và hàm lượng dinh dưỡng có trong BCC và BCOF đạt theo tiêu chuẩn lưu hành phân bón ở Việt Nam. Chứng tỏ có thể triển khai sản xuất loại này theo quy mô công nghiệp.

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm phân bón hữu cơ-Định tính

48

Khảo nghiệm mẫu BCC và BCOF trên cây rau cải sau 25 ngày

​

Kết quả khảo nghiệm của mẫu BCOF tốt hơn cả BCC và mẫu không bón phân.

Kích thước thân (cm)

Kích thước lá (cm)

BCC

BCOF

Mẫu đất trồng

Mẫu đất trồng

BCC

BCOF

Mẫu đất trồng

BCC

BCOF

5. Kết quả/Ứng dụng than sinh học làm phân bón hữu cơ-Khảo nghiệm

6. KẾT LUẬN

49

Thông qua các kết quả nghiên cứu quy trình công nghệ nhiệt hóa phế phẩm để sản xuất than sinh học và than xương, chúng tôi đi đến kết luận như sau,

1. Triển khai quy trình sản xuất loại than mức độ quy mô công nghiệp theo từng địa phương có nguồn phế phẩm nhằm vừa xử lý được môi trường chất thải, vừa tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ góp phần vào thay đổi phương thức canh tác nông nghiệp, vừa khử bỏ được sự ô nhiễm các chất độc hại có trong nước thải nhằm bảo vệ nguồn nước, phục vụ trong công nghiệp ở Việt Nam.
2. Các kết quả nghiên cứu ứng dụng của than sinh học và than xương cho thấy rằng có thể sử dụng loại này để làm chất xử lý môi trường, làm chất xúc tác, và làm chất cải tạo đất tùy theo nhu cầu phát triển công – nông nghiệp của từng địa phương.
3. Dựa trên các kết quả nghiên cứu, than xương có khả năng hấp phụ mạnh hơn than sinh học trong xử lý nước thải. Do đó, sử dụng cho lĩnh vực xử lý môi trường cần thiết nên sử dụng loại này.

Các kết quả đang ở mức độ nghiên cứu cơ bản, để ứng dụng phát triển ra quy mô công nghiệp, cần thiết phải tính toán mức độ nhu cầu và giá trị kinh tế cho từng loại sản phẩm. Điều này phụ thuộc vào sự hợp tác của các đơn vị doanh nghiệp có nhu cầu hợp tác ứng dụng và chuyển giao.

Chúng tôi mong được sự hợp tác và giải đáp thắc mắc trong các nghiên cứu!

50

Cảm ơn vì đã lắng nghe!