NGHIÊN CỨU KHOA HỌC: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHAI THÁC PHỤ PHẨM RƠM RẠ TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG ĐỂ SẢN XUẤT THAN SINH HỌC (BIOCHAR) VÀ ĐỊNH HƯỚNG THỊ TRƯỜNG TIÊU THỤ

Tác giả: Nhóm Nghiên cứu Phát triển Bền vững, Công ty Cổ phần Mekong Green Tech

Lĩnh vực: Công nghệ Môi trường, Nông nghiệp Tuần hoàn, Khoa học Vật liệu

TÓM TẮT

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vựa lúa lớn nhất của Việt Nam, đóng vai trò quyết định trong chiến lược an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu gạo thế giới. Tuy nhiên, sản lượng lúa gạo khổng lồ hàng năm cũng đồng thời phát sinh một lượng lớn phụ phẩm rơm rạ. Việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng hoặc vùi lấp yếm khí không đúng kỹ thuật đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (phát thải khí CH₄ và CO₂) và lãng phí nguồn tài nguyên carbon hữu cơ quý giá. Nghiên cứu này đánh giá toàn diện đặc tính sinh khối rơm rạ tại ĐBSCL, ứng dụng công nghệ nhiệt phân chậm khép kín để chuyển hóa rơm rạ thành than sinh học (biochar) chất lượng cao. Kết quả thực nghiệm cho thấy biochar rơm rạ sở hữu hàm lượng carbon cố định lớn, cấu trúc xốp và độ pH kiềm phù hợp để cải tạo đất phèn, đất lúa bạc màu tại ĐBSCL. Bên cạnh đó, nghiên cứu định hình rõ các phân khúc thị trường tiêu thụ từ nông nghiệp, xử lý môi trường đến thị trường tín chỉ carbon (CORC), tạo động lực thúc đẩy kinh tế nông nghiệp tuần hoàn phát thải thấp tại vùng hạ lưu Mekong.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Đồng bằng sông Cửu Long bao gồm các tỉnh thành trọng điểm sản xuất lúa gạo, đóng góp hơn 50% sản lượng lúa và trên 90% lượng gạo xuất khẩu của cả nước. Với diện tích canh tác lớn và hệ thống thâm canh ba vụ, khối lượng rơm rạ thải ra sau thu hoạch tại ĐBSCL ước tính lên tới hàng chục triệu tấn mỗi năm.

Thực trạng xử lý phụ phẩm rơm rạ hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức lớn:

1. Đốt đồng truyền thống: Gây ô nhiễm không khí nặng nề bởi khói bụi, khí thải CO, CO₂, PM₅, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và làm suy kiệt hệ sinh thái vi sinh vật đất.
2. Vùi rơm trực tiếp vào đất ngập nước: Trong điều kiện yếm khí của đồng ruộng ngập nước, sự phân hủy sinh học của rơm rạ tạo ra lượng lớn khí mê-tan (CH₄) – một loại khí nhà kính có tiềm năng nóng lên toàn cầu cao gấp nhiều lần so với CO₂.

Do đó, việc tìm kiếm giải pháp công nghệ tuần hoàn để thu gom, xử lý và chuyển hóa rơm rạ thành vật liệu hữu ích có giá trị kinh tế cao là yêu cầu cấp thiết. Công nghệ nhiệt phân chậm (slow pyrolysis) do Mekong Green Tech nghiên cứu triển khai là lời giải chiến lược, biến rơm rạ thành biochar nhằm phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững tại ĐBSCL.

2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐẶC TÍNH SINH KHỐI RƠM RẠ TẠI ĐBSCL

2.1. Thành phần và Đặc điểm Sinh khối Rơm rạ Vùng Hạ lưu Mekong

Rơm rạ lúa nước tại ĐBSCL có thành phần cấu tạo chủ yếu từ cellulose, hemicellulose và lignin, kết hợp với hàm lượng silica (SiO₂) tự nhiên tương đối đặc trưng do đặc tính hấp thụ khoáng chất từ phù sa sông Mekong.

• Hàm lượng Cellulose và Hemicellulose: Chiếm tỷ trọng lớn, tạo khung cấu trúc xốp khi trải qua quá trình gia nhiệt yếm khí.
• Hàm lượng Silica: Giúp tăng độ bền cơ học cho cấu trúc khung carbon sau khi nhiệt phân, đồng thời cung cấp nguồn silic hữu ích cho cây trồng khi bón trở lại đồng ruộng.
• Độ ẩm và Thu gom: Do đặc thù thu hoạch mùa mưa lũ hoặc giữa các vụ gieo sạ, rơm rạ thường có độ ẩm biến động, đòi hỏi quy trình tập kết, ép kiện cơ giới hóa và sấy tận dụng nhiệt dư từ hệ thống nhiệt phân trước khi đưa vào lò.

2.2. Quy trình Công nghệ Nhiệt phân Chậm Khép kín (SCADA)

Hệ thống nhiệt phân công nghệ cao của Mekong Green Tech vận hành tự động thông qua trung tâm điều khiển SCADA tại dải nhiệt độ tối ưu từ 500 ^oC – 600^oC trong điều kiện hoàn toàn yếm khí:

• Hiệu suất năng lượng tuần hoàn: Khí tổng hợp (syngas) sinh ra trong quá trình nhiệt phân rơm rạ được thu hồi và đốt cháy hoàn toàn để cấp nhiệt ngược lại cho buồng sấy sinh khối và lò phản ứng, giúp hệ thống hoàn toàn tự chủ năng lượng, không tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch.
• Kiểm soát phát thải: Quá trình vận hành khép kín ngăn chặn triệt để tình trạng phát tán tro bụi và khí độc, đạt các tiêu chuẩn môi trường khắt khe.

3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM VÀ ĐẶC TÍNH BIOCHAR RƠM RẠ

Qua phân tích mẫu sản phẩm biochar rơm rạ sản xuất theo công nghệ của Mekong Green Tech, các chỉ tiêu hóa lý thể hiện rõ chất lượng vượt trội để ứng dụng thực tế (Bảng 1).

Bảng 1: Chỉ tiêu Hóa lý của Biochar Rơm rạ ĐBSCL

Phân tích chuyên sâu:

• Hàm lượng Carbon cố định ổn định: Đảm bảo khả năng cô lập carbon lâu dài trong đất hàng thế kỷ, ngăn chặn việc carbon quay trở lại khí quyển dưới dạng khí nhà kính.
• Tính kiềm mạnh và giàu Silica: Độ pH cao (9,0 – 9,5) cùng hàm lượng tro chứa silica giúp trung hòa hiệu quả các vùng đất phèn nặng và đất lúa bị chua hóa lâu năm tại ĐBSCL.
• Mạng lưới mao quản phát triển: Diện tích bề mặt riêng lớn giúp giữ nước, hấp phụ chất dinh dưỡng và tạo môi trường cư trú lý tưởng cho hệ vi sinh vật có lợi trong đất phát triển mạnh mẽ.

4. ĐỊNH HƯỚNG THỊ TRƯỜNG TIÊU THỤ SẢN PHẨM BIOCHAR RƠM RẠ

Sản phẩm biochar từ rơm rạ ĐBSCL mở ra không gian thương mại đa dạng, đáp ứng nhu cầu thiết thực của kinh tế nông nghiệp và công nghiệp xanh.

4.1. Nông nghiệp Trồng lúa và Cây ăn quả tại ĐBSCL

• Cải tạo đất phèn và đất lúa bạc màu: ĐBSCL sở hữu diện tích đất phèn lớn (Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên). Việc bón biochar rơm rạ giúp nâng pH đất, cố định các ion nhôm và sắt di động gây độc cho rễ lúa, đồng thời tăng độ phì nhiêu.
• Sản xuất phân bón thông minh: Phối trộn biochar rơm rạ với phân hữu cơ vi sinh giúp giảm tỷ lệ thất thoát phân bón do rửa trôi trong điều kiện ngập nước hoặc mùa mưa lũ, tối ưu hóa chi phí đầu vào cho người nông dân.

4.2. Xử lý Môi trường và Nuôi trồng Thủy sản

• Xử lý ao hồ nuôi trồng thủy sản: Thủy sản (tôm, cá tra) là ngành kinh tế chủ lực của ĐBSCL. Biochar mịn được ứng dụng làm vật liệu lọc sinh học, hấp phụ khí độc (NH₃, H₂S), cải thiện chất lượng nước đáy ao nuôi mà không gây hại đến hệ sinh thái thủy sinh.
• Làm đệm lót sinh học chăn nuôi: Khử mùi hôi và kiểm soát dịch bệnh hiệu quả trong các trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mô lớn tại khu vực.

4.3. Thị trường Tín chỉ Carbon (CORC)

• Việc thu gom hàng triệu tấn rơm rạ vốn dĩ bị đốt bỏ để đưa vào quy trình nhiệt phân cố định carbon tạo ra khối lượng tín chỉ carbon chất lượng cao quy mô lớn.
• Mô hình này giúp các doanh nghiệp sản xuất lúa gạo xuất khẩu tại ĐBSCL hiện thực hóa mục tiêu giảm phát thải theo cam kết Net-Zero của quốc gia, đồng thời tạo thêm nguồn thu tài chính trực tiếp từ việc giao dịch tín chỉ carbon trên thị trường quốc tế.

5. KẾT LUẬN

Việc khai thác phụ phẩm rơm rạ tại Đồng bằng sông Cửu Long thông qua công nghệ nhiệt phân chậm khép kín của Mekong Green Tech mang lại ý nghĩa kinh tế và môi trường mang tính bước ngoặt. Giải pháp này xử lý triệt để vấn đề ô nhiễm do đốt rơm rạ, kiến tạo nguồn vật liệu biochar chất lượng cao phục vụ cải tạo đất phèn, phát triển phân bón sinh học, xử lý môi trường thủy sản và mở ra cánh cửa giao dịch tín chỉ carbon quốc tế, góp phần củng cố vững chắc mô hình kinh tế tuần hoàn nông nghiệp tại vùng hạ lưu Mekong.

THÔNG TIN LIÊN HỆ NGHIÊN CỨU:

Công ty Cổ phần Mekong Green Tech

• Trụ sở: TP. Cần Thơ
• Website: https://mkgreen.vn/