1. Giới thiệu

Biến đổi khí hậu đang ngày càng gia tăng, thể hiện qua việc nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng, các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, lũ lụt, hạn hán diễn biến phức tạp và nghiêm trọng hơn, mực nước biển dâng cao, và nhiều hệ sinh thái bị ảnh hưởng. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt) và các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp đã thải ra một lượng lớn khí nhà kính (CO₂, metan...) vào khí quyển, làm tăng hiệu ứng nhà kính và giữ nhiệt, dẫn đến sự nóng lên toàn cầu.

Hiện trạng sức khỏe đất tại Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức, thể hiện qua tình trạng thoái hóa, suy giảm độ phì, và ô nhiễm. Nhiều diện tích đất nông nghiệp bị suy thoái, xói mòn, nhiễm mặn, nhiễm phèn, và mất cân bằng dinh dưỡng. Việc lạm dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật cũng góp phần làm suy giảm chất lượng đất.

Than sinh học (Biochar) là sản phẩm được tạo ra từ quá trình nhiệt phân hoặc khí hóa các loại sinh khối. Than sinh học sản xuất từ quá trình nhiệt phân thường có hàm lượng các bon cao hơn quá trình khí hóa do phần lớn các bon trong sinh khối chuyển sang dạng khí. Than sinh học được ứng dụng làm vật liệu bổ sung nhằm cải thiện chất lượng đất nông nghiệp đồng thời ngày nay được lựa chọn là giải pháp chôn các bon vào đất nhằm giảm lượng các bon níc trong khí quyển.

Giấm gỗ (Wood vinegar/ Pyrolysis acid) là một sản phẩm được tạo ra trong quá trình nhiệt phân sinh khối, quá trình nhiệt phân giấm gỗ sẽ bị bay hơi cùng với nước và được thu lại tử bộ phận ngưng tụ. Nó chứa nhiều hợp chất hữu cơ và axit, có tính kháng khuẩn, chống nấm, xua đuổi côn trùng, ngăn ngừa sự phát triển của sâu, bệnh hại và thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học vì vậy giấm gỗ và than sinh học được ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp theo hướng bền vững.

Mỗi năm, nền nông nghiệp Việt Nam thải ra khoảng 159 triệu tấn phụ phẩm, nhưng chỉ một phần trong đó được tái sử dụng. Riêng ngành lúa gạo tạo ra hơn 43 triệu tấn sinh khối/năm; Ngành lâm nghiệp phát sinh khoảng 16 triệu m³ củi và 8,6 triệu m³ mùn cưa, gỗ vụn (Cục Trồng trọt, 2022). Phần lớn sinh khối này bị đốt bỏ gây ô nhiễm không khí, góp phần vào biến đổi khí hậu và lãng phí nguồn lực.

Hiện đã có nhiều phương pháp sản xuất than sinh học bằng các công cụ, thiết bị khác nhau. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm đi kèm. Nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại học Hà Tĩnh và Viện Môi trường Nông nghiệp đã thiết kế, chế tạo lò nhiệt phân phụ phẩm nông nghiệp phù hợp với quy mô trang trại có đa dạng về sinh khối, dễ dàng vận hành, có hiệu quả cao trong sản xuất than sinh học và giấm gỗ phục vụ sản xuất nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp tuần hoàn theo theo hướng bền vững.

2. Đặc điểm của lò nhiệt phân

Lò nhiệt phân phụ phẩm nông nghiệp có thể tích 1m³, công suất 30-50 kg/mẻ than sinh học và 5-7 lít giấm gỗ tùy theo loại sinh khối, lò có các tính năng như sau: có thể nhiệt phân được nhiều loại sinh khối có kích thước khác nhau; vận hành kết hợp giữa nhiệt phân trực tiếp với nhiệt phân gián tiếp trong một lần nhiệt phân; thu hồi được sản phẩm giấm gỗ phục vụ phòng trừ sâu bệnh; có ít khói thải phát sinh ra môi trường; có thể rút ngắn hoặc kéo dài thời gian nhiệt phân tùy theo nhu cầu sản phẩm đầu ra và các bộ phận của lò làm bằng vật liệu inox 304 chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, có thể tháo rời và lắp ghép đơn giản, khối lượng lò nhẹ và lò có gắn bánh xe nên một nhân công có thể vận hành được.

Hình 1: Lò nhiệt phân sản xuất than sinh học và giấm gỗ

Hình 2: Sản phẩm than sinh học

Hình 3: Sản phẩm than sinh học

Hình 4: Tập huấn sản xuất than sinh học tại tỉnh Gia Lai

 3. Khả năng áp dụng 

Lò sản nhiệt phân có thể áp dụng tại các trang trại canh tác nông nghiệp với đa dạng cây trồng có nhiều loại phụ phẩm sinh khối phát sinh trong quá trình sản xuất như: vỏ cacao, măc ca, vỏ trấu cà phê, vỏ trấu cây lúa, rơm rạ, cành, lá cây,… các loại sinh khối này phơi khô với độ ẩm dưới 20% là có thể sử dụng được. Hiện lò đã được triển khai áp dụng tại vùng trồng ca cao tỉnh Đắc Lắk, Bình Định, Bình Dương, Bến Tre, Kiên Giang,..

4. Hiệu quả kinh tế - xã hội và môi trường

Phân tích hiệu quả kinh tế cho thấy, người dân có thể tận dụng lượng phụ phẩm nông nghiệp có sẵn tại trang trại và tận dụng thời gian nhàn rỗi của người nông dân, sản phẩm than sinh học và giấm gỗ được ước tính dựa vào giá cả thị trường, quá trình tính toán cho thấy, thời gian hoàn vốn của lò nhiệt phân là 0,84 năm (gần 1 năm).

Than sinh học đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới ví như là “vàng đen” cho ngành nông nghiệp và bảo vệ môi trường, nó được ứng dụng làm vật liệu bổ sung nhằm cải thiện chất lượng đất nông nghiệp, đặc tính của than sinh học gồm: Cải thiện dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng; Cải tạo tính chất vật lý của đất; Tăng giữ nước, giữ dinh dưỡng trong đất; Cố định CO₂ và CH₄ trong môi trường; Tăng năng suất cây trồng; Xử lý ô nhiễm môi trường, đồng thời ngày nay được lựa chọn là giải pháp chôn các bon vào đất nhằm giảm lượng các bon níc trong khí quyển. Mỗi tấn các bon bón vào đất sẽ giảm 3,67 tấn CO₂ trong khí quyển.

Giấm gỗ chứa nhiều hợp chất hữu cơ và axit, có tính kháng khuẩn, chống nấm, xua đuổi côn trùng, ngăn ngừa sự phát triển của sâu, bệnh hại và thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học vì vậy giấm gỗ và than sinh học được ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp theo hướng bền vững.

Việc vận hành lò dựa vào thời gian nhàn rỗi của người dân, quá trình chuẩn bị vật liệu mất 1 đến 2 giờ đầu, quá trình mồi lửa chỉ mất 5-10 phút, sau khi nhiệt trong lò phát triển sẽ ngừng cấp quạt gió, sau khoảng 48 giờ hoặc chờ cho đến khi người dân có thời gian sẽ thu sản phẩm, mất khoảng 1 giờ để làm việc này.

Việc ứng dụng than sinh học và giấm gỗ vào sản xuất nông nghiệp sẽ cải thiện đời sống, bảo vệ sức khỏe, điều kiện làm việc, an toàn lao động, bảo vệ  trường, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động, phù hợp với sản xuất nông nghiệp xanh, nông nghiệp tuần hoàn theo hướng bền vững. Lò nhiệt phân mới đây đã đạt giải nhất Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật tỉnh Hà Tĩnh năm 2025.